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不稳定进近:空中交通管制注意事项

 天上精灵兔 2021-07-23

不稳定进近:空中交通管制注意事项

原文:

Unstable Approaches: Air Traffic Control Considerations

原文来自:

民航导航服务组织(CANSO)

翻译:华东空管局 高东鹰

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文章翻译为 高东鹰,本公众号授权转载,打赏收益归 高先生

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目录

1. 介绍(前言)

1.1 目的

1.2 局限性

2. 与不稳定进近有关的空中交通管制工作

2.1 距离(时间)规定

2.1.1 下降准备与空中交通管制航路

2.1.2 进近

2.1.2.1 更换跑道

2.1.2.2 进近方式的变更-精密/非精密

2.1.2.3 目视进近

2.1.2.4 雷达引导进近

2.1.3 下降计划要求

2.1.3.1 遵守计划航路与进近程序

2.1.3.2 当地常识

2.1.3.3 从进近管制员处获取航迹距离信息

2.2 速度指令

2.2.1 在下降过程中的速度指令

2.2.1.1 高速下降

2.2.1.2 低速下降

2.2.2 进近中的速度指令

3. 结论

附录 A

附录 B

附录 C

附录 D




不稳定进近:空中交通管制注意事项

1  介绍

飞机在进近过程中必须符合一定的标准,才能安全着陆。这是因为飞机在飞行中,尤其是一架大型飞机,拥有大量的能量,必须在下降、降落和滑跑过程中适当地消散。在下降和进近阶段管理飞机,本质上变成了管理由飞机的速度和高度所产生的能量的任务。

长平飘或着陆速度大容易造成冲出跑道。在试图从上方截获下滑道的同时,过大的下降率会改变飞机的能量状态,这对飞行员来说是很难管理的,可能会导致硬着陆,甚至是可控飞行撞地(以下简称:CFIT)。

继续进近的标准通常与飞机的位置、高度、速度和构型有关,应该在航空公司的操作手册中列出。对于每一个性能标准,如:速度、下降率等,飞机必须在一个可容忍的“窗口”内,以便将其归类于“稳定”并继续着陆。这些标准应在各项被建立的“入门”(条件)中进行评估,这取决于各个航空公司在地面以上1500英尺到500英尺之间的标准操作程序(SOPs)和飞行条件(对典型“窗口”标准的描述可以在附录A中找到)。

如果飞机不符合这些标准,它就被认为是不稳定的,飞行员应该执行复飞程序。如果一架飞机不符合入门标准的条件,并且出现超标情况,该事件将会自动被飞机的机载信息监控系统(飞行数据记录器)录入,航空公司运营人也将得知相关信息。虽然进近的稳定性只有在超限(违反标准)时才会被正式“测量”,然而一个不稳定进近通常是由于一系列的因素(天气,尾流,疲劳,压力,工作量,不良的计划,飞行员差错,空中交通管制(以下简称:空管)交互,程序等等)导致的,它可以发生在进近的任何阶段,甚至早在巡航阶段就已经发生了。

图1呈现了一个分为几个阶段的典型进近,其中显示了关键节点。在每一个阶段中,飞机都可能受到不利的相互作用,从而导致进近变得不稳定。(在附录B中可以找到可能影响飞行过程的起因清单。)

图1:进近阶段和关键节点

飞行员在取得稳定进近时会面临一定的压力,原因如下:

安全角度:不稳定进近直接或间接地导致了一些不安全事件和事故,包括偏离跑道。

经济角度:一个终止进近可以使所有的利润从飞行中消失。由于油量的限制,它也可能导致转向备用机场,这可能会导致主用油量被使用,只留下备用油量在油箱里。在这种情况下,必须实施备降。根据欧盟的规定,唯一的例外是,如果符合某些标准,机组人员可以选择留在目的地,并烧掉备用油量(在这种情况下,机组人员应通知ATC,他们正在使用备用油量)。在后一种情况下,如果飞机到达或预计到达其最后的紧急油量,那么就必须发出求救信号(Mayday)。)

法律角度:最近立法的变化(在欧洲范围内,欧盟运行标准(European Union Operations-EU Ops)已经取代联合航空运行要求1(Joint Aviation Requirements Operation-JAR Ops 1),高于任何国家法律)规定必须实施稳定进近。最后,法律中保留并赋予了机长在出现不稳定进近时不再继续进近的责任和决策权。这个决策可以在进近过程中的任何一点做出,而不仅仅是在稳定进近决策点方可做出。然而在可能导致不稳定进近的一系列事件中,空管可以起到其应有的作用。

1.1 目的

本文的目的是增加空中交通管制员对稳定进近的认识,以及提高空中交通管制员对空管在飞机的进近变得不稳定时可以起到何种作用的认知。

1.2 局限性

众所周知,许多因素导致了不稳定进近,而机组最终对飞机有控制权。然而,本文主要关注的是空管针对处置不稳定进近所能做出的工作。空勤人员的能力、培训和驾驶舱资源管理(以下简称:CRM)等问题不在本文讨论之列。其中包括一份成因清单,部分原因与空管无关(见附录B),只是让管制员了解在进行管制时可能发生的其他因素,其中一些因素可能导致不稳定进近或终止进近。

本文只从一般角度对导致不稳定进近的原因进行讨论,而且主要针对涡喷发动机/涡扇发动机。本文提供的原则可能不适用于所有飞机和航空公司的操作程序。

与不稳定进近有关的空中交通管制工作

本节考虑空管在导致不稳定进近中所扮演的角色,并从空管的角度讨论潜在的解决方案。这一讨论的前提是各空中交通管制单位可以通过参与和理解以下导致不稳定进近的基本因素:

  • 距离(时间)

  • 速度指令

以上两个因素,在空中交通管制员与机组之间的双向通信中起着非常重要的作用。通过双方良好的沟通,不稳定进近发生的风险可以大大降低。

2.1 距离(时间)的因素

2.1.1 下降准备与空中交通管制航路

当操作活塞和轻型涡轮螺旋桨飞机时,下降计划是相对简单的,因为这些飞机以较低的速度和高度运行,并可以通过操纵螺旋桨增加阻力。喷气式飞机(和较大的涡轮螺旋桨飞机)通过“光洁”的设计将阻力最小化,从而实现高速巡航。因此,喷气式飞机具备很好的“滑翔”的能力,也即是需要很长的距离才能下降和(或)减速。此外,喷气式飞机在较高的高度飞行,使下降时间更长。现代高旁通涡扇发动机的使用加剧了这种情况,这种发动机在慢车油门时也产生的大量推力(对比上一代喷气式飞机使用的老式低旁通或纯涡扇发动机。)

大型飞机通常配备飞行管理系统(以下简称:FMS)以执行下降计算。根据计划航路,FMS不断地计算和更新垂直剖面和速度剖面,在本文中统称为下降剖面。垂直剖面与飞机在下降过程中任何给定点的计划高度相关,速度剖面与下降过程中每一段的目标速度相关。速度剖面是由速度限制、风和成本指标(以下简称:CI)等一系列因素计算出来的。

因为需要遵守空管方面的指令,FMS计算的下降剖面常常会被偏离。因此,机组人员对剖面进行持续更新——保持情景意识——是很重要的,因为不断变化的环境可以迅速改变剩余的航迹里程。

喷气式飞机(包括公务机)的下降计划通常是基于所谓“✖️3”的经验法则,或其它方式(取决于飞机的大小和高度——见下文)。举个例子,在还剩100海里的情况下,飞机应在大约3万英尺的高度下降。减速则需要增加额外的距离。高度下降剖面通常计算为高度✖️3再➕20或30海里,或者高度✖️4直到需要减速到250节以下。对于B747或A380这样的大型飞机来说,动量的作用更大,因此需要更长的减速距离。其他因素也可能在手动下降计划中发挥作用,如空管的速度指令、风和乱流。

图2展现了一个简化的示例。请注意,所使用的数字仅用于说明目的,并将根据飞机类型的不同而有所不同。


图2:下降计划示例(平面图)

  • 如果飞机按照计划路线(A-B-C-机场)飞行,总航迹距离为110海里。假设在无风条

件下,飞机将计划使用10海里左右用以减速,其余100海里用以下降,根据“✖️3”规则,这意味着飞机计划过A点高度应约为30000英尺(在30000英尺高度的大飞机使用“✖️4”规则计算,将需要100nm下降距离+20nm的减速距离)。

  • 如果空管在A点给飞机一个(A - C -机场)较短的航路,总航迹距离将减少到95英里。假设在无风条件下,飞机再次使用10英里的距离速度减速,其余85英里用于下降,根据“✖️3”规则,飞机应该以大约2.5万英尺的高度过A点。这意味着在“新”的下降剖面上,飞机比【正常剖面】高了5000英尺。

理想情况下,下降通常发生在小推力或没有推力的情况下,因此提高下降率可以立即采取的措施是使用减速板和提高速度(速度的影响将在2.2节进一步详细讨论)。低速通常适用于较低的高度层(例如:低于FL100的250节),虽然在较低的速度下,使用减速板能使正常下降率翻倍,然而使用减速板也往往会随着飞机速度的减小而降低效果。在后期下降阶段,通过提早放下起落架和襟翼,阻力会进一步增加。然而,因为会增加系统磨损(襟翼和起落架规定了最大的操作速度),所以这些飞机结构的改变并不被推荐使用。另一个缺点是,中型和大型飞机都有起落架的“收放”限制,从而限制了机组人员收缩或伸展的频率。在起落架和襟翼被放下后,直到着陆后或在执行终止进近或复飞时,它们才会被收起。因此,当不再需要襟翼和起落架来增加额外阻力时,反而需要增加推力来抵消阻力,从而对油耗和噪音水平产生负面影响。虽然FMS随时都会进行下降剖面的调整,但偏差过大的问题还是时有发生——飞机就是缺少的足够的下降和减速距离。

飞机偏离正常的进近剖面并无法继续进近,可能是由各种因素造成的。一个常见的影响因素就是机组不能预料到所有的空中交通管制指令,或者非常规指令。比如当风速和风向与预报的相差很大时,可能就会发生这种情况。另一个可能导致进近不稳定的原因就是高工作负荷,这会造成机组在进近过程中无法正常地分配工作精力。如果这发生在初始进近阶段,机组人员可以要求增加额外的飞行里程,以提供时间和距

离来重新获得所需的进近剖面。然而在最后进近阶段,通过调整来恢复正常的进近剖面变得更加困难,直到机组必须决定在某个点执行终止进近或请求雷达引导重新做最后进近。

其中一个关键点是,确保机组人员能定期、准确地获得“距接地点距离”(DFT)的最新信息,并尽早得到航线改变的通知。雷达引导将显著改变飞行轨迹的里程数。特别在飞行距离被缩减时尤为重要

2.1.2 进近

2.1.2.1 跑道变更

在到达目的地之前,机组必须完成一系列任务。例如,必须为进近对飞行进行各种配置,包括设置频率、决断高、高度、速度、航线等。之后就是进行【简令】。简令是CRM的一个组成部分,以确保机组之间的“透明度”。也就是说,机组人员对正常和异常事件都按照相同的计划工作。简令总是会包括预计降落跑道的终止进近程序(以下简称:MAP)的细节。机组在进近过程中应随时做好“复飞”的准备,直到达到决断高度或终止进近点,此时则必须做出是否继续着陆的决定。然而,即使飞机已经着陆,只要在反推释放之前,复飞仍可以在进近的任何一点启动。

简令往往要在相当早的时候,通常是在离开巡航高度之前进行。较晚的跑道改变可能不仅意味着飞机的路线不同,而且还需要设置不同的飞行仪表参数用于在不同的跑道上进近。这将需要一个新的通报和重新编辑飞行管理计算机(以下简称:FMC)。在目视气象条件(以下简称:VMC)中,许多航空公司现在都不愿意过晚接受跑道变更。如果变更是基于在飞行能保持稳定状态下的目视进近,且终止进近也是基于目视方式,不需要重新编辑FMC等条件下,则这种变更才会被机组接受。在本已繁忙的飞行阶段,过晚的跑道变更往往会显著增加机组的工作量。这也同样适用于对标准终止进近程序(MAP)的任何更改,如果不是按公布的标准终止进近程序执行,则应尽早通知机组人员。我们有理由相信,随着工作负载的增加,错误会更有可能发生。

跑道变更如果意味着需要飞更多的飞行里程,则相对就比较容易应对,因为这能提供额外的时间进行飞行设置和情况通报。随着突然剩下更多的飞行里程,飞机将低于“新的”进近剖面,可以通过降低下降率来处理。此外,由于下降剖面基本保持不变,在采用相同进近方式的平行跑道之间实施较晚的跑道变更则相对更容易应付。

如果跑道变更会使剩余的飞行里程缩短,这是最困难的情况。举个例子,从东部来的

飞机很晚才从09号跑道变更到27号跑道,可能会导致非常仓促的飞机设置调整和非常简短的【简令】更新,而且会突然把飞机从一个进近剖面放置在另一个“新”的进近剖面。在这些情况下,可能需要增加额外的飞行里程以争取时间。

2.1.2.2 进近方式变更-精密/非精密

不同类型的进近方式有不同的基本原则。在大型机场,盲降是最常用的进近方式。盲降进近通常使用3度下滑角,并能让飞机在进近的大部分阶段处于自动驾驶状态。不过也需要在进近过程中对自动驾驶仪有一定的操纵,主要用于减速及襟翼和起落架的设置。在盲降进近过程中,飞机建立航向道和下滑道之后将进一步减速并完成飞机构型。这意味着飞机在最后的进近阶段仍可以保持相对较大的速度,例如保持160节直到距接地点4海里。然而,对于大型飞机而言(如:A330、B737-800等),同时在下滑道下降高度并减速是件非常困难的事,因此管制员必须允许飞机在下滑道切入点之前减速到最后进近速度。如果机组在最后进近阶段请求减速,管制员应最大限度的满足机组的要求。

非精密进近会导致更高的工作量,因为在很多情况下,机组人员必须人工地持续监视和控制下降率或高度。虽然飞机可以利用自动驾驶仪飞行,但需要对自动驾驶仪进行更多的人工操作,因为机组人员必须不断调整下降率。在最后进近阶段,非精确进近比精确进近下降得更快。与精确进近相比,由于决断点(决断高度)较高,自动驾驶仪通常更早断开。非精密进近还可能会出现跑道偏离,这需要在进近的后期进行人工操作调整,而且由于机组并不经常飞行和训练非精密进近,这可能会导致机组人员

在飞非精密进近方面的熟练程度不够。管制员应该清楚在执行非精密进近时,机组工作量的增加和操纵局限(详见2.1.2.4),并应将飞机调配到比平时更远的五边位置,以便机组人员有足够的时间适当地设置其配置。

注意:国际民用航空组织(以下简称:ICAO)的航空导航服务程序-空中交通管理(PANS ATM:Procedures for Air Navigation Services – Air Traffic Management)中未对管制员在不同进近方式将一架飞机雷达引导到最后进近航线的要求进行区分,精密进近与非精密进近的程序(30度或小于30度的切入角,在不小于2海里处切入下滑道等)是一样的。然而,了解机组人员的工作量可以防止飞行超负荷运行,超负荷运行这可能会导致对情景意识的丧失,并创造一个非常有可能发生事件/事故的条件。

因此对非精密进近的简令会更细致。与精密进近相比,非精密进近的速度管理有着根本区别。当速度下降时,飞行员必须参照仪表显示调整下降率,以保持在正确的下滑道上。当飞机在低速状态时,需要降低最初计算的下降率,否则飞机将下降到下滑道以下。这些变化,连同飞机配置输入,会显著增加驾驶舱的工作负荷,并已成为许多CFIT事件的直接原因。如果速度是稳定的,下降率也可以稳定下来,就可以减少驾驶舱的工作负荷,并能使机组有更多精力监控进近过程。非精密进近可能会比精密进近有更陡峭的下降剖面,所以飞机常常需要提前减速。因此,在最后进近定位点(FAF)后,都不应该再向飞行员发布任何形式的速度指令。事实上,许多航空公司会训练他们的机组人员以最后进近速度实施非精密进近,因此大多数机组会选择比盲降进近更早减速。

综上所述,从飞行员的角度来看,从精密进近转到非精密进近的变化来得越晚,情况就越严重——甚至是不可行的——除非可以得到额外的飞行里程。一些航空公司要求机组在进近前必须完成简令,机组就更需要额外的时间。非精密进近与精密进近相比,主要的根本区别在于速度和下降率的管理。

2.1.2.3 目视进近

目视进近通常人工操纵并主要基于飞行员的判断飞行。目视进近会按照一个标准盘旋程序或其他程序进行。飞行员有时会在一些小机场申请执行目视进近,即便这个机场可以实施仪表进近,这样他们就可以飞更短的距离或更快落地。目视进近要求非仪表指引,但无论如何,机组还是需要参考机载导航设备的显示。

目视进近由于更依赖经验判断,而非仪表指引,所以相对于仪表进近,机组会产生更多的差错(包括不稳定姿态进近)。如果为了加速空中流量,仓促间指挥机组实施目视进近,全新的任务和策略同样会导致驾驶舱内产生高工作负荷,机组也会因为没有进行任务准备的足够时间而拒绝这种改变。机组可能并不熟悉也并不经常执行目视进近,所以换位思考一下,机组也并不一定喜欢被指挥实施目视进近。

2.1.2.4 雷达引导进近

对于任何一种进近方式,都必然会提供水平和垂直方向的指引。水平方向的指引可以通过与一些地面导航设备(诸如:NDB无指向无线电信标,ILS盲降,VOR甚高频全向信标,DME测距仪,LOC航向道等等)的距离和相对角取得,也可以通过空基导航辅助设备(GNSS导航卫星系统)取得。

对于盲降(精密)进近来说,高度指引来自位于跑道一侧的下滑台发射出的下滑信号。对于非精密进近,不提供下滑信号,因此这类进近的高度指引是基于利用DME测距仪计算的高度和距离,从一个导航点进行计时或通过FMS在垂直导航进近过程中进行计时。其中,通常是由监控位飞行员向操作位飞行员报出在进近过程中每一个合理的过点高度来提供高度指引。这会明显增加驾驶舱工作负荷,管制员必须对此有所了解,并在雷达引导时使用相对于精密进近更长的五边距离。

飞机可以自我定位实施进近,也可以雷达引导进近。如果要在一个适当的距离开始实施精密进近,在离开起始进近高度(也叫平台高度)前,飞机必须对正跑道。飞机如果不在正确的位置,就不能开始下降高度,否则飞机就会偏离保护区域,与障碍物之间的安全距离也就无法保证。尤其在仪表气象条件下飞行,在不正确的位置实施下降将变得十分危险。

空管的雷达引导在飞机进近定位中扮演着非常重要的角色。在下面的示例中,一个情节展示了一架飞机被正确地雷达引导从而实施精密进近的过程,另一个情节展示了不恰当的雷达引导导致飞机终止进近和(或)不稳定进近的过程。

在图-3所示的正确雷达引导的情节中,在A点的飞机在切入下滑道前(或者至少在切入下滑道(B点)的同时)雷达引导切入航向道。在此示例中,飞机将在取得进近许可后,从下滑道下方切入下滑道。这样飞机就可以在下滑道上安全下降,并同时获得水平及垂直的指引。

基本飞机仪表显示如下,垂直指针显示航向道,水平指针显示下滑道。

图3:进近引导(参考场景)

图4中的场景展示了一个导致飞机进入不稳定状态的不切实际的雷达引导,导致飞机执行终止进近或错误的继续进近。

在点D的飞机尚未到达航向道,却被空管缩短了进近距离。尽管飞机在下滑台信号范围内截获了下滑信号,但是随着飞机越来越接近跑道,尽管飞机还未到达航向道信号范围,下滑道指示仪仍然会根据下滑信号指示飞机在没有水平指引的情况下下降高度。由于下降变得不再安全,机组只能忽略下降信号,导致飞机继续平飞。

当飞机到达点E时,飞机终于获得航向信号,并同时获得水平及垂直指引,但此时飞机高度已经高于下滑道,且无法及时下降以重新截获下滑道。由于飞机已经处于低高度且已经减速的情况下,增大下降率已经变得十分困难。所以飞机不得不执行终止进近。

我们应尽量避免雷达引导飞机缩短进近距离(如图4所示),因为这将导致飞机终止进近或导致机组为了从上方截获下滑道而急速下降。伴随急速下降的进近被定义为一种不稳定进近(详见附录A)。

2.1.3 下降计划要求

为了做好下降计划,机组必须处于以下条件之一:

  • 按既定的飞行计划航路和进近程序飞行;

  • 或对周边情况了解,清楚飞机偏航情况;

  • 或可从进近管制员处获取航迹距离信息。

希望飞机始终按照计划航路和进近程序飞行,对于空管来说是不切实际的。同时,也不是所有飞行员都熟悉当地的空管程序。因此,最具灵活性的方式就是规定当飞机偏离计划航路或进近程序时,进近管制员都应该向机组提供航迹距离信息。

这将在下面进行详细讨论。

图4:进近雷达引导(不切实际的雷达引导)

2.1.3.1 按飞行计划航路和进近程序飞行

基于飞行计划航路,一个下降剖面可以通过FMS进行计算得出。如果飞机可以按计划航路飞行,那么也可以按下降剖面执行下降。无论何时空管修改航路,都要做出一些相应的调整,诸如改变速度,甚至使用减速板。

在大多数空域条件中,让所有飞机都按照计划航路和下降剖面飞行是不现实的。在繁忙时段,经常需要调整飞机的速度、航线和高度以控制空中流量。尽管存在上述关于快捷线路和航迹里程方面的问题,一些机组人员为了节省时间和燃料并保持他们在交通流中的位置,他们仍然会认可并接受快捷线路。

如果空管因操作上的原因不得不使飞机保持高于进近剖面,则可适当在飞机开始下降前先调整飞机速度,以补偿高于剖面的问题。大多数FMS程序会尽可能长地保持飞机在最大高度,将油门调整在或接近慢车的剖面。如果在计算的“下降顶点”继续保持平飞延迟下降后,机组人员必须采取增大下降速度、使用更长的飞行路径或使用减速板来增加飞机额外的下降能力。

在下降过程中,管制员还应注意结冰对飞行的影响。大多数现代飞机在已知结冰条件下降落时,都会将动力调整到较高的“进近慢车”。在计划进港排序或雷达引导飞机时,管制员应该意识到这一问题,并应注意不要将飞机置于下降剖面以上,因为发动机此时多余的推力使飞行员【恢复】到正常进近剖面变得十分困难。

如果一架飞机因任何原因被保持在较高的高度,它将很可能始终高于下降剖面。一旦允许下降,它将再次需要通过增加下降速度来进行补偿,这会使飞机无法正常减速。

2.1.3.2 本地经验

“本地经验”指的是机组人员在某一特定区域的经验,使他们能够预测与该区域相关的空中交通管制指令。例如,某些机场公布的进港程序很少被严格使用,取而代之的是管制员经常提供或长或短的雷达引导航径。熟悉进近的飞行员很可能会在预判航径变化的基础上,预先在下降/进近过程中调整自己的高度或位置。大多数主要航空公司使用“机场简报”试图向机组人员提供一些“本地经验”。这些信息主要来自于飞行员或空中交通管制的反馈以及之前的事故或危险源报告。

有一定的飞行经验机组人员,也仍可能会在进港过程中遇到问题,无法预判空中交通管制的指示意图。

2.1.3.3 来自进近管制员的航迹距离信息

在飞机被雷达引导进近的情况下,进近管制员如果能够提供距接地点的常规和精确距离,就能让机组人员计算他们的下降剖面。在CDO(持续下降,见附录C)进近中提供此类信息尤为重要,因为机组此时能做机动很小。必须在进近的初期合理地提供这些信息,以便机组作出调整。如果剩余的航迹里程在进近剖面中提供/更新得过晚,机组人员将难以作出任何必要的补偿。

如果机组人员认为管制员提供的航迹里程不足,他们可以要求增加航迹里程,使他们能够遵守维持稳定进场的限制标准。如果无法获得额外的里程,而机组人员继续进近,那么不稳定进近的风险就会增加。

空管认为缩短剩余的航迹里程将有助于机组人员的想法并不总是正确的。这会显著增加驾驶舱的工作量,因为机组人员必须试图截获“新的”下降剖面,同时试图保持一个稳定的进近,这增加了相关的风险。

2.2 速度指令

2.2.1 下降过程中的速度指令

速度指令(例如,保持280节)是必要的,但它们限制了机组人员对下降进行管理的一些选择权。正如前面提到的,下降计划是一个能量管理的问题,这是通过改变阻力来有效地完成的。如图5所示,改变飞机的速度是改变阻力的一种方式。

从图5中可以提取出几个重要的点。这些将在下面的部分中详细介绍。

2.2.1.1 高速下降

飞机以较高的速度下降(如:250节以上)会下降得更快,因为总阻力较高。速度越快,下降率就越大,这可以作为保持飞机高度剖面的一种方法。

如果没有给飞机速度指令,飞机可能会按照FMS计算的当前条件以最佳速度下降,并可能以慢门功率下降。如果空管指示飞机减速到较低的速度,下降率将会减小,飞机将飞行到下降剖面之上。此时,唯一的选择就是使用减速板和(或)请求更多的飞行里程。

保持高于正常速度的指令通常是没有问题的,因为飞机可以简单地增加动力来保持飞机在下降剖面上。

但如果飞机在下降的同时又要求它减速,那就是要它在同时消耗动能和势能,这肯定比只减速或只下降的飞机需要更长的距离。而当飞机减速后,阻力变小,这进一步增加了距离。

2.2.1.2 低速下降

随着总阻力的增加,以较低速度下降的飞机下降得更快。这是在飞机准备着陆的最后进近时可能出现的情况。从空管的角度来看,这并不令人担心,因为飞机会在必要时增加动力,因此,这将不作进一步的详细讨论。

图5:阻力和速度

2.2.2 进近中的速度指令

另一方面,较高的速度会在飞机接近机场时产生问题,因为它需要一定的距离来减速和配置着陆。下面的例子基于一个标准的三度下降角度的盲降说明了这一点(图6)。

在降落过程的最后一段,飞机以160节的速度飞行,到距接地点4海里,这种情况并不少见,这实际上使飞机在高于跑道1300英尺以下的高度飞行4海里。在飞机通过这道“坎”时,要求进港保持稳定的一般高度是在跑道以上1000英尺(根据航空公司的SOPs和飞行条件,这个高度可能在1500英尺至500英尺之间)。

160节的速度对于大多数飞机来说太快,无法降落。因此,飞机必须减速并完成着陆形态。在从1300英尺下降到1000英尺所需要的大约一英里范围内,这可能是不可能实现的。

所以,飞机在到达4英里点之前必须完成减速和配置。如有需要,飞行员应通知空管他或她不能遵守指定的速度限制。沟通的时机越早越好,让空管有更多的时间来调整他们的计划并进行调配。

3结论

本文只从空中交通管制的角度来考虑稳定进近,没有涉及与不稳定进近有关的驾驶舱操作细节。下列项目列举了本文的主要结论:

  • 导致不稳定进近事件可能在最初下降过程中(例如:远早于截获下滑道)就已经开始发生了。

  • 不稳定进近会增加进港和(或)降落失败的风险。在试图截获下滑道的过程中,下降率过高会导致硬着陆甚至CFIT。不稳定进近也可能导致长平飘或着陆速度过快,导致冲出跑道。

  • 任何时候修改航线或提供速度指令时,飞机可能需要通过调整动力、阻力等来补偿更改。较大的航线修改需要较大的飞机调整。同样地,如果飞机高度过高,最终会导致其高于下降剖面,则需要再次进行补偿。

图6:进近中的速度指令(侧视图)

  • 如果在下降过程中提供了影响较大的快捷航径,飞机则需要在到达某个点时利用额外的航迹里程来消耗高度,并为进近和降落做好准备。

  • 减少剩余的飞行距离非但不能帮助机组人员,反而会显著增加驾驶舱的工作量,因为机组人员必须在保持稳定的降落姿态的同时,努力建立“新的”下降剖面。

  • 与只下降或只减速相比,飞机同时下降和减速需要更长的距离。

  • 在向飞机提供雷达引导进近时,越早,越经常,越精确的向机组提供航迹距离信息,就越能提高机组人员准确计算下降剖面的能力,降低发生不稳定进近的发生几率。

  • 跑道变更较晚会显著增加机组人员的工作量,增加出错的可能性,导致不稳定进近。如果改变后的路线比原来的路线短,则机组将会向管制员提出需要更多航迹里程的请求。

  • 机组人员通常会感觉非精密进近更加复杂,因为它们包含更多的元素,而且没有精密进近那么常用。不建议向在最后进近定位点以内的飞机发布速度指令。由于驾驶舱工作量的增加,飞机在非精密进近的情况下比在精密进近需要被引导到更长的五边。

  • 目视进近和盘旋进近比全仪表进近更容易出错。如果空管不提供这些类型的进近方式,飞行员可能会执行他们已经准备好的方法,从而减少不稳定进近发生的风险。

  • 指示飞机在下降过程中的高高度阶段减速,通常会导致飞机的高度高于下降剖面。如果能提前通知机组,并在下降之前输入到FMS,那么下降顶点将会前移,这会让机组人员更容易遵循重新计算的进近剖面。机组人员越早得到相关信息越好。

  • 指示飞机在下降过程中的高高度阶段保持高于正常的速度,一般不会在保持下降剖面方面产生问题,因为动力可以随时得到增加。

  • 要求飞机在最后进港时保持一定的速度,可能与稳定进场的要求相冲突。

  • 管制员应注意FMS和盲降设备从设计角度是用来先截获航向道,再截获下滑道的。如果截获航向道之前先截获下滑道,飞机可能无法继续进近,而且出现CFIT的相关风险也会增加。

  • 飞行员和空管最好尽早意识到进港的不稳定状态,并尽早放弃进近,而不是假设进近会在最低点(如1000/500英尺)处稳定下来,或只在稳定进近点处再考虑是否复飞,或更糟糕的是去继续操纵飞机降落。

  • 管制员在提供他们可能认为是有利于机组的其他进近方式时应该保持谨慎(例如:提前让飞机使用快捷航径、提供目视进港的选择等等)。这可能会诱导机组人员接受风险显著增加的不稳定飞行/进近。

附录 A

稳定进近准则

虽然稳定进近是强制性的(欧洲委员会法律),但稳定进近的实际标准不是由法律强制规定的,而是由各航空公司根据其业务制定,然后列入航空公司的业务手册。因此,连续进近的标准往往各不相同。

以下是来自飞行安全基金会定义的标准,仅供说明之用。虽然这些标准应被视为“大致”数字,但航空公司所采用的大部分标准往往相当接近下列各项:

  • 飞机必须在正确的飞行路径上(盲降:下滑道/航向道偏差在一个点以内;目视进近:在500英尺AGL保持机翼水平;盘旋进近:在300英尺AGL保持机翼水平);

  • 只需要很小的航向和俯仰变化就可以保持在着陆路径上;

  • 速度变化应保持在 ± 20节以内;

  • 飞机构型保持在合理的着陆结构;

  • 下降率最大不超过1000英尺/分钟(除非另有说明);

  • 油门离开进近慢车(根据手册定义);

  • 所有说明和检查单必须完成。

上述标准通常适用于下列高度:

  • IMC -  在1000英尺AGL保持稳定进近;

  • VMC - 在500英尺AGL保持稳定进近。(在VMC时,飞机通常也应在1000英尺AGL时保持稳定。如果偏差不大,那么这道“坎”可以降低为500英尺,如果还是不稳定,则必须终止进近。)

注意:设置“高度坎”以及判断这个高度是否可以稳定进港,取决于航空公司的标准

操作规程,高度可以从1500英尺到500英尺(盘旋进近为300英尺)不等。

欧洲委员会的法律现在规定:

  • “没有目视地面参考:建议最迟在高于跑道高度1000英尺时达到稳定。”如果空管程序要求较高的速度,并在[操作手册]中允许,而导致无法满足上述“高度坎”的情况下,应在500英尺高度时实现稳定进近。

  • 有地面目视参照:应在500英尺高度时实现稳定进近(然而仍然建议飞行员使用上述1000英尺的“高度坎”)。”

如果不满足上述条件,驾驶员应考虑实施复飞。

附录 B

不稳定进近的潜在成因

以下列出了不稳定进近的一般原因。其中许多与空管无关。

  • 天气(如:乱流、逆/顺风、绕飞、未预报的天气等)

  • 飞机机械故障;

  • 过晚或错误的机组简令;

  • 飞行员对飞机能量管理不当(如:速度、高度、动力等);

  • 其他空中交通情况(如:高高度避让,进港排序,高空中流量等);

  • 通信不畅:管制员与管制员之间,管制员与机组之间;

  • 空中交通信息服务(以下简称:ATIS通波)(如:ATIS通波更新频率、接入ATIS通波[语音、ACARS]的设备、ATIS通波消息长度[仅表示天气和跑道的简短ATIS通波要求]、格式不标准、缺少ATIS通波或共享的ATIS通波频率导致的混淆等);

  • 工作量过大导致人员(管制员/飞行员)超负荷;

  • 无线电通话负荷/拥挤(高于计划下降顶点高度);

  • 不适合运行的局促空域条件(如:空域大小、进离港程序复杂等);

  • 早期速度控制(如:下降高度/放慢速度、不切实际的能量管理等);

  • 雷达引导(包括从下滑道上方切入,急促的盲降切入);

  • 空管变更航线(如:快捷航径/变更到接地点的距离);

  • 调速限制与飞机构型要求;

  • 非管制空域飞行(无规定速度,多变的意图和说明)

  • 变更跑道/变更进近方式的通知过晚;

  • 距接地点的距离信息不足/不准确。

附录 C

连续下降运行(以下简称:CDO)

“CDO”一词用于描述全球各地在进港过程中为实现运行效率最大化而使用的各种方法,同时考虑到空域限制或程序等本地化问题。

CDO是一种可用于空中导航服务供应商(ANSPs)和飞机运营商的技术,它有助于提高安全性(通过增加飞行稳定性)和空域容量(通过飞行可预测性),同时减少噪音、燃油消耗、排放和飞行员与管制员之间的无线电通信数量。

理想的CDO是在巡航飞行阶段,从下降顶端开始 (TOD:top of descent),允许飞机在低阻力构型下,以发动机最小推力保持连续下降剖面,尽可能减少平飞时间,直至最后进近定位点或公布的仪表进近程序起始点。

CDO如图7所示:

由于飞机能够在更长时间内保持较高的飞行高度,而发动机保持较低的推力(即无需改平),这样就减少了噪音。又由于较低的发动机推力设置,CDO还可以减少燃油消耗和温室气体排放。

如果飞机被雷达引导,机组人员必须及时、准确地接收空管提供的着陆信息,以便计算所需的下降率。如果飞机按公布的进港程序飞行,FMS固然能够提供最佳的下降路径和偏航信息。然而,对下降剖面保持情景意识仍然是机组具备良好飞行技术的要求,因为FMS并不总是精确的。

空管对间隔和(或)排序方面的操作要求可能意味着并不总是能够提供最佳的CDO。

管制员可能必须指挥飞机停止下降,并指挥飞机在部分进港阶段保持平飞。然而,我们的目标应该是在不影响安全和(或)容量的情况下,尽可能地减少飞机改平并使用CDO。

图7:连续下降运行(CDO)

附录 D

缩写

Ref缩写 Document名称

ATC Air Traffic Control 空中交通管制

ATIS Air Traffic Information Service 空中交通信息服务

CANSO Civil Air Navigation Services Organisation 民航导航服务组织

CDO Continuous Descent Operations 连续下降操作

CFIT Controlled Flight into Terrain 可控飞行撞地

CI Cost Index 成本指标

CRM Crew Resource Management 驾驶舱资源管理

DFT Distance From Touchdown 距接地点距离

DME Distance Measuring Equipment 测距仪

EU European Union 欧盟

FAF Final Approach Fix 最后进近定位点

FMC Flight Management Computer 飞行管理计算机

FMS Flight Management System 飞行管理系统

ICAO International Civil Aviation Organization 国际民航组织

ILS Instrument Landing System 仪表着陆系统(盲降)

IMC Instrument Meteorological Contion 仪表气象条件

LOC Localiser 航向道

MAP Missed Approach Procedures 终止进近程序

SOP Standard Operating Procedures 标准操作程序

VMC Visual Meteorological Condition 目视气象条件

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