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低温修正批判

 秋天枫叶正变黄 2022-11-20 发布于上海




前言


有热心网友留言,说能不能聊一聊低温修正,嗯,今天我们来摆一摆,如何避免计算低温修正。

本篇结构

1、什么温度算低温?
2、低温该不该、能不能修正?
3、FAA在干啥?
4、修正的门限是什么?
5、为什么说修了个寂寞?

1、什么温度算低温?

这个问题,有各种答案。手册上说,0℃以下就算;老司机说,-10℃以下才修;去问书记,回复那得穿棉袄才算。

大家都知道,低于ISA温度,气压式高度表就会导致真高低于指示高度;高于ISA温度,就会高于指示高度,如下图:

ISA温度是假定的标准温度,在海平面是15℃,随高度升高而降低,我们看看不同的机场标准温度是多少:

北上广机场的标准温度接近15,兰州则是2.3℃,拉萨就是-8.2℃了,也就是说,对广州来讲,10就算低温,确定有高度损失的风险。而对于拉萨,0算高温,实际高度会高于表指高度。

以首都机场为例,如果气温-10℃,那么你在DH200的时候,实际上已经是183英尺,但是很少有人想到去修正这个偏差。

所以,低于机场的ISA标准温度就算低温,但如果遇到低温就修正的话,是不是太麻烦了?DOC8168上说,远低于ISA,才必须调整最低安全高度。这又是啥意思?


2、该不该、能不能修?

假设有两架飞机各自飞往两个机场,两个机场都是-10℃,那么在不同的高度,修正量有多大呢?

问题来了,如果两架飞机在6000米附近相遇,一个修正+513米,一个修正+260米,空中就会陷入混乱,显然,飞行员不能这么修正。不是所有的低温,都需要修正。

我们这里先学习一个概念:MOC,如上图,最高障碍物的水平面高度称为净空面OCS,在这上面加一个冗余高度,才能设计航路高度,这个冗余高度称为最小超障余度MOC,在航路上平原300米,山区因为地形、气压、风的因素比较复杂,就增加到了600米,我国航路实际上全部加600米,留了足够的冗余。进离场、MSA直到起始进近航段,MOC都是300米。

因此,在目的地机场IAF点以远,飞行员不该做低温修正,避免ATC紊乱。如果确实会低于扇区安全高度或航路安全高度怎么办?这个交给情报中心、程序设计单位以及空管部门,他们会加一个裕度来保证高度安全。实际上大部分都加过了,没加过的如果发现,也会很快加上。

理论上,需要飞行员修正的只有三个地方:中间进近段、MDA/DA、复飞盘旋等待区。其中中间进近段和复飞盘旋等待区因为是平飞段,修正时需要通知管制员,而下降段的修正就不需要了,飞行员自己决定什么时候复飞即可。

所以IAF以远不该飞行员修中间进近段、MDA/DA、复飞盘旋等待可以修(但不一定要修),复飞则是修无可修


3、FAA在干啥


补充知识:FAA评估了全美1800+个机场,公布了180+个机场需要低温修正(其中复飞盘旋的只有6个,其地形特点非常突出,我们国内应该没有类似情况,所以我们不考虑复飞低温修正)



再看一下阿拉斯加的分布,绿色表示不需要修正,红色表示需要,这个图要细细品(咋就不是山河一片红?):


没想到吧,寒冷的阿拉斯加,竟然有这么多机场无需低温修正!再仔细看安克雷奇附近,主要机场都不需要修正,只有几个小机场需要:


这些FAA列明需要低温修正的机场,全都是低温山区小机场,或者本场不提供修正海压的小机场。咱们的航班要去的机场,都不需要低温修正。


需要修正的话,FAA官方航图上会有雪花标志;


盲降不用修;



LPV也不修,但本场不提供QNH的话就可能入列。


4、修正的门限

既然能修的只有FAF和MDA两个高度,我们来看下图补充下基本知识:


中间段的MOC是150米,FAF后的MOC是75米,一般程序设计时不会让飞机下滑剖面穿透灰区,灰区以下有可能有障碍物,但不一定在正下方,而是下方一定区域内,如下图所示,有点像冬奥上的滑道:


DOC8168又说了,修正量超过MOC的20%,就必须做修正。这句话可以这么理解,如果航段贴着灰区上表面,那么低温造成实际高度下沉,不超过MOC的20%是可以容忍的。那么如果上表面和航段之间有一定高度差,那么这部分也是可以容忍的,不用担心障碍物。如下图所示,对于中间段,可容忍的高度差是30m,利用这个可以反算低温修正的门限值。也就是回答了第1节的问题,什么是远低于ISA,什么时候必须修

这个整明白了,不妨就算一下呗......

def coldICAOinv(Elevation, Hthr, Hfix, Hmoc, MOC):
ISA = 15 # 摄氏度
Lo = -0.0065 # 摄氏度/
To = 288.15 # K
Tisa = ISA + Lo * Elevation
Dh = Hfix - Hmoc + MOC * 0.2
Tdiff = -Dh / math.log(1 + Lo * Hfix / (To + Lo * Hthr)) * Lo
Temp = Tdiff + Tisa
return (Temp)

以上是计算门限温度的代码,数据源是EFB上ZB开头的华北地区所有机场进近图,结果如下:

再查一下机场细则,上表中唯一有现实意义的,是赤峰机场向北NDB进近,-15度以下需要修正FAF点高度并通知空管,其余均需等到汤加火山爆发引领地球进入冰川时代才行。不过赤峰的问题已经被发现并做了优化,新航图不久生效后就不需要再修。
国内其他地区,可以由运行副总或运控算一下。如果有需要修正的,最好请局方评估下是否可优化程序,而不是让飞行员算完通知管制员。

我们再看下MDA的计算结果:

冬季在华北实施非精密进近,高纬度和高原地区容易低于门限温度,需要修正MDA的可能性是比较大的。

DA或DH呢?这个不太一样,对于ILS、LPV、GLS,下滑道是基于无线电的,而不是气压高度表,因此不可能飞到OCS以下,另外,OCS和前面的也不一样,借用一张TERPS的图解释下保护区:


然后对比下NPA和ILS:




对于NPA,高温下飞机偏高,低温下偏低,有可能进入灰区,有障碍物碰撞风险;
对于ILS,飞机始终在无线电下滑道上,高温下提前到DA,低温下延迟到DA,没有碰撞风险,只有心理上的担心。

所以,ILS的DA,在低温时属于可修可不修,高温时千万不能修,因为会涉嫌违章运行。如果担心决断高度延迟(极端低温会有20米左右),公司可以这么处理:-20度以下,DA+50ft,万能数字,不用飞行员去算。

这一节我们以华北机场为例搞清了中间段、MDA的门限温度如何计算,DA不用算;如果是航空公司,应该组织运控部门把公司所飞机场也如是算一遍,列明FAF、MDA的门限温度,就可以指导机组什么时候修,什么时候不修。



这个流程图,供大家钻研和拍砖用。


5、为什么说修了个寂寞?

前面4节是说给喜欢理论的人,作为一线飞行员,更考虑实战,实战要求简便易行,避免忙中出错。这就需要更多的数据支持。

让我们看一下2021年全年低温数据:华北地区35个机场,-20度及以下的METAR报一共4487个(后半夜的用不着就没算),其中达到目视气象条件VMC的高达92.8%,能见度2000米以下(欧洲称为弱能见reduced visibility)的仅占0.6。


全年只有29个小时报处于2000米以下,并且集中在两个机场:阿尔山6个,霍林河23个,且风向风速均适合盲降。前面的各种算,真就是算了个寂寞。

既然这样,运控应采用如下放行策略(前提是做好所有机场计算分析):
一、低温时安排机组盲降为主,-20以下DA+50即可,其余均不计算(此策略占据航班量99%左右);FAF修不修按预案;
二、如果不能盲降,派出具备自动气压修正功能的飞机执行航班,应用LNAV/VNAV;(此策略解决剩余航班量50%左右,达到99.5%
三、前两个都不行,考虑NPA+VMC,没什么需要算的;(此策略解决剩余航班量92.8%左右,达到99.9+%
四、机场盲降不可用,飞机不具备RNP能力,赶上低温,同时还低能见,建议先去买彩票,然后决断有三:
1、与运控、专家席会商,低温修正算好了再出发;
2、和运控协商推迟航班;
3、取消航班,然后再买一次彩票,这次下手要狠。

最后,提供经8168验算表验证过的低温修正算法给专家席,希望飞行员永远不要在驾驶舱算。
def coldICAO(Elevation, Hthr, Hfix, Temp):  # all in meter
ISA = 15 # 摄氏度
Lo = -0.0065 # 摄氏度/
To = 288.15 # K
Tisa = ISA + Lo * Elevation
Tdiff = Temp - Tisa
Dh = (-Tdiff / Lo) * math.log(1 + Lo * Hfix / (To + Lo * Hthr))
return (Dh)


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