平行跑道建立航跡擴散角位置及高度分析

梁宇豐

摘要 為明確平行跑道同時儀表運行中建立航跡擴散角的位置和高度，文章通過對平行跑道4種運行模式中關于對離場程序或復飛程序航跡擴散角的要求進行分析，提出4種運行模式下建立航跡擴散角的具體位置和高度，以確保在滿足規章規范的前提下，盡早建立相關航跡擴散角，為平行跑道同時儀表運行飛行程序設計提供理論參考。

關鍵詞 平行跑道；同時儀表運行；航跡擴散角

中圖分類號 V355文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0005-03

0 引言

近年來，國內航空運輸業務持續增加，為應對持續增加的航空業務量需求，全國各地的城市陸續著手現有干線機場的改擴建或新機場的規劃建設。在眾多改擴建或新機場規劃的方案中，機場的跑道數量越來越多，由現有最為常見的2條平行跑道構型發展出了3條、4條等多跑道的構型，可以說國內已掀起多跑道建設的熱潮。

無論干線機場的跑道數量是多少，在跑道建設論證過程中均需要對各跑道的運行模式進行分析論證。根據交通運輸部于2023年3月23日修訂的《平行跑道同時儀表運行管理規定》[1]，在不同的平行跑道運行模式下對相鄰跑道之間的航跡擴散角均做了明確規定，但是該規定未對航跡擴散角建立的具體位置和高度做詳細的說明，該文將從平行跑道運行模式和飛行程序設計方面，對平行跑道建立航跡擴散角的位置和高度進行分析，提出相關方案，供飛行、空管和飛行程序設計人員參考。

1 平行跑道運行模式

根據《平行跑道同時儀表運行管理規定》（以下簡稱“運行規定”），將平行跑道運行模式分為獨立平行儀表進近、相關平行儀表進近、獨立平行離場和隔離平行運行4種模式。獨立平行儀表進近運行模式，系指2條平行跑道中心線的間距不小于1 035 m，在相鄰的平行跑道儀表著陸系統上進近的航空器之間不需要配備規定的雷達間隔的運行模式。相關平行儀表進近模式，指2條平行跑道中心線的間距不小于915 m，在相鄰的平行跑道儀表著陸系統上進近的航空器之間需要配備規定的雷達間隔時，在平行跑道上同時進行的儀表著陸系統進近的運行模式。隔離平行運行模式，是指2條平行跑道中心線的間距不小于760 m，在平行跑道上同時進行的運行，其中一條跑道只用于離場，另一條跑道只用于進近。獨立平行離場運行模式，是指2條平行跑道中心線的間距不小于760 m，離場航空器在平行跑道上沿相同方向同時起飛的運行模式。

此外，在實施4種運行模式時，除了對平行跑道間距有硬性要求外，運行規定還對監視雷達、儀表著陸系統、最后進近段的障礙物、管制員、非侵入區和PAOAS面[2]等進行了詳細的規定。在獨立平行儀表進近和相關平行儀表進近中，運行規定要求“一條跑道的復飛航跡與相鄰跑道復飛航跡的擴散角不小于30°”；在獨立平行離場中，運行規定要求“兩條離場航跡在航空器起飛后立即建立不小于15°擴散角”；在隔離平行運行中，運行規定要求“離場航跡應當在起飛后立即與相鄰跑道的進近復飛航跡建立不小于30°的擴散角”。運行規定要求的擴散角的建立位置和高度沒有明確寫出，且獨立平行離場和隔離平行運行中均用到了“立即”二字，如何明確“立即”，是該文分析討論的重點內容。

2 平行跑道建立航跡擴散角位置及高度分析

為便于分析，選取間距1 035 m的平行跑道為例，平行跑道長度均為3 800 m，平行跑道兩端均平齊，跑道磁方位090～270°，平行跑道的編號分別為09L/27R和09R/27L，假定平行跑道的四個方向的跑道入口標高為0 m，各跑道方向的精密進近程序均為標準程序，即下滑角3°，HL（Height Loss，高度損失）為49 m，RDH（Reference Datum Height，基準高）為15 m，運行標準DH（Decision Height，決斷高）為60 m，復飛程序梯度為標準的2.5%，離場程序梯度為標準的3.3%。

2.1 獨立平行離場

根據選取的1 035 m間距的平行跑道，跑道間距符合獨立平行離場的要求，能夠實施獨立平行離場，對該平行跑道進行離場飛行程序設計時需要滿足起飛后立即建立不小于15°的擴散角的要求。

根據《航空器運行目視和儀表飛行程序設計規范》[3]（以下簡稱“設計規范”），直線離場允許有不大于15°的轉彎，所以在獨立平行離場模式下的平行跑道的離場程序均為直線離場。

同時，為確保平行跑道的離場程序之間能夠立即建立15°的擴散角，通常情況下在需要15°轉彎的跑道的DER（Departure End of the Runway，跑道起飛末端）位置設置轉彎定位點，確保航空器不會在DER位置前提前開始轉彎而導致后續離場航跡不可預測，最終導致與相鄰跑道的航空器無法建立15°的擴散角，該定位點即為建立航跡擴散角的位置標志。如圖1所示。

2.2 隔離平行運行

前文設計的獨立平行離場程序，09L跑道的離場程序向北偏轉15°，則09R跑道的復飛程序應向南偏轉15°，以保證09L跑道的離場航跡和09R跑道的復飛航跡建立不小于30°的擴散角；反之，09R跑道的離場程序未偏轉，則09L跑道的復飛程序應向北偏轉30°，以保證09R跑道的離場航跡和09L跑道的復飛航跡建立不小于30°的擴散角。

根據設計規范，航空器在轉彎前應保持跑道方向飛行直至達到跑道之上120 m，即09L跑道的復飛程序在開始30°的轉彎前，需要保持跑道方向直線飛行至跑道入口標高之上120 m，根據精密進近程序的復飛程序理論設計參數計算SOC（Start Of Climb，起始爬升）和入口標高之上120 m的位置。如表1所示。

根據理論設計參數計算，入口之上120 m的位置，是建立航跡擴散角的位置，理論上位于距離09L跑道入口5 050 m處。在對復飛程序進行設計時，設計規范對相關轉彎參數和計算方法有明確規定，理論設計的轉彎位置確實位于跑道末端外，但是這樣的理論設計受到設計規范的約束，并且沒有優化調整該位置的空間。該轉彎位置為理論計算位置，理論計算采用的復飛爬升梯度為2.5%，而在實際運行中，飛行員會采用TO/GA（Take Off/Go-Around，起飛/復飛）擋位使航空器以最大推力開始復飛爬升，此時航空器的實際復飛爬升梯度將遠大于理論設計梯度，所以在實際復飛中，航空器將在理論設計的轉彎位置之前提前轉彎，基本可以在跑道范圍以內開始轉彎。

值得注意的是，雖然指定120 m為建立航跡擴散角的高度，但是在完成轉彎后必須為下一航段指定特定的飛行航跡角度。如果不為下一航段指定航跡，在實際運行中，航空器在跑道范圍內已達到120 m的高度，隨后開始提前轉彎，會導致下一航段與相鄰跑道的離場航段之間的航跡擴散角小于30°。如果因為障礙物、空域、導航設施等現實條件，無法僅利用120 m的高度作為建立航跡擴散角的時機，此種情況下可以通過定位點和高度兩者相結合的方式，將建立航跡擴散角的位置進行固定，并且為了與實際飛行相匹配，該定位點的高度應設置為120 m及以上。如圖2所示。

2.3 獨立平行儀表進近和相關平行儀表進近

根據運行規定，上述選取的跑道間距能夠滿足獨立平行儀表進近和相關平行儀表進近的間距要求，所設計的隔離平行運行，09L跑道的復飛程序向北偏轉30°，09R跑道的復飛程序向南偏轉15°，兩條相鄰跑道的復飛航跡已能夠建立45°的擴散角，滿足運行規定的不小于30°擴散角的要求。

2.4 其他條件下的航跡擴散角的建立

2.4.1 大角度轉彎

當在機場周邊運行條件較好時，如凈空、空域環境、管制運行等條件允許下，平行跑道上的航空器在起飛或復飛后能夠較快達到120 m的最低轉彎高度后，開始各自向跑道兩側以較大角度轉彎，轉彎的過程中迅速建立航跡擴散角和水平間隔，整個飛行過程均符合平行跑道的4種模式的航跡擴散角的要求。這種大角度轉彎的飛行，能夠有效提高航空器運行效率，減少跑道和空域的占用，在實際運行中，航空器往往在跑道范圍內就開始大角度轉彎，即使在跑道末端設置定位點，航空器在實際運行中也能在通過跑道末端的定位點后立即轉彎。如圖3所示。

2.4.2 平行跑道中某一條跑道受到限制

在實際運行中，機場周邊常常受到其他不可控的因素限制，如空域受限、遠端凈空條件復雜、噪聲敏感區、候鳥保護區等，導致平行跑道的某一條跑道的一側空域受到限制，該跑道的離場程序和復飛程序僅能采用沿跑道方向直線飛行的方式進行設計。在這種受到限制的情況下，首先受到限制的跑道的離場程序和復飛程序設計為直線航跡，其次未受到限制的跑道的離場程序需要設計為偏轉30°，并同步設置至少高于跑道120 m的轉彎高度，以保證不小于30°的擴散角。同時，未受到限制的跑道的復飛程序也需要設計為偏轉30°，并設置至少高于跑道120 m的轉彎高度，以滿足獨立平行儀表進近和相關平行儀表進近要求的不小于30°航跡擴散角。

在上述受限條件下，可以為需要偏轉30°的跑道設置高于跑道之上至少120 m的轉彎高度，再為下一航段指定特定的飛行航跡角度，或者在轉彎位置設置定位點并指定飛行高度，這兩種方式均可建立航跡偏轉角。但是，在離場程序和復飛程序均需要偏轉30°的情況下，為了進一步提升離場程序的運行效率，可以采用在離場跑道末端DER位置設置一個定位點，同時為航空器設置高于跑道入口之上至少120 m的轉彎高度，轉彎后在適當位置設置下一航路點，航空器飛向下一航路點的過程不指定特定的飛行航跡角度。在這種飛行程序設計結果下，航空器首先必須飛至離場跑道末端，按照航空器實際運行時的爬升梯度，最早轉彎位置必然在跑道末端定位點位置，只要保證最早轉彎位置飛至下一航路點的飛行航跡角度與相鄰跑道形成30°航跡擴散角，即可保證整個離場程序與相鄰跑道的離場程序和復飛程序能夠建立大于等于30°的航跡擴散角。復飛程序也可按此方法進行設計。如圖4所示。

2.5 多跑道構型下的航跡擴散角的建立

目前平行跑道運行的規范性文件《平行跑道同時儀表運行管理規定》，對2條平行跑道的運行進行了詳細規定。在目前國內多跑道建設的熱潮背景下，多跑道構型已成為未來干線機場發展的趨勢，但是對于多跑道同時儀表運行，暫無相關規章規范可參考。目前普遍的做法是將多跑道構型拆分為多組兩條平行跑道的組合進行分析，同時各組跑道之間的運行又互相影響，如果多跑道之間還存在不同跑道間距，還要按組分別對4種運行模式逐項分析，可以說多跑道構型下的運行模式和飛行程序設計復雜多變，國內已有學者對多條平行跑道構型的運行模式和飛行程序設計[4]進行了分析。雖然多跑道構型下的運行模式復雜多變，但是多跑道運行參考的依據依然是《平行跑道同時儀表運行管理規定》。對多跑道構型的分析依然是拆分為多種2條平行跑道的組合，所以前述提到的建立航跡擴散角的位置和高度的方法依然適用于多跑道構型，只是多跑道相對于平行2條跑道，航跡擴散角的建立的情況更多、更復雜，更需要統籌考慮。

3 結語

該文通過對平行跑道按照獨立平行離場、隔離平行運行、獨立平行儀表進近和相關平行儀表進近的順序逐項進行分析，對各運行模式建立航跡偏轉角的位置和高度進行詳細說明，在設計過程中可使用為航空器指定高于跑道120 m的轉彎高度作為建立航跡偏轉角的時機，或使用定位點和轉彎高度相結合的方式，并且為了提高運行效率，還可利用跑道末端定位點，確保航空器最早轉彎航跡與相鄰跑道建立規定的航跡偏轉角的方法。在平行跑道或多跑道設計過程中，可根據機場實際條件選取合適的建立航跡偏轉角的方法，確保平行跑道同時儀表運行的安全和高效。

參考文獻

[1]中國民用航空局. 平行跑道同時儀表運行管理規定： CCAR-98TM-R1[S]. 2023.

[2]劉津宇. 基于獨立平行進近運行模式的障礙物評估[J]. 民航學報， 2019（6）： 19-22.

[3]中國民用航空局. 航空器運行目視和儀表飛行程序設計規范： AC-97-FS-005R1[S]. 2021.

[4]劉冰. 多條平行跑道構型的運行模式和飛行程序設計分析[J]. 中國民航飛行學院學報， 2020（2）： 10-14.