（交通运输规划与管理专业论文）平行跑道进近方法研究.pdf

中国民用航空学院硕士学位论文 摘要 本文系统的研究了平行跑道进近的方法和系统。 首先，本文对空中交通管理系统做了简单的介绍，其中包括空中交通管理系统的基 本概念以及国内外研究的最新动态。其次，介绍了民用航空器进近的具体过程、涉及到 的有关平行跑道和平行进近的概念。随后的三章对远距平行跑道、近距平行跑道和极近 距平行跑道的进近方法分别进行了探讨和分析，并对各种方法的利弊进行了系统的比 较，指出不同跑道间距时，应该采取的不同方法或者系统以及它们潜在的问题，为避 步研究打下了基础。最后，文中给出了平行跑道迸近方法研究发展的展望。平行跑道同 时进近方法的使用无疑将提高机场跑道的利用率，增加机场跑道的容量，改善终端区交 通系统的总体效能。 关键字：终端区空中交通管制平行跑道进近方法配对进近间隔标准 中国民用航空学院硕士学位论文 a b s t r a c t t h ea p p r o a c hp r o c e d u 咒t 0p a r a l l e l 舭w a y sa r ed i s c u s s e de m p h a t i c a j l yi nd l i sa n i c l e f i 州y 恤a i r 廿a m cm n a g e m e n ts y s t e m ( 删) i si n 仃o d u c e db r i e n y ，t h i sp a r ti n c i u d e s 龇c o m p o n c n ta i l d 也e i r 缸删o no f 也ea t m ，觚d 也el a s tr e s e a r c hd e v e l o p m e n ti nm ei j s a a n dc l l i m s e c o n 【d l y ，也ed e t a i lp r o c e s so fm ec i v i la i r c r a 触h o wt o 印p r o a c ht h er u n w a y ，t h e e l e m e n t sa b o u t l ea p p r o a 也t h ec o n c e 砸o no fp a r a l l e ln m w a y sa 1 1 dt h ec o n c e p t i o no f s i m u n 柚e o l l sp a 蹦l e la 硼哟a c h s u b s e q u c i l t l y ，i nt h e s u c c e s s i v em r e ec h a p t e r s 也e 印p r o a c h p r o c e d i l r et of 缸s p a c e dp 8 r a l l e lm n 、a y s ，c l o s e l ys p a c e dp a r a l l e lr u n w a y sa n du l t r as p a c e d p a r a l l e lr u n w a y sa r er e a r c h e d 粕dd i s c 璐d a n d 也es t u d yo f 山ea p p r o a c hp r o c e d u r et o d i 凰r e n ts p a c i n gp a r a l l e lm n v v a y si st l l ef o l l i l d a t i o nf o r 如胁e rw o r k f i n a l l y ，t h ep r o s p e c to f 也es t u d yf o rn l ea p p r o a c hp r o c e d u r ct op a r a l k lm w a y si s 舀v e n o b v i o u s l y 、t h ee m c i e n c yo f m n w a y s ，m ec a p 战i t yo f 也em w a y s 锄d 也e u s eo f t c 衄i n a ja r e am ew i l lb ee n h a l l c e d k e yw o r d s ：t e r m i n a la a ，a i r 锄cc o n t r o l ，p 搬n e lr u n w a y s ，a p p r o a c hp r o c e d u r e ，p a i r e d a p p r 0 h ，邵喇o ns t a n d a r d i i 中国民用航空学院硕士学位论文 第一章绪论 1 1 空中交通管理的基本内容 空中交通管理( 简称空管) 涉及管制、通信、导航、监视、航行情报气象等专业领 域，是防止航空器空中相撞或航空器与障碍物相撞，保证航空器安全有序1 i 行的服务保 障体系。它的主要目标是保证在各个飞行阶段中飞机的飞行安全和飞行效率。 上世纪九十年代，由于世界范围内空中交通流量日益增长，以及自动化空中交通管 制系统发展的需求，国际民航组织( i c a 0 ) 提出了未来新航行系统( c k s a t m ) 方案。 新航行系统是民用航空领域中一个跨世纪的新概念。它规范了国际民用航空航行系统在 未来二十五年的发展方向和主要技术指标，包括航空通讯、导航、监视和空中交通管理 四大方面。现代空中交通管理被国际民航组织定义为包括空中交通服务( a i rt r a f f i c s e r v i c e ，a t s ) 、空中交通流量管理( a i rt r a “i cf l o wm a n a n g e m e n t ，a t f m ) 、空域管理 ( a i r s p a c em a n a g e m e n t ，a s m ) 三部分内容。具体的组成结构如下图l ，l 所示。 空中交通t 理( 硼) 辫翩推曩辱 空中交通警制告警服务航行气素服务 s ) ( a t c ) ( l ) s ) 睡1 1 空巾交谴管理系统 1 1 ，l 空中交通服务 空中交通服务( a t s ) 包括空中交通管制服务( a i rt r a f f i cc o n t r o l ，a t c ) 、航行情 报服务( a e r o n a u t i c a li n f o r a t i o ns e r v i c e ，a 王s ) 、航空气象服务( a e r 。n a u t i c a l w e a t h e rs e r v i c e ，a w s ) 和告警服务( a l e r t i n gs e r v i c e ，a l ) 。它们的主要目的和功能 如下： 空中交通管制服务( a t c ) 。其主要目的是防止航空器之间，存机动区内航空 器与障碍物之间发生碰撞，加速和维持有秩序的空中交通流动。 航行情报服务( a i s ) 。其目的是提供有助于安全和有效实施飞行的建议和情 中国民用航空学院硕七学位论文 报。如提供航行资料、通报、通告、航图、机场状态、导航设备服务能力、机场 和航路气象、高度表压力调订值、有关危险区域以及特殊飞行限制的任何特殊情 况资料等。它也包括飞行情报服务( f i s ) 。 航空气象服务( a w s ) 。负责组织气象观测和预报，向航空器机组和管制、签 派部门提供气象资料。 告警服务( a l ) 。负责把有关航空器需要搜寻和救援帮助信息通知相关的部i j 或组织，并在需要的时候对这些部门或组织提供协助。 1 1 2 空中交通流量管理 空中交通流量管理( a t f m ) 是指科学地安排空中交通量，使得空中交通管制系统中总 的交通量与其容量相适应。所谓空中交通流量就是单位时间和空间范围内航空器飞行的 数量。 空中交通流量管理的主要作用是监视一定范围的空中交通状况，进行交通流量的预 测和控制，防止特定航线、区域或扇区的流量过分集中，以求增大整个航空管制区的处 理窑量，减少空中和地面飞机的延误，防止空中交通管理系统超负荷运转，保证空中交 通的安全和畅通。 空中交通流量管理的策略主要可以分为先期流量管理、飞行前流量管理以及实时流 量管理。 先期流量管理或称战略流量管理，主要是在实施之目的几个月至几天前进行调 整，在制定班期时刻表对对定期和非定期航班的飞行时刻加以控制，避开空中交通网络 的拥挤区域，防止飞机在某一空域过于集中而使流量超过负荷。其手段主要是统一安排 各航空公司的航班时刻表，合理分布各条航线、各个时间段的交通流量，避免繁忙航路 上高峰时刻的拥挤现象。 飞行前流量管理或称战术流量管理，是在飞机起飞前2 4 小时之内，调整其起飞 时刻，使其按照规定的管制间隰有秩序地飞行。其手段主要是通过改变飞机的起飞( 如 采用地面等待策略，调节飞机流量) 、降落时刻，改航等方法，保证交通流量和飞机间 隔。 。 实时流量管理或者动态流量管理，是在飞机飞行过程中采取措施，使其按照规定 的管制间隔有秩序地飞行。其手段主要是通过对飞行中的飞机实施调速、等待、限制到 达( 进入) 、改航等方法，保持飞机间的间隔。 1 1 3 空域管理 空域管理( a s m ) 是在既定的空域结构条件之下实现对空域的充分利用。其实现的 2 中国民用航空学院硕士学位论文 方法是通过对空域的“时分共用”，或经常性地按各种短期需求划分空域以满足不同类 型用户的需要。它与空中交通流量管理以同样的方式附属于空中交通管制。 我国民用航空飞行的航线和区域遍布全国。为了在广阔的空间对航空运输飞行的飞 机能提供及时、有效的管制服务，飞行情报服务和告警服务，防止飞机空中相撞和与地 面障碍物相撞，保证飞行安全，促使空中交通有秩序的运行，必须进行空域管理。空域 管理的主要内容包括空域划分和空域规划两方面的内容。 1 1 3 1 空域的划分 空域划分包括飞行高度层规定和各种空中交通服务区域的划分。规定不同的飞行高 度层是为了防止飞机在飞行中相撞，因此，要根据飞行方向、气象条件和飞机性能的不 同，规定不同的飞行高度层。 按照统一管制和分区负责相结合的原则，我国将全国空域划分为若干飞行情报区和 飞行管制区，并建立相应的机构，对在该区内的民用航空飞行提供空中交通服务。同时， 为了对民用航空飞行实施有效的管制，要求飞机沿规定的路线在规定的区域内飞行，因 此，在飞行情报区和管制区内划定飞行的航路、航线、空中走廊和机场区域；并对些 禁止飞行和在规定时间与高度范围内禁止飞行的区域，划定了空中的禁航区、限制区和 危险区。 1 1 3 2 空域的规划 空域规划是指对某一给定空域( 通常为终端区) ，通过对未束空中交通量需求的预测 根据空中交通流的流向、太小与分布，对其按商度方向和区域范围进行设计和规划，并加 以实施和修正的全过程。萁目的为：增大空中交通容量；理顺空中交通流量；有效她利 用空域资源：减轻空中交趣管制员工作负荷；提高飞行安全水平。 l 。2 国内外空中交通管理的现状 西方国家对空中交通管理的研究开展较早。二十世纪六十年代后期，随着空中交通 量的快速增长，原有的空中交通管制系统已经不能满足持续增加的交通量需求，其结果 造成了大量航班的延误。仅仅通过提高和改革空中交通管制的技术已较难再增加空中交 通管制的容量，而应建立一个系统并且必须提出一个概念来规划、组织和管理空中交通 流量，以期望在可接受的经济水平来处理日益增加的空中交通量。 1 9 7 0 年，欧洲国家召开了第一次讨论空中交通流量管理措施的会议。随后欧洲相继 建立了具有国家和或地区范围特征的1 2 个流量管理单位( ：l o wm a 啮g e 眦nl u n i t ，f 删) ，并很快在其范围内产生了效益。1 9 8 0 年，i c a 0 欧洲地区航行会议委托欧洲 中图民用航空学院硕士学位论文 航行安全委员会( e u r o c o n t r o l ) 建立中央数据库，为空中交通流量管理( a t f m ) 提供数 据和信息。1 9 8 8 年，欧洲航行安全委员会制定了为欧洲民航会议( e c a c ) 成员国实现中央 流量管理单位( c f 哪) 的发展战略，为所有的欧洲民航会议国家提供空中交通流量管理服 务。中央流量管理单位系统以计算机辅助间隔分配( c a s a ) 系统为核心，于1 9 9 2 年进入 了模拟训练阶段，并于1 9 9 5 年开始应用。 美国是当今世界的民用航空大国，为了保证其空中交通畅通有序的运行，在联邦航 空局( f a a ) 内建立了一套较为先进有效的空中交通管理系统。该系统以位于华盛顿的联 邦航空局流量控制中心为主，统一管理全国的飞行流量，由各航路管理中心、枢纽终端 雷达管制区和受流曩影响较大的机场组成。流量控制中心对全国各大机场的飞行流量实 施监控，一旦某一机场的飞行流量超过或即将超过该机场的实际接收能力，则由孩范幽 内的航路管理中心与流量控制中心协调，对进出该机场实施控制，每一架起降的飞机都 需经过批准后方可起飞和着陆。 就终端区空中交通流量管理问题来说，国外也开展了大量的研究工作5 ”。目前己经 投入运行的系统有：荷兰阿姆斯特丹的a s a 系统，德国法兰克福的c 0 m p a s 系统和法国巴 黎的艇a s t r 0 系统等。其共同的特点是通过某种手段预测飞机的飞行轨迹，以此来计算 指定航路点( 如测量点、汇合点及跑道) 的估计到达时间( e t a ) ；然后由一个排序算法利 用这些估计值，按照不同的拌序规则和优化标准来制定到达飞机的着陆次序，以文字的 ( a s a ) 或图形的( c o m p a s 、m a e s t r 0 ) 形式输出。目前正在研制或完善中的系统有欧洲航行 安全委员会的z o c ( z o n eo fc o n v e r g e n c e ) 原理和美国航天局( n a s a ) 的c e n t e r t r a c o n a u t o m a t i o ns y s t e m ( c t a s ) 【2 1 。 我国现行的空管体制是在2 0 世纪五、六十年代民航事业不发达的情况下形成的， 就全国来说，实行“统一管制、分别指挥”的体制。这种体制存在许多弊端目前m 在 改革，特别是中国加入了世界贸易组织( w t 0 ) ，从长远看，我国空管体制应仿效世界上 先进国家的做法，结合自己的国情，制定出有中国特色的管制模式。 目前，国内很多民用航路和机场的空域边缘，划出了不少控制区、限制区、禁区， 使空域的利用受到制约。划定的航线体现不出空中直线飞行的长处，这势必加大各个航 空公司的运营成本，降低经济效益。 我国的空域规划不合理，己成为制约我国航空事业发展的一个瓶颈。举例来说，我 国全国的空域范围和美国的十分接近，美国有6 0 0 0 多架运输机，1 0 0 0 多个民用机场； 我国为6 0 0 多架运输机，不到2 0 0 个机场。美国的机场密度和飞行流量是我国的十多倍， 而我国竟感到空域紧张，这充分说明了我国的空域开发利用不合理、不科学。 国内，中国民航学院徐肖豪与南京航空航天大学胡明华在终端区空中交通管理方面 进行了很多研究工作。如徐肖豪和黄宝军( 航空学报) 在2 0 0 1 年进行了终端区飞机排 序的模糊综合评判方法研究【3 】，徐肖豪和韩松臣等( 航空学报) 在2 0 0 0 年进行了航班 4 中国民用航空学院硕士学位论文 在机场终端区时延解析计算的新方法研究l | 】。胡明华、杜竣、蒋兵等在1 9 9 9 至2 0 0 1 年 对终端区容量模型进行了研究嘲。 1 3 空中交通系统容量 容量的一般意义是用来表示菜服务设施在某时间段、空间段内的处理能力。所谓空 中交通系统的容量是指单位时间内空中交通系统所能容纳的航空器的最大数量。空中交 通系统的极限容量是这一空中交通系统交通流量的极大值。如果流量超过了容量的限制 将出现空中交通系统的阻塞和交通延迟。空中交通系统的容量包括：航路容量和终端区 容量。终端区的容量的大小又受到机场容量的限制。 1 3 1 终端区襄量 一个终端区的管制范围往往包含一个或者多个临近的机场。终端区容量的是指终端 区内所有机场到场容量( 机场接收率) 和离场容量( 机场放飞率) 的总和。其中，到场 容量是指单位时间能够处理的进场航班数量：而离场容量是指单位时问能够处理的离场 航班数量。 1 3 2 机场容量 通常，机场容量表示在一个可接受的平均延迟程度下，一定时间段内机场的飞行操 作架次( 包括起飞和着陆) 。饱和容量是指在连续服务需求情况下，一定时间段内的飞 行操作架次。在实际工作当中，饱和容量是比较难以达到的极限状态。机场容量受机场 空域结构、跑道构型、导航设施、天气条件、跑道运行方式和管制员素质等诸多因素的 影响。 由于民航业的快速发展，现有的机场容量系统已经渐渐不能满足交通流量对机场容 量的要求。增加机场容量将提高整个空中交通系统的效能，改善交通拥挤的情况，进而 减少航空公司的运营成本。能够增加机场容量的方法有：增加跑道。合理安排跑道布 局；合理配置起降的各种飞机的比例；改进导航设备、监视设备和辅助着陆系统的 性能：采取合理的运行程序和飞行程序。改善空域结构。本文正是针对平行跑道机 场，通过对两条的研究来增加机场容量和改善机场运行效率的。 1 4 拥挤的空中交通与平行魏道运行 近年来，随着人类社会的不断发展和科学技术的不断进步，推动了航空运输业突飞 中国民用航空学院硕士学位论文 猛进的发展，空中交通日益繁忙，航班量增加，航路和机场容量接近饱和，必然导致了 空中交通的拥挤和交遥管制难以管理等问题。国际民航组织预计，未来二f 年内世界航 空运输量将以每年5 的速率递增，亚太地区的增长速率将更加迅猛。面对航空运输的高 速发展，世界各国的主要机场将面临严重的交通饱和，并导致交通阻墓，延误增多和航 空公司的营运成本的大幅度增加。为了缓解这些闽题，清足空中交通不断增长的需要， 如何有效地提高机场交通的容量是世界民航空管界的当务之急，也是当前国际学术界的 研究热点。 机场和航路的交通拥挤是导致航班延误的重要因素。为了解决航路的延误问题，国 际上提出了“自由飞行”的概念，即利用安装在飞机上的全球定位系统( g p s ) 和自动 相关监视广播系统( a 瞒一b ) 来预测潜在的飞行冲突，箦为解决潜在匕行冲突提供方案。 “自由飞行”解决了发生在航路上的延误，但是机场必须有能力来适应这样带来的交通 量的增加。增加机场数量、增加现有机场的跑道数以及改进现有跑道的运行方式是解决 此问题的有效办法。但是增加机场数量和扩建机场( 新建跑道) 将受投资成本和环境的 严重约束和影响，较之前两种方法第三种方法更显得有经济性和可行性。 目前世界众多机场都拥有多条跑道，机场多跑道的布局分为交叉、平行和汇聚等情 况。交叉和汇聚的布局主要是为了适应不同季节风，根据风向使用合适的跑道起降；平 行跑道布局的同时运行能大大增加机场运行的容量。美国的丹佛国际机场更是要建成多 达1 2 条跑道，其中这些跑道以平行的布局居多；我国的北京首都国际机场正在建设第 三条平行跑道，广州新自云国际机场已经完成一期工程( 建成两条间距2 2 0 0 米的平行 跑道) ，二期将建成第三条跑道，另外浦东国际机场也建成第二条平行跑道。平行跑道 运行的实施将会有效的提高机场跑道的利用率，增加机场的运行容量，改善交通拥挤的 情况，减少航空公司的运蓠成本，而平行跑道进近方法的研究将为这些机场空中交通的 窿j 睁运行提供有力的保障。 1 5 平行跑道运行实簏状况 由于机场多条跑道平行的情况在国外较多，自然国外平行跑道运行的研究特别是同 时进近的研究较为先进，国外的实施也较早。 1 5 1 国外平行跑道运行的实麓 美国有很多机场有平行的跑道，而且间酾也越来越小。大多数有平行跑道的机场都 能够进行同时进近运行。因为精密跑道监视系统( p 附) 的发展，独立进近的跑道间隔 已经减小到7 6 0 米，相关平行进近的跑道间隔可以减少到3 0 5 米。 f 从开发了第一套p 蹦并于1 9 9 3 年7 月安装在r a l e i g h d u r h a m 机场，之后又采购了五 套p 跳，一套安装在龋i n n e a p 0 1i s s tp a u l ( 1 i s p ) 机场，其余四套计划安装在n e wy ( 】 6 中嗣民用航空学院硕士学位论文 ( j f k ) 、s t l o u t s ( s t ) 、p h i l a d e l 曲i a ( p h l ) 、a t l a n t a ( a t l ) 几个机场。目前，除美 国之外，澳大利亚的悉尼机场( s y d ) 也安装了p r m ，用于9 1 4 米潮距的跑道的运行；另 外香港的赤腊角( c l k ) 机场，双跑道运行也配嚣了p 脒系统。 空中侧向间隔信息系统( a i l s ) 已经通过测试，但是由于其对硬件设施( 需要d g p s 和a d s b 的支持) 和软件系统有较高的要求，a i l s 系统离真正的投入使用还有一定的距 离。配对进近正处在对影响因素的研究阶段，其可靠性和可用性还需要通过模拟试验进 一步测试验证。 1 5 2 国内平行跑道运行的实施 随着我国国民经济稳定快速发展，今后几年我国的空中交通量仍将保持快速增长。 北京首都机场、上海浦东机场和广州新机场等都迫切需要进行平行跑道相关运行或者独 立运行，以提高机场的容量和运行效率。为规范民用航空机场的平行跑道同时仪表运行 工作，保证民用航空飞行恬动安全、高效、有序地进行，民航总局空管局在总结吸收首 都机场实施平行跑道同时仪表运行工作基本经验的基础上，借鉴国际现行作法和经验， 于2 0 0 2 年初组织各地区管理局空管局秘其他有关部门起草了平行跑道同时仪表运行 管理规定( 草案) 。文件内容主要包括远距平行跑道的运行模式、运行中的相关规定、 非侵入区和正常区的划设、运行的申请和批准程序以及惩罚规定等【6 l 。 目前，我国平行跑道的间隔( 首都机场两条跑道距离为1 9 6 0 米，南端交错2 2 0 0 米， 北端交错1 6 0 0 米；广州新机场两条跑道间距为2 2 0 0 米。南端错开4 0 0 米) 都能够满足 实施独立平行跑道同时仪表运行模式的要求。 1 6 平行跑道同时进近研究的现状 早在上个世纪6 0 年代美国专家l a u g h l i n ，f r a n c i sx ( 双仪表进近的间隔分析) 就开始了对平行跑道运行的研究，f a a ( 美国联邦航空局) 和美国的m i t r ec o r p o r a t i 。n ( 麦特公司) 也相继进行了同时进近的模拟和评估p 1 。其后的研究中，一方面是对平行 跑道间距缩小的研究f 8 1 ；一方面是对平行跑道同时进近方法的研究川0 l 。这些研究中， 主要是通过解决两个问题来增加跑道运行的容量：一是在保证很小的碰撞概率情况下减 少平行跑道飞机进近的间隔；二是在飞机相距小间隔时要保证后机不受前机尾流的影晌 。大多数航路飞行中由于航空器的间隔相对较大，在不穿越和交叉飞行的情况下，尾流 的影响并不严重。但终端区的进近飞行中航空器的间隔已经很小，尾流的影响需要考虑。 特别是在配对进近中u 1 】，防止碰撞要求增加间隔和避开尾流要求减小间隔( 由于配对进 中国民用航空学院硕七学位论文 近避开尾流的特殊性，即在尾流前方绕开尾流影响) 是一对矛盾，依靠现有的设施通过 仿真试验找到两者最佳结合点是实现配对进近，进而增加机场容量的关键。 目前，f 从( 美国联邦航空局) 、美国的m t r ec o r p o r a t i o n ( 麦特公司) 以及n a s a 的l a n g l e y 研究中心对平行跑道的运行方式进行了各自的研究。远距平行跑道进近的研 究发现现有系统完全可以满足平行进近的要求。对近距平行跑道，开发了多种系统，包 括精密跑道监视系统( p r e c i s i o nr u n w a ym o n i t o r i n g ，p 附) 、空中侧向间隔信息系统 ( a i r b o r n ei n f o r m a t i o nf o rl a t e r a ls p a c i n g ，a i l s ) 、广域增强系统( w i d ea r e a a u g m e n t a t i o ns y s t e m ，w a a s ) 和局域增强系统( l o c a la r e aa u 鲫e n t a t i o ns y s t e m ，l 从s ) 。 对于极近距跑道的进近，新近的方法是配对进近”。国内平行跑道运行的研究和应用还 是剐刚起步，南京航空航天大学的胡明华等做了近距平行跑道进近方法作了研究m l 。 1 7 本文的主要内容 本文主要按照跑道间距的不同对远距、近距和极近距平行跑道的进近方法分别进行 了较深入的研究。 本论文的内容分为六章：在第一章绪论中阐述了空中交通管理的背景知识，简单介 绍了本论文的主要工作；在第二章平行跑道进近的有关概念中，阐述了进近飞行中涉及 的基本概念，主要有进近的概念、精密和非精密进近的方式、平行跑道运行的概念；在 远距平行跑道同时进近研究中研究了远距平行进近的条件并通过对模拟试验得到的数 据的分析阐明了四平行跑道同时进近的可能性；在近距平行跑道进近中系统的分析比较 了用于近距平行跑道进近的各种系统，包括地面系统和机载系统，给出了利弊分析；在 第五章极近平行跑道的配对迸近中，介绍了配对进近的概念，研究了配对进近的模型、 配对进近中的安全带、影响配对进近的因素分析以及配对进近中管制员和飞行员的职 责。最后第六章结柬语，对论文的研究成果进行了概括性的总结，并对今后的研究方向 做了展望，提出了建议。 8 中国民用航空学院硕士学位论文 2 1 进近的概念 第二章平行跑道进近的有关概念 民用航空器一般的飞行过程包括七个阶段：起飞离场、飞离终端区、巡航、到达终 端区、进场飞行、进近飞行和到达跑道，如图2 ，l 所示。进近飞行是指航空器从脱离航 路转入进场航段的点开始到着陆决断位置结束的整个飞行过程，即从终端区入口( 如果 设有终端区) 到跑道入口附近某一高度。 2 1 i 甓蠢空曩- e 膏亍的触藤 进近可按飞行规则或导航设备进行分类。按照飞行规则分为仪表迸近和目视进近 按照所使用的导航设备类型和幸骞度分为精密进近和菲糖密进近。 2 1 1 进近范围和航段划分 进近过程是在c 类空域( c 类空域为进近管制空域，水平范围为大约5 0 公飘，垂直范 围为6 0 0 0 米以下，含6 0 0 0 米) 和d 类空域( d 类空域为塔台管制空域，通常包括起落航线、 第一等待高度层及其以下地球表面以上的空间和机场机动区) 完成的，所以它的垂直范 围为大约印0 0 米以下直到决断高度( 飞行员根据实际情况决定继续着陆还是复飞的高 度) 为止。就水平范围而言，进近过程的航段可以分为进场航段，起始进近航段，中间 进近航段和最后进近航段。 进场航段是从脱离航路后的一定高度开始或者终端区进入点( 如果有终端区，终端 区的进入点位于航路飞行结束、开始下降之前) 开始直到起始进近定位点结束，主要用 于理顺航路和进近之闻的关系，实现从航路到进近的过渡，以维护机场终端区的空中交 通秩序，保证空中交通流畅，提高运行效率。 中国民用航空学院硕士学位论文 起始进近航段从起始进近定位点( i a f ) 开始到中间进近定位点( i f ) 结束，起始进 近航段是用来调整航空器航向、高度和速度为航空器在中间进近定位点切入航向道做准 备的。 中间进近航段开始于中间进近定位点( i f ) 终止于最后进近定位点( f a f ) ，中间进近 航道上航空器主要是调整高度和速度为下一步截获下滑遂做必要的准备。 最后进近航段开始于最后进近定位点( f a f ) 终止于决断高度( 可以建立日视飞行 的高度) 对应的位置或复飞点( 如果复飞) 【1 3 】。 2 1 2 地面设备 进近所要求的设施或者设备根据进近类型的不同而不同。非精密进近的导航设备有 v o r ( 全向信标系统) 、n d b ( 无方向性信标台) 、d 骶( 测距仪) 。精密进近所要求的设备 除了以上的非精密设备还要求有i l s ( 仪表着陆系统) 、虬s ( 微波着陆系统) 或者p a r ( 精 密进近雷达) 等精密系统【1 3 l 。 2 1 3 管制人员 进近过程中一般会涉及到区域管制员、支线管制员、进近管制员和塔台管制员，进 近中需要这些人员之闻的合作和协调。 区域管制员：主要负责向该区域飞行的航空嚣提供空中交通管制服务，当航空器需 要在该区域的机场着陆时，负责把航空器安全的移交给该机场管制区( 进近管制区) 的 管制人员。 支线管制员：在配对进近中，支线管制员负责对可配对飞行的航空器进行确认，询 问并输入航空器的最后进近速度，引导航空器进近并移交给最后进近管制员。 进近管制员：负责进近管制范围内的航空器的空中交通服务，并把航空器安全移交 给相应的塔台管制员。 塔台管制员：负责航空器塔台管制范围内的空中交通服务，使得航空器安全触地着 陆。 2 2 进近的方式 2 2 1 非精密进近 非精密进近是指采用那些精度较低、而且只能提供航向引导信号的导航设备进行道 l o 中国民用航空学院硕士学位论文 航引导的进近过程m l ，一般包括直线迸近、沿踟e 弧进近、反向程序进近、直角航线进 近和推测航迹进近，目前可以作为非精密进近的导航设备有n d b 、v o r 和d m e 等。 2 2 1 1 直线进近 直线进近，顾名思义，它的各个航段都是直线，中间进近和最后进近航段在一条直 线上，且起始进近航迹延长线和中间进近航迹的夹角不能大于1 2 0 度。直线进近是在机 场区域内导航设施布局较为合理和航空器进场方向较为理想时采用的进近方式。直线进 近的飞行较为便利，实施空中交通管制也有一定的机动性，有利于分离进离场的航空器。 直线进近的航段如图2 2 。 膏2 2l 囊溢薏方式 2 2 1 2 沿d 陋弧进近 所谓d m e 弧迸近是指起始进近航迹是沿d m e 弧等距离的曲线的进近方式。当机场内或 跑道中线上安装嘲b 设备时，可以沿d m e 等距离弧进近。这种方式能较好的将进近和离场 的航空器分开，使机场交通更为有序。各航段如图2 3 所示： 蔓飞点 2 3 渤艇i 避羞方式 2 2 1 3 反向程序进近 反向程序是指进近中的起始进近航迹延长线和中间进近航迹的夹角超过1 2 0 度进近 方式，如图2 4 。当航空器进入机场时的方向与进近方向相反时需要使用反向程序。它 需要的导航设备较少，而且这些导航设备安装在机场附近，这样可以节省投资，便于管 中国民用航空学院硕士学位论文 理和维护；但是它需要占用跑道延长线方向一个较大的空域，而且飞行时间较长。反向 程序分为三类：基线转弯、4 5 。1 8 0 。程序转弯、8 0 。2 6 0 4 程序转弯。 2 2 1 4 直角航线进近 直角航线进近航线的整个进近航迹形成椭圆形，起始进近航段是由出航转弯、出航 边和入航转弯构成的曲线，如图2 5 。当航空器进入的机场方向既无法设计直线进近， 又不能使用反向程序，而且又无d m e 设备；或者由于机场周围地形较高，需要在机场下 降高度时，可以使用直角航线进近方式。它需要的导航设备较少，而且这些导航设备可 以安装在机场附近；但它所需的空域更大，飞行时间更长。 出航转弯cp j 瀚 一燮 ， 蛾盘 2 2 1 5 推测航迹进近 它是一种较新的进近程序模式。因为起始迸近航段中有一段无导航台提供航迹引 导，故取名为推测航迹进近。它可以替代反向程序，节省时间和空域；飞行便利，还为 空中交通管制提供机动能力。因此是一种较理想的进近模式，但它要求较多的导航台而 且布局合理。 1 2 中国民用航空学院颁士学位论文 弋川 兰_ 鐾趴安 定位赢善臻b 擎、糟潮妄- - o k ；， 曙 j r ? 叠c 2 2 2 精密进近 精密进近是指采用那些导航精度高，既能提供航向引导信号又能提供下滑道引导信 号的导航设备作为着陆前仪表飞行的导航设备的进近方式。目前用于精密进近的导航设 备有仪表着陆系统( i l s ) 、微波着陆系统( 帆s ) 和精密迸近雷达( p a r ) 。 2 2 2 1 仪表着陆系统( i l s ) 仪表着陆系统主要由航向台、下滑台、指点标和灯光系统组成，如图2 7 。 航向台的航向天线安装硅跑道末端跑道中线延长线上，一般距跑道末端4 0 0 至5 0 。 米，其有效范围为中线左右1 0 度的扇区内4 6 千米，最小不小于3 3 千米；l o 到3 5 度扇区内 应达到3 1 千米，最小1 9 千米。航向台发出的航向波形成的航向道对航空器提供航向的引 导。 下滑台天线安装在跑道入口内的一侧，一般距跑道入口2 5 0 米，距跑道中心线的侧 向距离为1 5 0 米左右。该设备产生韵下滑面与航向道面结合生成下滑道，引导航空器下 滑到决断高度。下滑道的下降角度为2 5 到3 5 度，最佳3 度。信号的有效距离为至少1 9 千米。 指点标分为内指点标台( 据跑道入口7 5 米到4 5 0 米，偏离中线不能大于3 0 米) 、中指 点标台( 据跑道入口1 0 5 0 米，偏离中线不能大于7 5 米) 、外指点标台( 据跑道入口7 2 0 0 米，偏离中线不能大于7 5 米) ，指点标向上发出锥形波速，当飞机通过时，机裁设备有 灯光和声音提示，和下滑道配合使用使飞行员知道自己位置和高度。 使用仪表着陆系统的进近着陆过程如图2 7 所示。根据仪表着陆系统的不同导航性 能，仪表着陆系统有不同的着陆最低天气标准，如表2 1 。 中国民用航空学院硕十学位论文 、椒篓 m 慧擎要訾蛐占基 j 一、jn 器 寰2 1 佼囊糙篆奠曲曩鼍哭t 嚣蠢 圣毫寰着陆 麓琵魔蛾麓疆量低决懦莓 蔫蛾分英署程矾，m展cc i i ) m l 娄蛐 l l 粪 4 3 0 l 麟 2 叩0 嘴 受0 m 馔00 2 2 2 。2 微波着陆系统( 虬s ) 由于仪表着陆系统工作频率低、波束固定宽，因此工作频道少，易受地形和天气影 响，精度低。这些不足使褥系统很难满足i i i 类气象条件下的安全着陆的要求，微波着 陆系统较好的解决了这些问题。 微波着陆系统相应于仪表着陆系统的航向台、下滑台设置了方位台、反方向台、侗】 角台，频道容量相当于仪表着陆系统的5 倍。微波着陆系统时分多路体制，代替中指点 标，采用精密测距器提供连续的精确位置信息。为保证拉平阶段的滑行和实现软着陆， 还可设置拉平台，提供连续的精确位置信息。 微波着陆系统在正向方位的制导区域能覆盖到以跑道为中线正负6 0 度的扇形区，垂 直覆盖达2 0 度，纵向作用距离5 5 5 6 千米，数据更新率为1 3 3 赫兹。 微波着陆系统和仪表着陆系统楣匕有以下特点：( 1 ) 2 0 0 频道的可孺性；( 2 ) 精密 而连续的角度和距离指示；( 3 ) 对场地和环境条件不灵敏；( 4 ) 更宽的制导覆盖扇形区； ( 5 ) 现代化的系统设计和先进技术。 利用微波着陆系统的着陆过程如图2 8 所示：l 为进入池s 导航的点，2 为回避噪声区， 3 为二维或三维曲线进近，4 为最后进近航段，5 一类迸近决断点，6 为二类进近决断点， 中国民用航空学院硕士学位论文 7 为下滑航道，8 为进近基准点( 跑道入口) ，9 为拉平操作。 l 弋g 厂弋、b g 、 t 彳 4 4 筌 2 8 佣潮雕幕奠的着赣姓程 2 2 2 3 精密进近雷达( p a r ) 雷达引导着陆系统主要靠精密着陆雷达来完成进近着陆过程的引导。 精密迸近雷达是一种三坐标雷达，同时提供着陆飞机的方位、仰角和距离。地面人 员据此判断飞机是否偏离航线，并通过地空无线电通信系统向飞机发出修正指令，使飞 机按正确的航线飞行最后完成目视安全着陆。 精密进近雷达的优点为简单、适应性强；可装在雷达车上，机动性好；对场地要求 低，能在较恶劣的气象条件下引导飞机。缺点为飞行员处于被动状态，不利于改善飞行 员安全感；此外效率低，要一架一架单独引导。一般情况下其探测距离为3 0 到4 0 千米， 恶劣天气下为十几千米。 2 3 进近中的问隔标准 2 3 1 目视问隰 进近中目视进近的间隔标准分为垂直间隔和水平间隔。当能为目视飞行提供终端区 雷达服务时，垂直间隔为1 5 2 米( 5 0 0 英尺) 。水平间隔的情况为：指示空速2 5 0 公罩小 时( 含) 以上的航空器之间间隔为5 公里；指示空速2 5 0 公里小时以下的航宅器之间间隔 为2 公里。 2 3 2 仪表间隔 仪表飞行时，间隔为：前机快0 公里小时，间隔标准为l o 分钟；自口机快5 0 公里小 中国民用航空学院硕士学位论文 时，间隔标准为5 分钟；前机快8 0 公里小时，间隔标准为3 分钟。 2 3 3 雷达间隔 当实施雷达管制时，雷达间隔的标准为e 公里的水平纵向间隔。 2 3 4 尾流问隔 每架航空器之后都有尾流旋涡，但是由大型宽机身喷气航空器所产生的尾流旋涡特 别强烈。尾流对于在起飞、最初爬升、最后进近与着陆飞行阶段中跟随的航空器壤为危 险。为避免尾流影响，航空器之间应当配智冕流闯隔。 不同的航空器产生的尾流强度是不同的- 飞机尾流的分类按机型重量为【l ：重量在 1 3 6 0 0 0k g 以上为重型机( h ) ，重量在7 0 0 0 k g 到1 3 6 0 0 0k g 之间为大型机( l ) ，重量在7 0 0 0 k g 以下为小型机( s ) 。表2 2 中是机型对应的尾流类型。 表2 2 当前使用的各种机型的尾流分类 机型分类机型编号 a 3 0 0 ，a 3 1 0 。a 3 3 0 ，a 3 4 0 ，a n l 2 4 ，a n 2 2 5 ，8 7 0 7 ，b 7 4 7 ，b 7 6 7 ，b 7 7 ，i 乙6 2 ， 重型机( h ) i l 7 6 ，i l 8 6 ，l l o ll ，d c 一1 0 ，m d ll a 3 2 0 ，a 3 2 l ，a 3 1 9 t i h 2 ，a t r 7 2 ，b 7 2 7 ，b 7 3 7 ，b 7 5 7 ，b a e l 4 6 ，f 1 0 0 中型机( m ) d c _ 9 ，m 阻8 0 ，m 队9 0 ，l e 碉e t ，g 川f h m 等喷气式行政机。 轻型机( l )各种通用飞行的飞机，螺旋桨式的行政机 进近中航空器的尾流闻隅标准如表2 3 和表2 4 中所示叫1 【1 6 1 ： 表2 3 尾流非雷达最低间隔标准 航空器种类 前机后机 尾流最低间隔标准 重型 2 分钟 重型 中型2 分钟 轻型 3 分钟 中型轻型 3 分钟 表2 4 尾流最低雷达间隔标准 航空器种类 尾流最低雷达间隔标准 前机后机 重型7 4 公里( 4 0 海里) 重型中型9 3 公里( 5 、o 海里) 轻型1 1 1 公里( 6 o 海里) 中型轻型 9 3 公里( 5 o 海里) 1 6 中国民用航空学院硕士学位论文 2 4 平行跑道运行的概念 2 4 1 平行跑道 在同一个机场有数条跑道，如果两条或多条跑道的跑道中心线平行则认为这样的 跑道平行，称为平行跑道。如果是两条平行跑道，则标记为l ( 左) 跑道和r ( 右) 跑道， 如图2 9 ：如果是三条跑道平行，则记为l ( 左) 跑道，c ( 中) 跑道和r ( 右) 跑道，如图 2 9 ：如果是四条平行跑道，则记为l l ( 左1 ) 跑道，l 2 ( 左2 ) 跑道，r l ( 右) 跑道和r 2 ( 右 2 ) 跑道，如图2 9 。以此类推。 + ： i l i 了 _ 。置 i叼、t 2 9 平行蠢董布鼻翻 按照平行跑道中心线间的距离可分为远距平行跑道( 间距不小于1 3 1 l 米) ，近距平 行跑道( 间距在1 3 l l 米到7 6 2 米之间) ，极近距平行跑道( 间距不大于7 6 2 米) 。对于不同 间距的平行跑道，进行同时进近运行的要求标准和进近方法是不同的。 2 4 2 平行跑道运行 平行跑道运行就是指在同一机场的多个平行跑道上同时进行航空器的起飞和蔫陆 的活动。平行跑道的同时仪表运行模式按照跑道用于进近和离场的使用方式分为独立平 行仪表迸近、相关平行仪表进近、独立平行离场、隔离平行运行等四种模式。每种平行 跑道同肘运行的模式都要求给每条跑道指定一个管制员对各自跑道上的运行进行监控 以保证航空器间的间隔。每一种运行的模式对跑道间距和所用设备都有不同的要求，所 使用的飞行程序和管制程序也都不尽相同。 1 7 中国民用航空学院硕士学位论文 2 4 2 1 独立平行进近 独立平行仪表进近模式，是指在相邻平行跑道上利用仪表着陆系统进近的航空器之 间不需要配备规定的雷达间隔( 纵向间隔) 时，在平行跑道上同时进行的仪表着陆系统 进近的运行模式。 目前，如果要进行独立平行进近，应该鞴足以下的条件【6 】： ( 1 ) 间距不小于1 0 3 5 米： ( 2 ) 两条跑道上都在实施仪表着陆系统精密进近； ( 3 ) 一条跑道的复飞航迹与相邻跑道复飞航迹的扩散角不小于3 0 度； ( 4 ) 已完成对最后进近航段附近区域内的障碍物的测景和评估工作； ( 5 ) 管制员应当尽早通知航空器驾驶员使用的跑道号和仪表着陆系统航向台频率： ( 6 ) 使用雷达引导切入仪表着陆系统航向道： ( 7 ) 在两条跑道中心线延长线之间等距离设立至少6 l o 米宽的非侵入区，并且将 其显示在雷达显示器上： ( 8 ) 有专职雷达管制员对每一条跑道进近的航空器进行监视，以保证当航空器之 间的垂直问隔小于3 0 0 米时，符合下列规定：l 、航空器没有进入划定的非侵入区；2 、 在同一个仪表着陆系统航向道上的航空器之间的最小纵向间隔为6 千米。 ( 9 ) 在未设立专用管制频率供雷达管制员指挥航空器直至着陆的情形下，应当符 合下列规定：l 、在相邻的最后进近航迹上的两架航空器中较高的航空器切入仪表着陆 系统下滑道前，应当将航空器通信移交给相应的塔台管制员；2 、监视每条跑道进近的 雷达管制员应当具有对相应的机场管制频率超控的能力