成都-拉萨高原航线运行控制的特殊性分析

成都-拉萨高原航线运行控制的特殊性分析

中国西部大部分地区都是高原和山区，大部分机场都位于高山高原。因此，由于不利的空气条件，气候多变，线路和道路复杂，航道安全高。因此，有必要提高飞机的飞行操作、订单控制、飞机着陆性能、单株悬挂控制、客运压缩性和客运氧供应的要求和限制。面对着越来越多的高原航线,伴随而至的安全压力也越来越大,而进行高原航线航路性能分析是确保飞行安全的一个重要方面。文章通过对典型的高原航线航路进行全面系统的分析,归纳总结出一套标准合理的方法,从而达到对此高原航线在单发飘降程序上的优化分析。1高原运行安全管理特点公司高原运行是在公司一般运行的基础上,结合高原运行地形复杂、机场净空环境差、航路安全高度高、气象条件复杂多变、飞机性能衰减、可用机场少、设备工作受限、保障能力不足、运行控制难度大、特殊情况处置困难以及对人体生理影响大等特点,为了提高高原运行安全管理能力,有效地为公司运行安全服务,根据民航规章要求制定的特殊运行政策。其总体原则是:制定特殊训练程序、选拔优秀运行人员、严格运行标准程序、选择优势飞机运行、实施有效运行控制,不断为提高公司安全运行品质,持续实现公司高原安全运行目标提供有力保证。2拉萨机场的概况、自然环境和气候特征2.1北合河北边国机场拉萨机场位于雅鲁藏布江河谷,东西长约42千米,南北宽6～9千米,南北山脚之间宽仅为3～4千米。四周环山,海拔均在5000米以上,东端净空稍好,西端较差。机场南侧有拉萨-泽当公路,北侧有雅鲁藏布江。位于27R跑道五边约7.5海里的横条山高度为3800米,对进近影响较大。2.2重云加强信息共享本机场气象特点为春风、夏雨、秋晴、冬干。干季(11-4月)多东、西大风,常带有扬沙或者浮尘,影响本场能见度,上午多东风下午多西风。时有低云出现,有时还伴有降水、降雪。早晚温差大,河滩气流变化明显,在动力乱流和热力乱流的综合影响下飞行常伴有中度以上颠簸和风切变;雨季(6-9月)多对流云和雷阵雨,尤以傍晚到夜间为盛,全年降水量几乎集中在此季。地面多吹东风,能见度较好。航路上常有中度以上的颠簸,时有雷雨和积冰现象出现。2.3不提供天气通播服务航路上受地形影响,VHF的通讯有效距离受限,注意使用HF通讯;拉萨机场不提供天气通播服务;拉萨27号跑道为ILS和VOR进近;09号为目视进近,VOR/DME受山区地形影响指示不稳定,飞行中注意观察。3对丝绸之路相关因素和趋势的综合分析3.1在成都目标点的等时点性能分析为了飞行安全,飞拉萨航线的飞机维修都按重要航班保证,做了大量工作的飞机,先飞内地,方可进入拉萨,在内地单飞过的机长方可在教员监视下的拉萨做起飞落地,并且还根据机组能力和当时客观条件留有充分余地。飞机必须能保证正常航班对安全余度的要求,即当一台发动机在最关键的邻界点失效时,能用剩余的一台发动机继续飞往拉萨或返回成都,并能备降昆明或重庆。以下以B757为例,分析成—拉航线的返航点和等时点问题。性能分析:航路最低安全高度为7470m,单发性能受很大限制。操作预案,往返航航路均以PNR(N30、36.0,E095、06.0)为返航点:成都至PNR航段中一发失效,单发飘降/巡航至成都机场;PNR至拉萨航段中一发失效,单发飘降/巡航至拉萨机场。客舱失压(成都—拉萨)。计算等时点X/(850+100)=(1285-X)/(850-100)X=700km成都至等时点之间失压,紧急下降至航路安全高度7470m并保持该高度飞往成都机场。等时点至拉萨之间失压,紧急下降至航路安全高度7470m并保持该高度飞往拉萨机场。3.2航空助力小波多段助力飞机航道性能的分析由于西部地区高原航线航路沿线地形复杂,航路安全高度很高,航程远,备降机场稀少,客舱释压后所需供氧时间长,飞机的全发飞行高度与一发失效的高度相差很大,因而必须检查飘降和供氧问题。且航线的飘降和供氧必须根据《公共运输承运人运行合格审定规则》(CCAR-121-R2)、《民用飞机的运行仪表和设备要求》(AR93001R2)以及总局飞标司咨询通告《飞机航线运营应进行的飞机性能分析》的航线运行要求进行分析。由于飘降和供氧分析较复杂,工作量较大,合理的分析策略十分必要。下面给出航线分析的策略。CCAR121.191涡轮发动机驱动的飞机航路性能限制(一台发动机不工作)规定,涡轮发动机驱动的飞机不得超过某一重量起飞。在该重量下,航路净飞行轨迹数据应当符合下列两项要求之一:①在预定航迹25km(13.5nmile)范围内的所有地形和障碍物上空至少300m(1000ft)的高度上有正梯度,并且在发动机失效后飞机要着陆的机场上空450m(1500ft)的高度上有正梯度。②净飞行轨迹允许飞机由巡航高度继续飞到可以按照本规则第121.197条要求进行着陆的机场,能以至少600m(2000ft)的余度垂直超越预定航迹两侧各25km(13.5nmile)范围内所有地形和障碍物。且在发动机失效后飞机要着陆的机场上空450m(1500ft)的高度上有正梯度。按照CCAR121.191的要求,建议分析策略如下。3.2.1结构改投后根据实际起落架安全按照计划航路走向,使用高/低空航线图检查确定航路最低安全高度,与计划使用机型的结构限制的最大起飞重量对应的一发失效净升限进行比较,由于任何航班实际起飞重量不可能超过此结构起飞重量,随着飞行燃油的消耗,飞机重量越来越轻,所以使用结构起飞重量对应的一发失效净升限最小而且最保守,若航路最低安全高度小于或等于结构起飞重量对应的一发失效净升限,则该机型在该航线任意一点一发失效后均能满足安全超越航路地形障碍物要求。3.2.2最大起落架重量若航路最低安全高度大于起飞重量对应的一发失效净升限,则进一步测算计划使用机型在该航线上预计的最大起飞重量,由于预计最大起飞重量已考虑到该航线起降机场性能分析表中最低温度情况下的性能限制的最大允许起飞、着陆重量、航线起飞油量、备份油量、商载能力等因素的影响,即预计最大起飞重量对应的一发失效净升限最小而且最保守,若航路最低安全高度小于或等于预计最大起飞重量对应的一发失效净升限,则该机型在该航线任意一点一发失效后也能满足安全超越航路地形障碍物要求。3.2.3安全高度计算若航路最低安全高度大于预计最大起飞重量对应的一发失效净升限,则使用高/低空航线图进一步确定航路分段安全高度,以缩小分析计算范围减少工作量。对应特殊航路地形,则进行地图作业(1:50万地形图以能满足航路地形障碍物的检查和读取),确定航路安全高度剖面后,选择一个或几个一发失效飘降的关键点,并考虑航线高空风和温度的影响,利用性能软件或飞行手册计算相关机型的一发失效飘降的净航迹,检查超障能力。3.2.4计划使用机动不适航若一发失效后找不到安全改航(或逃逸)方案,则说明计划使用机型在该航线上不适航,解决办法一是减轻飞机起飞重量,提高超障能力,但应考虑对商载的影响,二是更换机型。3.3关键标志物(1)成都—拉萨的航班向成都方向飞行时关键障碍物(见表1、图1)(2)成都—拉萨的航班向拉萨方向飞行时关键障碍物(见表2、图2)(3)全部障碍物(见图3)3.4飞行机组可操作的飘降性能在机组与飞机采用上面介绍的阶梯障碍物筛选法确定航线上的关键障碍物,将飞机飘降性能数据剖面与障碍物高度进行比较,移动一发失效点,并根据不同位置飞机的实际重量迭代计算,确定精确的决策关键点,并给出飞行机组可操作的飘降程序。3.4.1成都飞行标准及数据为了得到在航路上各点的飞机重量,需要做出计算机飞行计划。下面是757-200成都至拉萨、备降成都飞行计划的数据,巡航高度11000米(36100ft),该高度85%可靠性的年航路风为顶风96节,85%可靠性的年航路温度为ISA+14,假定拉萨机场可以加油。经计算机飞行计划计算出的起飞重量为98059kg、业载=23467kg,受拉萨机场最大允许着陆重量限制。3.4.2响应边界下的越障分析以成都到拉萨的航线向拉萨飘降为例说明计算过程。计算向拉萨飘降时,按顶风96kt、ISA计算。确定决策关键点是个迭代过程。(1)按起飞重量98059kg越障分析1.由于计算的是成都到拉萨航线向拉萨飘降的情况,故对于越障来讲每个障碍物的区间应该取靠近拉萨的边界作为影响边界(见图4)。应越障高度为各区间高度加上2000英尺(610m),根据障碍物区间情况可得表3:2.求出各区间的障碍物影响边界相对于最高应越障高度的距离(见图5、表4):3.由飘降净轨迹数据线性插值计算下飘到各越障高度时到一发失效点的距离(见图6、表5)。4.计算在飘降轨迹中各应越障高度相对于最高应越障高度边界的距离,即用各应越障高度距失效点的距离减去最高应越障高度相对于失效点的距离(见图7、表6)。5.让净轨迹和最高障碍物区间左顶点相切(这同时就确定了失效点近似位置),用各障碍物影响边界(各障碍物区间左端点)到参考线AB(即最高障碍物区间左边界)的距离减去净轨迹上该越障高度点到参考线AB的距离,把得到的距离差值填写在表7中:6.修正一发失效点位置如所有的距离差值都≤0(净轨迹可以越障),则不用修正一发失效点位置,否则,找出距离差的最大值(如本例中的18.567km),把净轨迹向左面(飘降方向)移动该差值,使净轨迹刚好能越障(见图9),修正后的一发失效点位置:失效点位置(距成都的距离)=1015-166.157+18.567=867.410km由成都到拉萨的飞行计划可算出在距离成都867.410km处的飞机重量为92100kg。(2)按重量92100kg重复上述分析按92100kg、顶风96kt、ISA计算飘降净轨迹,线性插值计算飘降到应越障高度的点到失效点的距离等数据,填写表8:[净轨迹改平高度=6925米]修正后的失效点位置:到成都的距离(km)=1015-201.922+0.4036=813.482km由成都到拉萨的飞行计划得到,在距离成都813.482km处的飞机重量为92371kg。(3)按重量92371kg重复上述分析按92371kg、顶风96kt、ISA计算飘降净轨迹,线性插值计算飘降到应越障高度的点到失效点的距离等数据,填写表9:[净轨迹改平高度=6900米]修正后的失效点位置:到成都的距离(km)=1015-199.610+1.3516=816.741km由成都到拉萨的飞行计划得到,在距离成都816.741km处的飞机重量为92355kg。(4)按重量92355kg越障分析按92355kg、顶风96kt、ISA计算飘降净轨迹,线性插值计算飘降到应越障高度的点到失效点的距离等数据,填写下表10:[净轨迹改平高度=6902米]修正后的失效点位置:到成都的距离(km)=1015-199.732+1.1894=816.457km失效点位置与上次计算值基本相同且距离差的最大值≈0,计算收敛。(5)结论成都到拉萨的航班在距成都817km后才可向拉萨飘降。对于成都到拉萨的航班向成都的飘降,同样可计算得到向成都飘降的关键点在距成都1244km处。结合考虑两个点,可确定成都到拉萨的航班飘降关键点(决策点),如下图10所示。通过上述分析方法,对障碍物选取,风的影响,巡航高度、温度以及重量的影响判断分析,从而进行了新的飘降分析策略,以此对飞行计划的计算和最终对飘降关键点的确定。此方法较过去的方法,更具经济性与安全性,结合国航西南