張光明

(中國(guó)民航飛行學(xué)院飛行技術(shù)學(xué)院，四川廣漢618307)

0 引言

根據(jù)《中國(guó)民航基于性能的導(dǎo)航(PBN)實(shí)施路線圖》［1］及發(fā)展戰(zhàn)略，計(jì)劃到2015年底，全民航所有民用機(jī)場(chǎng)將完成PBN程序設(shè)計(jì)，并將逐步建立PBN全面運(yùn)行能力。截至2013年3月底，中國(guó)民航完成PBN程序設(shè)計(jì)和試飛驗(yàn)證的機(jī)場(chǎng)有近100個(gè)，已經(jīng)正式公布PBN程序的機(jī)場(chǎng)有42個(gè)。

所需導(dǎo)航性能(RNP)進(jìn)近屬于PBN運(yùn)行類型之一，具有安全精準(zhǔn)、高效經(jīng)濟(jì)、增加空域及機(jī)場(chǎng)容量等諸多運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。RNP采用GNSS水平導(dǎo)航、氣壓高度輔助垂直導(dǎo)航的類精密進(jìn)近(APV)方式［2］。RNP進(jìn)近由于垂直剖面采用氣壓高度引導(dǎo)，而氣壓高度會(huì)受到溫度變化的影響，因此與儀表著陸系統(tǒng)(ILS)進(jìn)近有本質(zhì)的區(qū)別。

在RNP進(jìn)近過(guò)程中，主要使用修正海平面氣壓(QNH)高度。本文就RNP進(jìn)近過(guò)程中高度(特別是氣壓高度)對(duì)進(jìn)近的影響進(jìn)行分析，并利用某機(jī)場(chǎng)某機(jī)型RNP進(jìn)近試飛快速存取記錄儀(QAR)數(shù)據(jù)予以驗(yàn)證說(shuō)明。

1 RNP進(jìn)近特點(diǎn)

RNP運(yùn)行是PBN運(yùn)行類型的一種，可以用于航路運(yùn)行、終端區(qū)(進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng))和進(jìn)近等飛行階段。RNP進(jìn)近既可以作為無(wú)ILS進(jìn)近機(jī)場(chǎng)/跑道的主用進(jìn)近方式，也可以作為有ILS進(jìn)近機(jī)場(chǎng)/跑道的備用進(jìn)近方式。

1.1 RNP進(jìn)近分類

RNP進(jìn)近可分為RNP APCH進(jìn)近和RNP AR APCH進(jìn)近。RNP APCH主要用于陸基導(dǎo)航及監(jiān)視設(shè)施不完善的機(jī)場(chǎng)，以及缺乏ILS設(shè)施(或單向ILS)的機(jī)場(chǎng)，如三亞/鳳凰機(jī)場(chǎng)、伊春/林都機(jī)場(chǎng)、宜昌/三峽機(jī)場(chǎng)等。RNP AR APCH進(jìn)近主要用于地形環(huán)境復(fù)雜的機(jī)場(chǎng)，如林芝/米林機(jī)場(chǎng)、拉薩/貢嘎機(jī)場(chǎng)、九寨/黃龍機(jī)場(chǎng)等。

無(wú)論是RNP APCH還是RNP AR APCH進(jìn)近，水平導(dǎo)航首選導(dǎo)航源為GNSS，垂直導(dǎo)航均使用氣壓高度。GNSS水平位置和垂直氣壓高度經(jīng)飛行管理計(jì)算機(jī)(FMC)耦合后，形成一條三維的進(jìn)近航徑。該進(jìn)近航徑與機(jī)載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)先設(shè)計(jì)的虛擬下滑道比較，獲得航空器在五邊進(jìn)近中的水平偏差和垂直偏差信息，通過(guò)飛行指引(FD)方式，在主飛行顯示器(PFD)以及導(dǎo)航顯示器(ND)上，顯示“類ILS”偏離情況。

1.2 RNP進(jìn)近著陸標(biāo)準(zhǔn)

由于RNP進(jìn)近屬于有垂直引導(dǎo)的進(jìn)近程序進(jìn)近，其最低著陸標(biāo)準(zhǔn)用決斷高度/高(DA/H)和能見(jiàn)度(VIS)來(lái)表示，并通常標(biāo)注在進(jìn)近圖的下方，DA/H均使用氣壓高度。由于RNP進(jìn)近機(jī)載導(dǎo)航性能還不能達(dá)到一類(CAT I)精密進(jìn)近的要求，因此決斷高(DH)最小值為75 m。

如果某機(jī)場(chǎng)RNP APCH進(jìn)近程序，僅供加裝基本GPS導(dǎo)航定位接收機(jī)、或者僅具備機(jī)載增強(qiáng)系統(tǒng)(ABAS)增強(qiáng)服務(wù)的GNSS接收機(jī)(或MMR)的航空器使用，著陸最低標(biāo)準(zhǔn)僅分為 LNAV/VNAV和LNAV兩種類型。

如果某機(jī)場(chǎng)RNP APCH進(jìn)近程序可供加裝星基增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)，并且能獲得可靠的SBAS增強(qiáng)服務(wù)的航空器使用，則著陸標(biāo)準(zhǔn)包括 LPV，LP，LNAV/VNAV和LNAV四種類型。其中，LPV和/或LP標(biāo)準(zhǔn)著陸僅供加裝SBAS接收機(jī)的航空器使用。LPV標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)近著陸的水平和垂直引導(dǎo)均使用來(lái)自SABS接收機(jī)提供的信息，不使用氣壓高度垂直引導(dǎo)，因此進(jìn)近不受氣壓高度誤差的影響［3］。圖1所示為美國(guó)Northwest Florida國(guó)際機(jī)場(chǎng)16號(hào)跑道RNP(GPS)進(jìn)近圖著陸最低標(biāo)準(zhǔn)，包括 LPV，LNAV/VNAV和LNAV三種標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 著陸最低標(biāo)準(zhǔn)Fig.1 Minimum standards for landing

在中國(guó)區(qū)域?qū)嵤㏄BN運(yùn)行無(wú)SABS增強(qiáng)服務(wù)，因此中國(guó)民航局規(guī)定:在全國(guó)僅設(shè)計(jì)和運(yùn)行LNAV/VNAV和LNAV著陸標(biāo)準(zhǔn)的RNP APCH進(jìn)近程序［1］。

1.3 RNP運(yùn)行要求

實(shí)施 RNP進(jìn)近(含 RNP APCH和 RNP AR APCH)有一系列相關(guān)要求，涵蓋了航空器能力、飛行機(jī)組能力、儀表飛行程序設(shè)計(jì)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)編碼等。

1.3.1 OPMA功能

RNP進(jìn)近的最大優(yōu)勢(shì)在于在沒(méi)有任何陸基導(dǎo)航設(shè)施和監(jiān)視設(shè)施的機(jī)場(chǎng)可以實(shí)施較低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、較高飛行運(yùn)行及控制精度的APV進(jìn)近。對(duì)航空器機(jī)載能力而言，除了必須具備區(qū)域?qū)Ш侥芰ν?，還必須具備機(jī)載性能監(jiān)視和告警(OPMA)功能及相關(guān)顯示功能等［4］。對(duì)于實(shí)施RNP AR APCH程序的機(jī)組，還必須進(jìn)行特殊的培訓(xùn)(含模擬機(jī)培訓(xùn))和特殊的審批。

不同類型的航空器和機(jī)載航電系統(tǒng)，OPMA功能內(nèi)容和表現(xiàn)形式可能不同。OPMA主要包含如下功能和信息:顯示和指示要求及估計(jì)的導(dǎo)航系統(tǒng)性能;必須監(jiān)視系統(tǒng)性能，并且在系統(tǒng)不能滿足RNP要求向機(jī)組發(fā)出告警;在設(shè)定RNP值后顯示側(cè)航跡偏差，并分別對(duì)導(dǎo)航完好性進(jìn)行監(jiān)視和告警。

OPMA監(jiān)視主要對(duì)航空器飛行運(yùn)行總系統(tǒng)誤差(TSE)進(jìn)行監(jiān)視。TSE包括航跡定義誤差(PDE)、飛行技術(shù)誤差(FTE)和導(dǎo)航系統(tǒng)誤差(NSE)三個(gè)分量，并且是這三個(gè)分量的矢量和。為了控制PDE，要求各航路點(diǎn)坐標(biāo)精度和分辨率要高，并且必須基于WGS-84坐標(biāo)系。在機(jī)載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)中，RNP程序的所有航路點(diǎn)均基于WGS-84坐標(biāo)。RNP運(yùn)行FTE和NSE必須進(jìn)行嚴(yán)格控制，不同導(dǎo)航規(guī)范、不同飛行階段控制要求不同?？偟膩?lái)說(shuō)，RNP值越小，TSE控制越嚴(yán)格，各分量控制也就越嚴(yán)格［5］。

1.3.2 導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)編碼

PBN運(yùn)行的重要特征之一是按照航路點(diǎn)(而不是導(dǎo)航臺(tái))來(lái)構(gòu)建航路，航空器依據(jù)經(jīng)緯度坐標(biāo)飛行，因此包括RNP在內(nèi)的PBN運(yùn)行極大地依賴于機(jī)載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)。RNP進(jìn)近程序機(jī)載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)需根據(jù)先前設(shè)計(jì)的RNP進(jìn)近程序來(lái)進(jìn)行制作，數(shù)據(jù)庫(kù)中所有航路點(diǎn)坐標(biāo)參考系為WGS-84坐標(biāo)系。

數(shù)據(jù)庫(kù)制作主要分為兩步:第一步按照ARINC 424規(guī)范制作基礎(chǔ)導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù);第二步按照機(jī)載航電設(shè)備(主要是FMC)制作機(jī)載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)。

根據(jù)ARINC 424規(guī)范［6］，在進(jìn)行基礎(chǔ)導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)制作時(shí)，將選用飛越(Fly over)和旁切(Fly by)來(lái)定義航路點(diǎn)屬性，選用23種航徑終結(jié)碼中的一種來(lái)定義各航段屬性。航路點(diǎn)屬性和航跡終結(jié)碼屬性決定了自動(dòng)駕駛儀(AP)的飛行方式，以及飛行指引儀(FD)指引方式和指引信息。同時(shí)，在導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括航路點(diǎn)、航路段的高度、速度等限制信息。

圖2為某機(jī)場(chǎng)RNP APCH程序?qū)Ш綌?shù)據(jù)庫(kù)編碼表。表中列出了航徑終結(jié)碼、航路點(diǎn)標(biāo)識(shí)、磁航跡、磁差、轉(zhuǎn)彎方向、高度限制、速度限制、導(dǎo)航性能等信息，這些信息最后都將編寫(xiě)入機(jī)載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖2 RNPAPCH飛行程序編碼表Fig.2 RNP APCH flight procedure coding schedule

2 RNP進(jìn)近高度

在設(shè)計(jì)RNP進(jìn)近程序時(shí)，通常預(yù)先限制每一航路點(diǎn)或者航段飛行的高度，并且將高度限制信息編入機(jī)載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)。高度限制分為以下方式:最高高度、最低高度、窗口高度、強(qiáng)制高度和推薦高度。如果高度在過(guò)渡高度層(TL)以上，則氣壓高度基準(zhǔn)面為標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓(QNE);如果在過(guò)渡高度(TA)以下，則氣壓高度基準(zhǔn)面為修正海平面氣壓(QNH)。

通常來(lái)說(shuō)，RNP進(jìn)近均在TA以下飛行，因此氣壓基準(zhǔn)面為QNH面。如圖2所示，在RNP程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果要進(jìn)行高度限制，通常采用大于等于某高度進(jìn)行限制，在特殊情況下才會(huì)采用小于等于或者強(qiáng)制高度。高度限制信息在RNP進(jìn)近圖以及機(jī)載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)中有相應(yīng)的標(biāo)定。

在實(shí)際飛行運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)機(jī)場(chǎng)終端區(qū)實(shí)際飛行及運(yùn)行情況，空中交通管制員(ATC)可能會(huì)發(fā)出臨時(shí)機(jī)動(dòng)飛行指令，飛行機(jī)組通過(guò)操控航空器來(lái)改變飛行高度。如果飛行機(jī)組不干預(yù)自動(dòng)駕駛儀，自動(dòng)駕駛儀將按照導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)定的程序高度飛行。

3 高度對(duì)RNP進(jìn)近影響分析

3.1 高度誤差

在同一機(jī)場(chǎng)起飛、著陸的航空器，必須采用相同的氣壓基準(zhǔn)面來(lái)測(cè)量高度，中國(guó)民航規(guī)定統(tǒng)一使用本場(chǎng)的QNH面。對(duì)于在航路飛行的航空器，由于來(lái)自不同的機(jī)場(chǎng)，各機(jī)場(chǎng)的QNH值可能不同，因此航路飛行的航空器氣壓基準(zhǔn)面統(tǒng)一采用QNE。

氣壓高度會(huì)受到地理位置、地球自轉(zhuǎn)、大氣環(huán)流、溫度、大氣壓力等多種因素的影響，即使在同一位置(比如機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪)，不同時(shí)刻測(cè)量的氣壓高度值可能都不相同。氣壓高度的基本變化規(guī)律是:溫度升高，相同氣壓高度指示航空器實(shí)際位置偏高;溫度偏低，相同氣壓高度指示航空器實(shí)際位置偏低。溫度偏高和偏低的參考值，通常采用ISA分布規(guī)律。

民用航空飛行運(yùn)行中，需要嚴(yán)格控制氣壓高度的誤差范圍，以保障飛行及運(yùn)行安全?？刂茪鈮焊叨日`差的主要手段是采用氣壓補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)姆绞剑a(bǔ)償工作由機(jī)載大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)(ADC)完成。現(xiàn)代大中型民用航空運(yùn)輸機(jī)幾乎都加裝有ADC系統(tǒng)，但是絕大部分ADC只具備氣壓補(bǔ)償功能，不具備溫度補(bǔ)償功能。因此，即使最先進(jìn)的機(jī)型實(shí)施RNP進(jìn)近，如果不具備溫度補(bǔ)償功能，在飛行運(yùn)行過(guò)程中均必須對(duì)運(yùn)行溫度進(jìn)行限制。

3.2 高低溫運(yùn)行限制

溫度變化是氣壓高度誤差的主要誤差源。在基于氣壓高度輔助垂直引導(dǎo)的RNP進(jìn)近過(guò)程中，溫度偏差將導(dǎo)致實(shí)際飛行航徑偏離標(biāo)稱航徑。在五邊進(jìn)近過(guò)程中，如果實(shí)際溫度偏離ISA溫度，即使在主飛行顯示器(PFD)和導(dǎo)航顯示器(ND)上顯示航空器準(zhǔn)確保持在五邊標(biāo)稱航徑上，但航空器實(shí)際已經(jīng)偏離五邊標(biāo)稱航徑。在《目視和儀表飛行程序設(shè)計(jì)》(ICAO DOC 8168)［7］中，對(duì) RNP APCH 運(yùn)行溫度限制進(jìn)行了明確規(guī)定。以五邊標(biāo)稱垂直下滑角(VPA)3°為例，為了避免實(shí)際下滑角小于2.5°和大于3.5°的情況發(fā)生，對(duì)于沒(méi)有溫度補(bǔ)償?shù)暮娇掌髟谶\(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行運(yùn)行高低溫限制。由于低溫會(huì)導(dǎo)致航空器實(shí)際位置偏低，對(duì)飛行安全的影響較大，因此絕大部分機(jī)場(chǎng)只作了低溫限制而沒(méi)有高溫限制。如果航空器具備溫度補(bǔ)償功能并符合適航要求，則在進(jìn)近中不受高低溫限制。

圖3為美國(guó)Northwest Florida國(guó)際機(jī)場(chǎng)16號(hào)跑道RNP(GPS)進(jìn)近圖，該進(jìn)近屬于 RNP APCH進(jìn)近。

圖3 RNPAPCH LNAV/VNAV認(rèn)可的溫度Fig.3 RNPAPCH LNAV/VNAV approved temperature

圖3 對(duì)APV進(jìn)近作了高低溫限制，高溫為43℃，低溫為－15℃，但是對(duì)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)暮娇掌鳑](méi)有溫度限制。

3.3 高度交叉檢查

為了確保RNP進(jìn)近過(guò)程中氣壓高度準(zhǔn)確可信，必須對(duì)氣壓高度進(jìn)行交叉檢查。對(duì)于RNP APCH和RNP AR APCH最后進(jìn)近階段，氣壓高度誤差必須控制在標(biāo)稱航徑±22 m以內(nèi)。

交叉檢查主要有:左右座氣壓高度表交叉檢查;ILS信號(hào)(如有)交叉檢查;QNH證實(shí);目視參考檢查;無(wú)線電高度(如可用)檢查等。

3.3.1 左右座檢查

RNP進(jìn)近過(guò)程中，在起始進(jìn)近定位點(diǎn)(IAF)之后、最后進(jìn)近定位點(diǎn)(FAF)之前，必須對(duì)左右座氣壓高度表進(jìn)行交叉檢查，確保兩部氣壓高度表高度差異控制在30 m以內(nèi)，否則不能繼續(xù)進(jìn)近。

3.3.2 ILS檢查

一般情況下如果一條儀表跑道建立了ILS進(jìn)近能力，通常會(huì)優(yōu)先選擇ILS進(jìn)近。在一個(gè)機(jī)場(chǎng)新設(shè)計(jì)RNP程序試飛過(guò)程中，如果能夠利用ILS信號(hào)進(jìn)行交叉檢查，則可以驗(yàn)證RNP程序設(shè)計(jì)是否合理，同時(shí)也可以利用ILS信號(hào)對(duì)RNP進(jìn)近中垂直剖面偏差進(jìn)行檢查。

在試飛過(guò)程中，可以將左右座PFD和ND儀表顯示分別設(shè)定為ILS進(jìn)近顯示模式和RNP進(jìn)近顯示模式。如果RNP進(jìn)近水平和垂直指引符號(hào)處于中立位，而ILS航向道和下滑道指引符號(hào)沒(méi)在中立位，則可以認(rèn)為兩者之間的偏差即為RNP的實(shí)際航徑偏差。當(dāng)然，前提條件是ILS信號(hào)是通過(guò)校飛后真實(shí)可信的。

3.3.3 QNH 檢查

由于機(jī)場(chǎng)氣象條件變化可能很快，因此航空器在到達(dá)FAF之前，機(jī)組必須與ATC再次確認(rèn)本場(chǎng)實(shí)時(shí)QNH值，以便減少由于QNH設(shè)定偏差帶來(lái)的RNP進(jìn)近航徑偏差。如果預(yù)報(bào)/設(shè)定的QNH值與機(jī)場(chǎng)QNH真實(shí)值差1 mbar，則帶來(lái)的高度誤差約為9.14 m。如果飛行機(jī)組錯(cuò)誤設(shè)定QNH并且偏差較大，而飛行機(jī)組沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一偏差，則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的飛行事故。

3.3.4 目視參考檢查

在五邊進(jìn)近過(guò)程中，如果天氣晴好，能見(jiàn)度高，機(jī)組可以通過(guò)提前建立目視參考來(lái)檢查氣壓高度和RNP五邊進(jìn)近航徑是否一致。如果機(jī)場(chǎng)安裝有精密進(jìn)近坡度指示器(PAPI)，或者目視進(jìn)近坡度指示器(VGSI)，可以通過(guò)觀察PAPI/VGSI指示來(lái)判斷。

如果設(shè)計(jì)RNP程序標(biāo)稱下滑道為3°并且PAPI/VGSI安裝角度也是3°，航空器將處于標(biāo)稱下滑航徑上，機(jī)組將觀測(cè)到2紅2白燈。如果高于標(biāo)稱航徑將看到3白1紅或者4白燈;如果低于標(biāo)稱航徑將看到3紅1白或者4紅燈。由于溫度將影響氣壓高度，因此飛行機(jī)組在實(shí)施RNP進(jìn)近初期，通過(guò)觀察PAPI/VGSI來(lái)判斷進(jìn)近航徑偏差將非常不習(xí)慣，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行才能建立正確的情景意識(shí)。

3.3.5 無(wú)線電高度檢查

機(jī)載無(wú)線電高度表很少在飛行運(yùn)行中作為主用參考儀表，其根本原因在于無(wú)線電高度表測(cè)量指示值受到航空器飛行姿態(tài)和地面障礙物分布的影響，因此通常在高度低于610 m后才作為參考儀表，在CAT II以上精密進(jìn)近中可以作為復(fù)飛決斷的參考儀表。

如果確認(rèn)某機(jī)場(chǎng)五邊進(jìn)近航徑下方地勢(shì)平坦，無(wú)線電高度表指示相對(duì)較為準(zhǔn)確。在這類機(jī)場(chǎng)實(shí)施RNP進(jìn)近，如果沒(méi)有ILS信號(hào)并且五邊能見(jiàn)度也不好，可以使用無(wú)線電高度表對(duì)RNP進(jìn)近的實(shí)際航徑進(jìn)行輔助交叉檢查。

4 試飛QAR數(shù)據(jù)分析

QAR是現(xiàn)代大中型民航運(yùn)輸飛機(jī)上要求必須加裝的數(shù)據(jù)記錄儀，目前可以記錄數(shù)百個(gè)飛行數(shù)據(jù)［8］。航空公司和民航相關(guān)管理部門(mén)利用QAR數(shù)據(jù)可對(duì)航空公司飛行機(jī)隊(duì)狀態(tài)、飛行品質(zhì)等進(jìn)行監(jiān)控，是航空公司和民航主管部門(mén)進(jìn)行飛行運(yùn)行監(jiān)督和檢查的重要依據(jù)。容量為512M的QAR可以記錄時(shí)長(zhǎng)達(dá)1800 h、數(shù)百個(gè)機(jī)載傳感器的數(shù)據(jù)，基本涵蓋飛行運(yùn)行品質(zhì)的絕大部分參數(shù)。

在新設(shè)計(jì)RNP程序試飛后，航空公司或相關(guān)單位可以依據(jù)試飛QAR數(shù)據(jù)，對(duì)本次試飛效果進(jìn)行評(píng)估，查找可能存在的潛在問(wèn)題，并責(zé)成相關(guān)部門(mén)進(jìn)行整改。以下分析過(guò)程中，使用的數(shù)據(jù)為某機(jī)場(chǎng)RNP APCH程序試飛QAR數(shù)據(jù)，包含了五邊進(jìn)近水平位置、高度等信息。圖4為分析中使用的部分QAR數(shù)據(jù)。

圖4 部分試飛QAR數(shù)據(jù)Fig.4 Part of flight test QAR data

4.1 試飛五邊航徑分析

從本文分析可以看出，RNP APCH使用氣壓高度對(duì)五邊進(jìn)行垂直引導(dǎo)，五邊垂直航徑控制將受到包括氣壓高度誤差在內(nèi)的多方面因素影響。通過(guò)對(duì)試飛QAR數(shù)據(jù)分析，不但可以驗(yàn)證氣壓高度誤差影響，還可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)(NavDB)編碼的完好性及程序可飛性等問(wèn)題。

為便于直觀分析和研究，本文以下數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)處理后的QAR數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系，橫軸為飛機(jī)距跑道入口(THR)水平距離(x)，縱軸為修正海平面氣壓(QNH)高度(H)。

在以下分析中，圖中的實(shí)線表示導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的五邊進(jìn)近航徑剖面(從FAF到MAP點(diǎn));“×”虛線表示氣壓高度航跡剖面;“·”虛線表示無(wú)線電高度航跡剖面。如圖5所示，利用QAR數(shù)據(jù)可以計(jì)算出五邊氣壓高度航徑下降梯度為5.12%，下滑角(VPA)為2.93°。而從圖6中可以看出，導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)編碼表中定義的VPA為3.00°。這兩個(gè)下滑角本來(lái)應(yīng)該一致，該程序存在差異的主要原因在于導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)中高度編碼時(shí)采用百英尺取整。

圖5 五邊氣壓高度擬合航徑Fig.5 Final segment baro-altitude fitted path

圖6 導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)最后進(jìn)近段編碼Fig.6 Final segment coding schedule of NavDB

4.2 低溫試飛數(shù)據(jù)分析

要獲得試飛航空器實(shí)際位置和垂直航徑，不能使用氣壓高度，必須使用真高，但是真高很難獲取。本次試飛機(jī)場(chǎng)為河流沖擊平原，五邊航徑下方地勢(shì)平坦開(kāi)闊，在這一運(yùn)行環(huán)境特征下，可認(rèn)為五邊進(jìn)近無(wú)線電高度約等于真高。

本次進(jìn)近預(yù)報(bào)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面溫度為－8℃，屬于低溫條件運(yùn)行。如圖7所示，在低溫條件下的試飛航徑中間進(jìn)近最后階段高度低于標(biāo)稱航徑高度。隨著高度的下降，距跑道入口越來(lái)越近，兩種航徑的差異越來(lái)越小。

圖7 五邊無(wú)線電高度擬合航跡Fig.7 Final segment radio altitude fitted path

真高擬合航徑與氣壓高度擬合航徑對(duì)比，下降梯度分別為4.87%和5.12%，相應(yīng)下滑角分別為2.79°和 2.93°，與標(biāo)稱航跡 5.10% 下降梯度和2.92°的下滑角相差較大。這一結(jié)論再次驗(yàn)證了溫度對(duì)RNP APCH程序飛行的影響。

4.3 QNH撥正影響

中國(guó)民航局規(guī)定，在民用機(jī)場(chǎng)飛行運(yùn)行中的過(guò)渡高度(TA)以下，氣壓高度基準(zhǔn)面使用QNH。在機(jī)組設(shè)定氣壓高度基準(zhǔn)面的過(guò)程中，如果設(shè)定QNH值有誤差，將導(dǎo)致測(cè)量氣壓高度錯(cuò)誤，設(shè)定值偏大則測(cè)量氣壓高度偏高，設(shè)定值偏小則測(cè)量氣壓高度偏低，設(shè)定誤差多大則對(duì)應(yīng)的氣壓高度誤差就有多大。

QNH設(shè)定誤差主要來(lái)源于以下三個(gè)方面:機(jī)場(chǎng)預(yù)報(bào)QNH與真實(shí)值存在差異;機(jī)場(chǎng)QNH變化過(guò)快;QNH值收聽(tīng)或設(shè)定錯(cuò)誤。為了避免這些情況的發(fā)生，除要求機(jī)場(chǎng)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確QNH值外，在到達(dá)FAF點(diǎn)之前，機(jī)組必須再次與ATC確認(rèn)本場(chǎng)QNH值，檢查QNH設(shè)定是否正確。

圖8為QNH撥正值錯(cuò)誤進(jìn)近航徑。

圖8 QNH撥正值錯(cuò)誤進(jìn)近航徑Fig.8 Final path in the case of QNH setting wrong

從圖8可以看出，五邊開(kāi)始下降點(diǎn)高度(參考無(wú)線電高度)比標(biāo)稱 FAF高度低，同時(shí)復(fù)飛點(diǎn)(MAPt)高度已經(jīng)快接近跑道入口標(biāo)高。通過(guò)檢查QAR數(shù)據(jù)中該次進(jìn)近QNH設(shè)定值，發(fā)現(xiàn)本次進(jìn)近QNH值設(shè)定錯(cuò)誤，因此出現(xiàn)進(jìn)近失敗。由于本次RNP APCH程序試飛天氣條件好，能見(jiàn)度高，試飛機(jī)組能掌控飛行狀態(tài)，因此QNH設(shè)定錯(cuò)誤沒(méi)有影響安全。但是，在實(shí)際飛行運(yùn)行過(guò)程中，嚴(yán)厲禁止錯(cuò)誤設(shè)定QNH值。如果在低能見(jiàn)度條件下錯(cuò)誤設(shè)定QNH值，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的飛行事故。

5 結(jié)束語(yǔ)

RNP進(jìn)近的關(guān)鍵階段是五邊進(jìn)近階段，該階段主要依據(jù)氣壓高度對(duì)航空器來(lái)實(shí)施垂直引導(dǎo)。如果氣壓高度存在誤差，將影響飛行安全;如果實(shí)際溫度并非ISA溫度，即使飛行指引顯示航空器無(wú)垂直偏差，航空器的實(shí)際位置也會(huì)因溫度偏差而偏離標(biāo)稱五邊航徑。為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重偏差影響飛行安全，對(duì)RNP進(jìn)近(包括RNP AHCH和RNP AR APCH)運(yùn)行必須進(jìn)行溫度限制，在進(jìn)近過(guò)程中必須采用其他方式進(jìn)行交叉檢查，確保進(jìn)近安全。

［1］ 中國(guó)民用航空局.中國(guó)民航基于性能的導(dǎo)航實(shí)施路線圖［R］.北京:中國(guó)民用航空局，2009.

［2］ 楊洪海，張光明.中國(guó)民航PBN發(fā)展戰(zhàn)略及實(shí)施現(xiàn)狀［J］.中國(guó)民用航空，2010，(12):19-22.

［3］ 張光明.“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民航的應(yīng)用前景［J］.國(guó)際航空，2012，12(4):46-48.

［4］ 國(guó)際民航組織.ICAO DOC 9613 基于性能的導(dǎo)航(PBN)手冊(cè)［S］.加拿大蒙特利爾:國(guó)際民航組織，2008.

［5］ 張光明，張飛橋.導(dǎo)航性能對(duì)PBN運(yùn)行的影響［C］//第30屆中國(guó)控制會(huì)議論文集.煙臺(tái)，2011:5568-5573.

［6］ Airlines Electronic Engineering Committee.ARINC 424-18 Navigation systems data base［S］.Maryland US:Aeronautical Radio，Inc，2005.

［7］ 國(guó)際民航組織.ICAO DOC 8168-2 目視和儀表飛行程序設(shè)計(jì)準(zhǔn)則［S］.加拿大蒙特利爾:國(guó)際民航組織，2007.

［8］ 中國(guó)民用航空局飛行標(biāo)準(zhǔn)司.AC-121/135-FS-2012-45飛行品質(zhì)監(jiān)控(FOQA)實(shí)施與管理［S］.北京:中國(guó)民用航空局飛行標(biāo)準(zhǔn)司，2012.