淺析山地“航母型機場”航空器接收下滑信號不穩(wěn)定現(xiàn)象原因

武筱

摘 要：山地“航母型機場”在不同程度上容易出現(xiàn)航空器接收下滑信號不穩(wěn)定現(xiàn)象，可能誘發(fā)復(fù)飛并影響機場運行，本文以云南滄源佤山機場實際情況為例，通過下滑信標(biāo)設(shè)備原理與滄源機場數(shù)年來開展的相關(guān)工作為依據(jù)，從場地、設(shè)備、地貌、電磁環(huán)境、航空器、氣象條件等方面，對山地“航母型機場”航空器接收下滑信號不穩(wěn)定現(xiàn)象原因進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析與排查，希望為后續(xù)的研究方向與航班保障提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：航母型機場;下滑信號;不穩(wěn)定

1 研究背景與意義

云南滄源佤山機場自投產(chǎn)校驗以來，一直存在有航空器接收下滑信號不穩(wěn)定情況，對機場的運行造成了一定影響，滄源源佤山機場建設(shè)有美國Selex2100下滑信標(biāo)（M型天線）設(shè)備1套，在下滑信標(biāo)投產(chǎn)校驗報告中，機長備注項明確：“儀表著陸系統(tǒng)下滑道使用自動駕駛儀跟蹤下滑信號進(jìn)近時，距DME（IYU/108.7）1.0海里以內(nèi)會有明顯上下起伏現(xiàn)象，建議機組斷開自動駕駛儀，采用目視進(jìn)近方法。”

經(jīng)過多方溝通得知，山地“航母型機場”在不同程度上均易出現(xiàn)類似現(xiàn)象。滄源機場海拔1 839.6米，建立于山頭，具備有全國最高的助航燈光鐵塔，在主降端短五邊方向上存在斷崖式地形，1.5海里內(nèi)高差達(dá)到800米，屬于典型的“航母型機場”。

本文希望通過多方面的原因分析，縮小造成山地“航母型機場”航空器接收下滑信號不穩(wěn)定現(xiàn)象原因范圍，為進(jìn)一步確定原因提供研究方向。

2 原因分析與查找

航空器接收到的下滑信號是基于空間的，根據(jù)下滑信標(biāo)工作原理可知，下滑信號從天線發(fā)射后，有一部分直接進(jìn)入空間傳輸，另一部分需要經(jīng)過保護區(qū)地面反射。對于航空器，理想狀態(tài)下，下滑道應(yīng)該是一條直線，但實際情況下由于下滑信號是在空間中進(jìn)行合成的，且本身為模擬信號，因此實際的下滑信號校驗圖紙中也可以看出，正常的下滑道是在允許門限范圍內(nèi)繞直線移動的曲線。根據(jù)以上原理，導(dǎo)致航空器接收下滑信號不穩(wěn)定現(xiàn)象原因有保護區(qū)場地、下滑信標(biāo)設(shè)備、機場地形地貌、電磁環(huán)境、航空器接收等方面。

2.1 保護區(qū)場地排查

在2017年出現(xiàn)航班因下滑信號抖動復(fù)飛的情況后，機場立即組織了保護區(qū)排查，結(jié)合相關(guān)規(guī)章要求，未發(fā)現(xiàn)異常情況，保護區(qū)地形無重大改變、無異物且草高較低。結(jié)合投產(chǎn)校驗報告，投產(chǎn)校驗時保護區(qū)平整度處于良好狀態(tài)，且滿足規(guī)范要求，但報告中仍然提及該現(xiàn)象，可基本排除保護區(qū)異常原因?qū)е碌拇爽F(xiàn)象。

2.2 設(shè)備原因排查

通過分析機場通航后的設(shè)備維護記錄及參數(shù)記錄，滄源機場下滑信標(biāo)無重大故障，且航空器報告下滑信號不穩(wěn)定時，地面設(shè)備監(jiān)控器及近場監(jiān)控參數(shù)均正常且無跳變現(xiàn)象。隨后機場邀請了第三方專家到現(xiàn)場對設(shè)備進(jìn)行全面檢查，亦未發(fā)現(xiàn)異常情況。為了進(jìn)一步排除設(shè)備原因，2019年2月云南機場集團協(xié)調(diào)調(diào)撥了昆明長水機場更新替換下的NORMAC 7000B下滑設(shè)備至滄源機場。滄源機場在飛行校驗前邀請多方專家及技術(shù)人員在現(xiàn)有Selex下滑設(shè)備旁臨時安裝并調(diào)試了NORMAC 7000B下滑設(shè)備，進(jìn)行特殊校驗對比。校驗結(jié)論為使用NORMAC 7000B下滑設(shè)備時，信號抖動情況有所改善，但仍然存在。考慮到試驗樣本較少，且原有Selex下滑設(shè)備大部分情況下信號也較為穩(wěn)定，同時NORMAC 7000B下滑設(shè)備也在一定程度上存在信號不穩(wěn)定情況，因此形成了非設(shè)備原因?qū)е孪禄盘柌环€(wěn)定現(xiàn)象的共識。

2.3 機場地貌及電磁環(huán)境排查

2017年11月，在民航西南地區(qū)管理局的協(xié)調(diào)幫助下中航二所專家到滄源機場現(xiàn)場查勘，幫助機場查找下滑信號不穩(wěn)定原因。之后中航二所專家根據(jù)機場周邊地形對滄源佤山機場下滑臺進(jìn)行了模擬仿真建模分析，分析報告結(jié)論顯示，下滑信號不穩(wěn)定現(xiàn)象與機場保護區(qū)及周邊地形無關(guān)。

2019年，滄源機場協(xié)調(diào)臨滄市無線電管理辦公室對下滑保護區(qū)及主降端進(jìn)近航路區(qū)域開展了電磁環(huán)境排查，排查報告結(jié)論顯示，排查過程中未發(fā)現(xiàn)會對機場下滑信號造成有害影響的干擾信號。

2.4 航空器接收排查

針對該現(xiàn)象，滄源機場在2017年8月協(xié)調(diào)飛行校驗中心開產(chǎn)了定期校驗及特殊校驗。校驗過程中，校飛機組報告：“經(jīng)過數(shù)次調(diào)整，起伏現(xiàn)象仍無法取得明顯改善后，機組斷開無線電高度表，采用氣壓高度表進(jìn)行測試，在斷開無線電高度表后，下滑道抖動現(xiàn)象消失，下滑道整體態(tài)勢平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)良好。”經(jīng)過此次校驗，引出了航空器“無線電高度表”介入儀表計算，由于機場短五邊特殊的斷崖地形，導(dǎo)致航空器進(jìn)近時無線電高度表所測量的航空器距地高度極快減小，與正常的下滑道下降率形成邏輯沖突并相互修正，從而引起了航空器儀表上顯示下滑信號不穩(wěn)定的現(xiàn)象。通過與校飛機組的溝通得知，對于較小的下滑信號抖動，過量的修正可能導(dǎo)致飛機無法修正到合適的位置，導(dǎo)致飛機出現(xiàn)反復(fù)修正，最終使飛機遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離下滑道，而進(jìn)近后期自動駕駛系統(tǒng)的增益及敏感性均會減低，飛機又無法修正到下滑道上，并且“航母”地形機場多次出現(xiàn)有類似現(xiàn)象，存在一定的共性。

但由于“無線電高度表”為航空器必備設(shè)備，內(nèi)在邏輯算法獲取困難，且執(zhí)飛滄源機場的航班中僅有少量航班報告下滑不穩(wěn)定情況，故不能斷定機載設(shè)備邏輯沖突是導(dǎo)致航空器接收下滑信號不穩(wěn)定的直接原因。

2.5 氣象原因排查

眾所周知，甚高頻無線電信號基本不受除雷電外的天氣環(huán)境干擾，而下滑信標(biāo)工作在甚高頻頻段上，理應(yīng)不受氣象條件影響。但是在航班及設(shè)備保障工作中，發(fā)現(xiàn)在天氣條件復(fù)雜的時候，機組反映下滑道不穩(wěn)定情況頻率會明顯增加，且所報告的不穩(wěn)定位置幅度也有細(xì)節(jié)上的出入。初步判斷，機場地形及保護區(qū)正常無變化屬于定量，設(shè)備運行、維護正常也屬于定量，但是抖動的位置及距離存在變化屬于變量，因此懷疑下滑信號抖動還存在其他原因。

之后自2019年6月開始，滄源機場對每個航班使用下滑的情況進(jìn)行統(tǒng)計（內(nèi)容包括抖動情況、位置、距離及當(dāng)時的天氣情況等），統(tǒng)計航班共758架次，其中，用盲降進(jìn)近的有505架次，占總架次的66.62%，反應(yīng)下滑抖動的有225架次，占總架次的29.68%。根據(jù)統(tǒng)計，下滑抖動距離多集中在0.5 NM至2 NM之間，占總數(shù)的84.4%。關(guān)于天氣情況，在使用盲降的航班中，西北風(fēng)時反映抖動的概率明顯大于其余風(fēng)向，且隨著風(fēng)速的增大，反映抖動的概率逐步增高，隨著云高的增高，反映抖動的概率逐步降低。在風(fēng)速大于6 m/s的情況下反映下滑信號不穩(wěn)定的航班達(dá)到了使用盲降航班總數(shù)的80%，在云高低于90 m的情況下反映下滑信號不穩(wěn)定的航班達(dá)到了使用盲降航班總數(shù)的70%。

可以看出，機組反映下滑信號不穩(wěn)定的頻率與風(fēng)向、風(fēng)速、云高呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律相關(guān)。通過與多位機組溝通，判斷在復(fù)雜天氣原因下，航空器容易受到氣流影響，導(dǎo)致飛行姿態(tài)難以掌控，而氣候條件導(dǎo)致的飛行姿態(tài)變化與下滑信號本身在合理門限范圍內(nèi)的抖動相互疊加，導(dǎo)致了航空器出現(xiàn)明顯的偏離下滑道的情況。

同時山地“航母型”機場由于特殊地形原因，在特定風(fēng)向的前置條件下，風(fēng)速較大時，容易在主降端五邊形成山地波現(xiàn)象。山地波中的下沉氣流也將直接影響到飛機的姿態(tài)或性能變化。

3 結(jié)論

經(jīng)過逐條排查，基本確定滄源機場航空器接收下滑信號不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生與設(shè)備、場地及電磁環(huán)境無關(guān)，但與機場氣象條件存在一定的相關(guān)性。由于下滑信號并不受氣象條件影響，結(jié)合飛行校驗中的“無線電高度表”試驗，可以看出，導(dǎo)致航空器接收下滑信號不穩(wěn)定現(xiàn)象的原因更多的與航空器飛行姿態(tài)呈現(xiàn)出較高的相關(guān)性，而并非單一原因?qū)е隆Ｌ貏e考慮到山地波存在的可能性，在后續(xù)的原因分析與研究方向上，應(yīng)重點考慮氣象條件對航空器姿態(tài)造成的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]倪育德，盧丹，王穎，等.導(dǎo)航原理與系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015

[2]靳龔.航母型機場飛機儀表著陸系統(tǒng)自駕進(jìn)近異常抖動分析[J].中國民用航空，2019（6）：51-53.