浅析盘旋进近程序

　　摘要：盘旋进近程序紧凑，对飞行员的综合能力要求高，加之使用机会少，很多人研究不深入，风险突出。本文通过对盘旋进近水平轨迹关键要素的把握，计算水平轨迹，研究风的影响和修正。结合保护区的概念，分析程序的特点，并对TERPS标准的机场，指出特点和飞行方法，以期对安全运行有所助益。至于四转弯及其后面的飞行，依靠飞行员的基本驾驶术，不在本文中讨论。

　　关键词：盘旋进近；风修正；保护区

　　引言

　　由于地形或导航设施的限制，某跑道没有仪表进近程序，只能沿其他跑道的程序，下降到盘旋高度，然后保持目视飞行状态，机动飞行至该跑道上着陆，这方法称为盘旋进近。最典型的是使用跑道反方向的仪表程序进近，下降到最低盘旋高度，目视机动调头，最终在跑道上落地。A330标准盘旋程序如图1所示。

图 1 ，目盘旋程序

　　水平轨迹

　　盘旋程序的机动飞行阶段需要始终保持目视飞行态，所以航线不能太宽，但也不能太窄，以免飞机无法对正跑道。另一要素是三转弯的位置，既要为着陆留够空间，以免忙乱，甚至不能在着陆区落地，进近失败；又不能飞出保护区，否则容易出现安全问题。当年釜山空难的直接原因就是超出了保护区，导致撞山失事。对飞机水平轨迹的控制在盘旋进近中尤其重要和严格，值得深入研究。作为准备工作，首先分析飞机的转弯半径。根据飞行原理，升力水平方向的分力（F₂）提供转弯过程中的向心力。

　　水平方向的分力：F2 = G*tanθ ，

　　向心力：W = mV²/r ，

　　所以， r = V² /（g*tanθ）。

　　r代表转弯半径，V是飞机的真空速，可以由指示空速换算得到，g是常数，θ是飞机的坡度。使用该公式计算转弯半径，只需要空速和坡度两个参数。

　　把盘旋进近的轨迹投影到水平面上，得到图2所示的平面图，能更加直观的体现水平轨迹。假定机场标高200英尺，盘旋高度1000英尺，静风。对A330飞机，典型训练重量下，形态3的进近速度约140kt，转弯坡度20度。

图 2 ，盘旋进近轨迹平面图

　　转弯半径，r = V² /（g*tanθ）= 0.82 nm 。

　　建立航线：

　　转弯45度过程中所飞宽度，

　　W1 =　r *（ 1 - √2 / 2 ）=　0.24 nm ，

　　改平机翼后飞30秒所飞宽度，

　　W2 = V * 30秒 / √2　= 0.84 nm ，

　　形成坡度大概需要3秒，产生的误差按照一半计算，

　　W3 = V * 1.5秒 / √2 = 0.04 nm

　　航线总宽度，W宽 = W1 * 2 + W2 + W3 * 2 = 1.4 nm 。

　　建立航线所用时间，

　　T宽 = 15秒 * 2 + 30 秒 = 60 秒 。

　　切跑道头后的最远距离：

　　相对机场高度800英尺，应该飞24 秒，

　　S1 = V * 24秒 = 0.95 nm ，

　　形成坡度约需3秒，计算误差：

　　S2 = V * 1.5秒 = 0.06 nm ，

　　总长度S距 = S1 + S1 + r = 1.8 nm 。

　　到达最远距离点用时 T距 = 24 + 30秒 = 54秒 。

　　其中有两个特点需要注意：一、如果盘旋高度改变，从正切跑道头到改出三转弯的飞行时间（T距 ）和距离（S距）会有不同，但航线的宽度（W宽）和建立航线所用时间（T宽）是不变的。二、实际盘旋速度如有变化，会导致航线的宽度和三边的长度（W宽、S距）稍有差异，但飞行时间（T宽、T距 ）是一样的。本文根据普遍条件，以A330为例计算，旨在说明原理和方法，运行中根据具体情况计算即可。

　　风的修正

　　以上的计算都是基于静风的天气，实际运行中没有风的天气是很少见的，尤其是需要使用盘旋进近程序的时候，风速大都较大。如果不修正，会严重影响盘旋进近的正常和安全。在建立航线宽度阶段，只要保证飞机和跑道中心线的距离即可，对飞机的纵向位置没有要求，只需修正侧风。飞机正切跑道头以后，侧风的影响由偏流角抵消，顺风/顶风影响飞机距离跑道头的最远距离，用飞行时间修正最便捷。

　　侧风影响航线宽度，通过调整建立航线的飞行时间，抵消侧风的影响。以10m/s的侧风计算：

　　侧风造成的偏差，W风 = W风 * T宽 = 600米 ，

　　相应建立航线时间的调整，T宽调整 = W风 * √2 / V = 12秒 。

　　所以，以45度夹角建立航线的过程中，每1m/s的侧风，修正1.2秒。随着盘旋速度的增加，这个修正值稍有减小。经计算，速度150kt，每1m/s的侧风，修正1.1秒；速度160kt，修正1秒；速度180节，修正0.9秒。根据航线和侧风的方向确定增加或着减小飞行时间。例如，左侧风，左航线，增加建立航线的飞行时间；右航线，减小飞行时间。右侧风，则反过来。

　　顺风或顶风影响的是切跑道头以后的三边长度，是通过调整切跑道头以后的飞行时间修正的。以10m/s的顺风计算：

　　顺风导致的偏差，S风 = V风 * T长 = 540米 ，

　　飞行时间的调整，T距调整 = S风 / V = 7 秒 。

　　在三边每1m/s的顺风，减少三边飞行时间0.7秒。如果是顶风，则增加飞行时间，但一般情况下要求顶风着陆，三边多是顺风，顶风的概率很小。该结果存在两个变量，第一个是盘旋高度。例中是相对机场高度800英尺的，如果高度不同，则飞行时间也不同，进而顺/顶风造成的偏差就不一样。基本规律是高度每增高100英尺，对每1m/s的顺风，三边飞行时间减小0.4秒。为了便于记忆，本人总结了如下的公式计算每10m/s顺风的时间修正量，再依据实际风速按比例算出修正量。

　　T长调整 = 4秒 + 0.4秒 * （盘旋高度ft） / 100 。

　　第二个变量是盘旋速度。顺/顶风的修正量与空速成反比，只是空速相比风速大得多，盘旋速度变化几十节，对结果影响不大。经计算分析，对于C类飞机，盘旋速度在146kt以下，使用上面的公式；盘旋速度在146kt至180kt之间，把系数由0.4调整为0.3即可。

　　保护区

　　盘旋进近的保护区是由以跑道头为圆心的圆弧和相邻圆弧的公切线包围起来的区域。如图3所示。圆弧的半径（R）根据机型不同而有所差异，如表1。这是国内的标准，与国际民航组织的一致。

图3 ，盘旋进近保护区

表 1 ，中国民航盘旋进近保护区半径

　　从跑道头到三转弯改出的横向距离S距=1.8nm，小于C类飞机对应的圆弧半径R=4.2nm，在保护区里面。盘旋高度越高，飞机切跑道头以后的飞行时间就越长，所需的保护区越大。反过来，根据保护区的边界，也可以计算出允许的最大盘旋高度。按照C类飞机的最大盘旋速度180kt计算，盘旋高度可以高达机场标高以上1820英尺，不会突破保护区的边界。同理，也可以算出D类飞机盘旋进近保护区限制的最大盘旋高度为1980英尺。

　　美国机场执行TERPS标准，定义盘旋进近保护区的圆弧的半径小很多，如表2所示。2012年底以后发布或修改的航图，根据盘旋高度的不同，增加了保护区半径，如表3所示。执行TERPS新标准的航图在盘旋进近标准栏里有黑底白字的C形标志。表3中根据盘旋高度的不同列出多组数据，是考虑了表速和真空速的差异。

表 2 ，2012年底前美国盘旋进近保护区半径

表 3 ，2012年底以后发布或修改的美国盘旋进近保护区半径

　　仔细观察杰普逊航图会发现差别，美国机场规定的最大盘旋速度与定义飞机类别的V_at（最大着陆重量，着陆形态，失速速度的1.3倍）相同，这意味着飞机必须以着陆形态及相应的进近速度，才能执行目视盘旋，而不是正常程序要求的在目视盘旋的后段才建立着陆形态。因此，在美国机场飞盘旋进近需要调整盘旋程序，提前建立着陆着陆构型。根据旧的TERPS盘旋进近标准，执行提前建立着陆形态并减速的盘旋程序的前提下，计算得出保护区限制的C、D类飞机的最大盘旋高度分别是650英尺、750英尺（相对机场高度，下同）。2012年底后的TERPS标准，执行提前建立着陆形态的盘旋程序，保护区限制的最大盘旋高度是1520英尺、1710英尺。新标准下保护区限制的最大盘旋高度与ICAO差不多，但要求的最大盘旋速度不同。

　　总结

　　盘旋进近中，侧风影响航线的宽度，在以45度夹角建立航线的过程中，每1m/s的侧风，盘旋速度140kt时，修正1.2秒；盘旋速度每增加10kt，修正量减小0.1秒。三边的顺风影响航线的大小，通过调整三边飞行时间修正。对于每10m/s的顺风，盘旋速度146kt以下，修正时间为4秒加0.4倍的相对机场高度除以100；盘旋速度146kt以上，修正时间为4秒加0.3倍的相对机场高度除以100。再依据实际风的情况，按比例确定修正量即可。美国机场执行TERPS标准，盘旋速度是按照着陆形态的进近速度计算的，保护区比ICAO的小很多，需在目视盘旋前建立着陆形态，并减速到最终进近速度。