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重磅:对中国低空空域的分析和建议(深度好文章)

归档日期:05-29       文本归类:保持空域位置      文章编辑:爱尚语录

  空域是个老线年《国务院 关于深化我国低空空域管理改革的意见》发布至今已经近8年了, 空域“开发”有几次量的变化, 但至今没有质的的变化。 怎么样才叫有“质的的变化“呢? 让我们重温这篇对中国低空空域“开放”的建议文章。这个报告的建议不一定每一条都符合中国的情况,在绝大多数非常具体和中肯,对中国空域“开放”具体如何做有参考作用。 由于内容较长,分两篇发布。 报告是几年前发布的, 有的信息丝翼给予了加注和补充。

  针对通用航空的核心概念,中国与美国、西欧以及任何其他必须容纳大量航空公司通用航空运营和军事训练活动的地区的需求是一致的一一即以实现安全运营、运力发展和效率提高为目标。空域的设计与飞机运营规则、空中交通规则和程序、飞行员培训要求、飞机设备要求(包括通信、导航和监控系统)等密切相关。由于通用航空多样性的特点,就必须考虑到不同的飞机型号、性能和设备、运营类型及自身特点(私人运营、商业运营及其经济性)、飞行员能力和其他因素方面的差异,因此低空空域的设计和运营最为复杂。

  世界其他地区使用的国际民用航空组织(ICAO)空域分类系统已经考虑了这些因素, 是在许多国家常年累积的经验基础上开发而成。这分类系统之所以可以被广泛接受,是因为其采用了最好同时也是最简单的设计适用于所有三类航空运营一一即军用航空、商用航空和通用航空。在研讨会中,许多向莱特兄弟美中航空合作项目(ACP)提出的问题只有在考虑到上述所有因素的综合系统中才能得到最佳的解答。

  出于这些原因,我们建议中国在试点区域内尽可能在最大程度上采用 ICAO 系统(丝翼注:经过多年讨论,据丝翼了解中国军方和CAAC在空域分类方面已基本认可ICAO系统,虽然依然没有详细的公开划分公布),以按部就班的方式的逐步建立满足所有空域用户需求的通用航空运营空域。中国针对商用航空公司运营全面采用了 ICAO 系统之后,该系统即允许现有的国内航空公司可在世界范围内运营,这一决策使中国非常受益。出于同样的考虑,中国的空域设计和运营也应采用与世界其他发达国家看齐的方法。目前系统中的“报告”,“监视”和“受控”空域并不符合ICAO 的原则,可能会对新的低空空域使用者造成潜在的混淆问题。中国不应在空域设计上“重复劳动”,因为假设中国对自身的所有有关规则进行调整,终于建立一个集充分安全性、运力和效率为一体的系统时,将会发现其实与ICAO 系统无异,但却为此付出巨大代价,甚至包括牺牲宝贵的生命,将会经历美国和西欧在过去 100 多年中汲取的相同的教训。

  对于高空空域(ICAO A 类空域)和繁忙航站区域(类似 ICAO B 类空域),中国已采用 ICAO 系统。这些区域都是商用航空公司运营的领域,中国很明智地采取了与 ICAO 规定和美国实践相同或类似的系统设计方法。我们建议,试点区域低空空域的开发采用与ICAO 低空空域分类尽可能接近的方法,并且在低空空域运营的初始阶段施加更多管制。

  下文将讨论中国开发低空空域的两个阶段。初始阶段,我们建议施加更多管制,更好地利用现有航路系统。而对于长期阶段,我们建议创建与 ICAO 系统一一国际空域设计和运营的最佳实践标准一致的低空空域系统。

  在初始阶段,通用航空低空空域系统应与美国的 E 类空域类似,但航路应更宽。为了保证足够的机动空间,避开交通冲突、危险地势和危险天气,这些航路应尽可能宽,仅受相同高度空中军事禁区或航空公司使用的现有仪表飞行规则(IFR)航路的限制。

  在通用航空机场间确定和使用低空目视飞行规则(VFR)航路是在中国引入在航 VFR 运营的一种途径。尽管ICAO 文件并未介绍 VFR 航路,但许多国家已经制定 VFR 程序,为复杂或繁忙管制区域和受限空域内及周围的 VFR 交通提供便利。使用 VFR 航空走廊或航路的情况下,通常允许VFR 飞机的运行不受限制,并且只施加最低的或甚至没有空中交通管制(ATC)的干预。

  VFR 航路的设计应确保VFR 交通安全避开其他空域和危险地势等险情。航路应足够宽,以便飞机能够绕过其他交通和天气情况,同时又不侵占邻近空域。通用航空低空空域应尽可能利用目前中国高空空域交通使用的现有航路系统。与高空交通的垂直间隔并不困难,因为从飞机离港飞行 20 海里后,喷气式飞机到达的高度将大大高于低空飞行的通用航空的高度,之后航途最小仪表高度将远高于其下方的低空空域高度。(本节后面部分将深入探讨这一问题。)如果无法实现垂直间隔,且出于某种原因要求进行横向间隔,则应运用标准20000 米航路宽度作为指南,使通用航空航路避开商用航空使用的航路。

  对于在周围空域相对受限的区域新开发的低空航路,没有理由将航路的宽度限制在中国当前的 20000 米标准。这种情况下,航路的宽度最少 40 公里,如有可能,越宽越好。这些航路为通用航空飞机飞行员训练提供了更多机动空间,使飞行员能够在没有 ATC(也没有 ATC成本)协调的情况下避开危险地势,避免与其他交通冲突,绕过危险天气,从而显著提升通用航空的安全性。

  VFR 航路应当设计成双向使用,并通过 ICAO 和美国采用的“半球规则”的规定来制定适当的垂直间隔来实现。从 000 到 179 度向东前进的飞机飞“奇数”高度,从 180 到 359 度往西的飞机飞“偶数”高度,每一组垂直间隔 300 米。制定使用VFR 航路的机场的起降程序时,应确保飞机飞入和飞离VFR 航路的程序能够保证垂直和/或横向间隔。为了便于处理和间隔飞入航路的飞机,应在有关航图中指定和描绘首选VFR 到达航路点。

  指定航路上的 VFR 飞行仅需很少或无需 ATC 服务。飞行信息服务通常应为飞行员提供天气信息及关于任何其他危险情况的建议。如有可能,提供飞行信息服务的ATC 部门还应提供搜寻和救援警报。

  在繁忙或阻塞航路上,最好能采用离散甚高频频率,供飞行员简明扼要地通报位置情况,提醒同一航路上的其他飞行员。这与在美国没有塔台的机场普遍使用的通用交通咨询频率(CTAF)类似。飞机的 ICAO 交通信息广播是一个类似程序,通常在 ATC 通信设施未运行的情况下使用。要将这一程序应用到 VFR 航空走廊,必须指定飞行员应在航空走廊使用的离散频率,并在有关航图中公布这一频率。建议在航图边缘空白处标记并在航行资料汇编(AIP)中刊登无线电用语。

  典型地,首位进入航空走廊的飞行员通常将通过 CTAF播报其所在位置、高度和飞行意图,然后当飞机接近转折点或其他重要航路点时再播报类似内容。航空走廊中的所有飞行员均应监听 CTAF 并进行适当播报,从而提高飞行员的交通安全意识。在可能出现潜在冲突的情况下,飞行员们应互相沟通,将各自飞机维持在不同飞行高度或在同一航路点均靠右飞行来解决问题。应当注意的是许多新型活塞通用飞机具备 TAS(交通意识系统), 这个系统可以获得其他飞机上转发器发出的电子显示信息,得到足以引发碰撞危险的临近飞机的相对位置和高度。

  或者,ATC 可向航路上的 VFR 飞行飞机提供上一章所述的飞行跟踪信息。该信息可通过雷达或按照相应程序提供。飞行员将通过雷达交通观测或飞行计划和位置报告信息获得导航和交通建议。提供飞行跟踪服务的空管人员还将与目的地近场或塔台部门协调着陆许可工作。

  本建议中的系统不需要飞行员和 ATC 之间的双向通讯。然而,ATMB 需要在工作量允许的情况下向选择参与的飞行员提供飞行跟踪服务。在 VFR 航空走廊提供飞行跟踪服务时,空中交通空管人员应通知飞行员或将引起潜在冲突的交通情况。传输的必要交通信息包括:

  冲突航机的巡航高度,最近报告点的估计到达时间(ETA),或离飞机将途径的(飞机经过时,飞行高度低于要求的横向间隔高度)最近报告点的估计到达时间; 和

  为了疏导管制区域内飞行流量,如果飞机有请求,空管人员可允许白天在目视气象条件(VMC)下运行的飞机保持各自间隔,继续在 VMC 下飞行。当飞机得到这类许可时, 须满足下列要求:

  该许可仅准许指定比例的爬升或下降,限制条件应当进一步视当地航空部门具体规定。

  如果 VMC 飞行中有不可行的可能,导致在许可期限内无法维持 VMC 飞行,则为VFR 飞行提供其他飞行指令。

  在管制空域内,所有视觉气象条件(VFR)飞行都应参与到空中交通管制服务中。这些符合规定的 VFR 飞行可以保持在 VMC 下运行。所有 VFR 飞行和 IFR 飞行将接受标准间隔,仅当空管人员认为可行且必要时,才将某一VFR 飞行和另一VFR 飞行进行间隔。

  如果无法变更许可,应保持VMC 飞行,选择最合适的小型机场降落,并通知 ATC部门采取妥善措施;

  所有飞机应始终运行模式 A 和 C异频雷达发收机,在ATC 雷达覆盖范围以外的区域也不例外。配备机载防撞系统(ACAS)的飞机即便在雷达覆盖范围之外,仍可通过对应设备使用应答机的返回信号。当未要求提供 ATC 服务时,ATC 可运用该监听系统来支持航情守望服务。

  为便于 VFR 导航,沿航路设计的航路点应与众不同且易于飞行员识别。VFR 航路点是航图标注的预先确定的地理路径点,便于飞机转弯或避开管制或特殊用途空域。可以定义为航路点与目视报告点的相对距离,或者根据经纬度坐标确定。

  由于全球定位系统(GPS)等全球导航卫星系统能够为允许或禁止飞行的空域周围、下方和之间的飞机提供补充信息,因此VFR 航路点可减轻 VFR 飞行员的导航压力。这些航路点能提高飞行员的主动交通安全情况意识。

  VFR 航路点由 FAA规定的五个离散的字母组成,所有航路点名称均已导入导航数据库。所有航路点以“VP”两个字母开头,后接另外三个字母。其中字母“VP”表明航路点仅用作 VFR 用途,便于识别。

  VFR 航路点还应与目视报告点结合使用。ATC 利用这些点报告位置。这些 VFR 航路点同样以五个字母命名。然而与 ATC 通信的过程中,需要提供报告点的全称(即,Blue Lake),而非由五个字母组成的标识符。在通常能见度不良的区域,白色频闪灯作为目视导航的辅助工具,可帮助飞行员识别航路点。

  目前,对低空空域开放的限制为“1000米”(丝翼注:本文写于几年前, 最近消息表明中国认可低空空域为“3000”米以下),但是没有明确规定如何计算这 1000 米。在中国民用航空局和空中交通管理局实施的系统中,低空空域开放的高度不应仅仅是为地平面以上1000米,不应仅考虑航路中线位置上的地貌。在低空空域发展的初始阶段,如果必须规定 1000米的高度限制,那么应允许低空空域飞机在航路中线米以上的空域运营以便在没有地貌冲突规避恶略天气时提供操纵空间,沿着航路的极端地貌情况将导致要求更高的高度值以满足升限上限。

  低空航路系统应尽量减少沿着特定航路的高度变化,从而避免为遵循地貌的变化而经常进行爬升和下降操作。否则,飞行员将经常进行爬升和下降操作,以遵守高度限制。这些爬升和下降操作应主要出现在航路的转弯点,转弯点处飞行员的工作负荷较高,碰撞风险也更大。

  上述讨论旨在为开放1000米低空空域施加的限制提供切实可行的解决方案,该限制已经成为低空空域开发的初始政策。然而,这并不表示,对通用航空开放仅1000米的低空空域举措在运营上的适当性、安全性或高效性。开放1000米低空空域仍会带来许多重大挑战和危险,我们将在本报告的后续节中进行详细讨论。

  如上一章所述(深度盘点美国低空空域系统1/2 和 深度盘点美国低空空域系统2/2),美国设计了详细定制的多层次航站空域(B、C和D类空域),涵盖从附近较小机场起飞的空中交通或在航站区域附近运营的VFR 交通。针对美国最清闲塔台机场的D类空域通常甚至也有其独特的特色或设计特点,能够支持通用航空运营。例如,下图显示了密苏里州堪萨斯城附近的三家机场(约翰逊县行政机场、新世纪机场和加德纳机场)。这三家机场彼此距离均在 12 海里以内。

  约翰逊县行政机场(机场设于右侧)周围的D类空域符合D类标准设计,以机场为中心,向四周延伸4海里,向上延伸到地平面以上2500英尺。新世纪机场坐落于另外两家机场之间,加德纳机场和约翰逊县行政机场分别位于新世纪机场以西3英里和以东7英里处。因此,新世纪机场东部和西部的空域略有删减,以适应另外两家邻近机场的运营。由于加德纳机场已停止D类空域运营,目前在该机场运营的飞行员无需遵循D类程序的要求(即与ATC建立双向无线电通信)。

  就目前通用航空的发展情况而言,中国尚没有类似于上述机场邻近方面的问题。截至2015年,中国国内预计将有约230家机场,几乎不会有机场在地理位置上会如此贴近。从短期来看,中国民用航空局和空中交通管理局无需投入大量资源解决复杂航站空域的设计问题。目前,中国尚无需采用美国使用的复杂航站空域设计,因为各机场还没有必要支持邻近通用航空机场。在通用航空发展的这一阶段,工作的重点是集中资源,促使现有航站领域更好地服务飞行速度各异的空中交通(有关该论题的建议见本报告第4节)。

  因此,中国无需采用“颠倒的婚礼蛋糕式(倒金字塔式)”空域设计(类似美国B类机场)和“内核”加“顶层”式空域设计(类似美国C类机场)。直到通用航空机场获得广泛发展,通用航空的机场临近大型商用机场之前,采用简单的解决方案即可。对于周围没有机场的航站空域设计,简单的“月饼”筒式空域设计已经足够,航站空域以机场为中心,向四周和向上延伸。对于“月饼”的尺寸,可借鉴美国的空域系统。

  大型商用机场可采用“月饼”筒式设计,以机场为中心,向四周延伸20海里, 向上延伸到地平面以上10000英尺(大多数情况下);类似于美国B类空域的整体尺寸。没有必要采用“颠倒的婚礼蛋糕式”设计。

  商用航空服务有限的机场可采用“月饼”筒式设计,以机场为中心,向四周延伸10海里,向上延伸到地平面以上4000英尺,类似于美国C类空域的总体尺寸。没有必要采用”内核”加“顶层”式空域设计。

  小型通用航空机场也可采用“月饼” 筒式设计,以机场为中心,向四周延伸4海里,向上延伸到地平面以上2500英尺,类似于美国D类空域的总体尺寸。

  上述空域分类系统还有助于从大型机场运营的商用航空公司交通和低空通用航空交通间的垂直间隔。在飞机最小爬升梯度为每海里200英尺(即爬升梯度为3.3%,是美国飞机仪表离场的标准爬升梯度)的情况下,当飞机飞离机场20海里时,飞机已经到达地平面以上4000英尺处。真实环境下,提供商用航空服务的窄体和宽体喷气式飞机的爬升梯度可达6%-10%,这表明当飞机飞离机场20海里时,其飞行高度已达到地面以上7000-12000英尺,因此航空公司飞机可在航站环境中爬升到低空空域以上。

  广泛利用中国现有航路系统。间隔应不成问题,因为商用航空公司飞机和其他喷气式飞机离开航站区域后,其飞行高度要远高于低空通用航空交通的飞行高度。

  新设计的航路应尽可能宽,至少40公里,为通用航空飞行员提供充分的机动空间,以避开危险地形、天气和其他飞机,极大地提升运营安全性。

  为了确保充分的离地高度,低空空域开放的初始阶段,有关高度限制应为航路40公里范围内最高点以上1000米。

  上文介绍了在没有军事禁区等限制性因素或附近没有大型机场情况下,低空航路系统的正常运营。而下文旨在帮助中国民用航空局和空中交通管理局开发针对特殊情况的解决方案,如:

  当空域或其他限制性因素要求开发较小的航空走廊时,如何确立宽度小于标准20000米的低空航路;

  运营经验表明,在高度在3000米以下,宽度为4海里的航空走廊内,且指示空速低于200节的VFR导航是安全可行的。宽度为8海里(约15000米)能够允许相反方向交通横向间隔的航空走廊将便于大多数VFR运营,并且在危险天气或其他紧急情况下,飞行员可调头,返回起飞机场。

  宽度为4海里的单向航空走廊或宽度为8海里的双向航空走廊,能够为在航空走廊中运行的通过转弯角实现目视导航、飞行速度不超过200节的飞机提供充分的机动性。

  为了达到较窄航路尺寸的要求,理想情况下,转弯点应设在有明显地理特征的位置,如典型地貌、湖泊、河流、交叉路口、铁路、城镇和村庄或建筑。GPS 航路点也应符合与这些特征,便于运用这些系统进行导航操作。这些航路点也称为VFR航路点,有助于提升现有航路系统,促进VFR导航的高效运行。通常情况下,这些航路点用于密集航站区域及其周围,避免进入特殊空域。

  概念说明如下。下图展示了从江苏省阳澄南阳机场出发的飞行员如何通过不足20000米标准宽的窄航空走廊连接现有航路(左边黑色线条所示)。通过在航空走廊的入口和出口(分别标记为VPABC和VPDEF)建立GPS航路点,一位接受过正规培训,且航空设备齐整的飞行员可顺利通过航空走廊,同时避开周围受限空域。应注意到,航路点VPDEF还有另一优点,即位于一个形状独特的湖泊的北端,这有利于导航,且为飞行员目视确认GPS导航正确性提供了一个参考点。

  建立这类航路可有助于飞行员导航,可作为低空 VFR 飞行避开受限空域的一种手段, 然而这些航路本身并不构成一种新的空域类型。

  通常情况下,关于VFR飞机航迹的交叉或合并没有特殊程序或限制。保持正确的巡航高度、空速限制、云上飞行许可和遵守VFR飞行能见度要求,飞行员保持警惕随时观察并避开其他飞机,就足以避免VFR飞机与其他飞机区隔时出现问题。

  当ATC通过雷达或规定程序进行飞行跟踪时,能够提高飞行员的情景安全意识。没有ATC服务时,可运用离散频率上的飞行员监听和广播帮助飞行员了解交通状况。

  美国通过联邦航空局和行业联合倡议在主要城区开发VFR航空走廊航路,便于通用航空交通的运营。设计的指导思想是,轻型飞机参照明确目视地标,高效地通过密集的城区,无需或仅需很少的ATC干预。在有明确目视地标的位置,航空走廊的宽度可缩小至1-2英里。

  VFR航空走廊是根据客户特别要求设计,从而实现每一航站区域的预期目标。例如,纽约的哈德逊河VFR航空走廊(详见下文)的建立就是为了帮助轻型通用航空飞机在美国(拉瓜迪亚机场、纽瓦克机场和约翰肯尼迪国际机场)三大最繁忙机场之间实现向北和向南中转,避免飞机绕经纽约,这可能包括很长距离的陆地和水面飞行。这种情况下,解决问题的方法是从B类空域中划出一块“禁区”,仅允许VFR交通运营,无需ATC干涉。

  洛杉矶的目标也类似,同样是为南北交通提供便利,但采用的解决方案却不同。由于洛杉矶盆地有许多机场,绕过这些机场并不能很好地解决问题,最终采用的解决方案是直接从这些机场上空通行。为此,在B类空域开发了许多航路,供轻型通用航空飞机直接通过洛杉矶国际机场,这些航路与商用交通航路垂直,位于机场上方没有其他交通的安全区域。通过这些航路的飞机应与ATC部门沟通(因为通过的是B类空域,而不是“禁区”), 然而由于航路、报告点和高度都是预先确定的,因此空管人员的工作会受到限制。

  VFR航空走廊通过精心设计的程序实现混合速度、近距离飞行,代表非常先进的空域系统发展水平。根据中国民用航空局和空中交通管理局的请求,我们详细介绍了航空走廊,但是,我们并不建议中国在可预见的未来实施VFR航空走廊,除非中国围绕航路低空空域运营的基本问题得到解决。

  在纽约,联邦航空局已针对哈德逊河制定特殊飞行规则区域。该区域的边界由哈德逊河的边界确定,由于其便于远距离识别且相当宽(沿着航空走廊的宽度约为1英里),为反向交通提供了足够空间,因此对于特殊飞行规则区域而言是最佳选择。

  航空走廊的南入口点是通往上纽约湾的维拉扎诺桥(Verrazano Narrows Bridge),而其北入口点是高山塔,这是新泽西州北部哈德逊河沿岸极易识别的一座塔。

  要求飞行员看待河流的方式是 “和行驶在高速公路上一样”,换言之,靠右飞行;

  * 向北飞行的飞机沿着河流的东岸飞行,而向南飞行的飞机沿着河流的西岸飞行;

  在该区域向北或向南中转的飞机的飞行高度应为1000-1300英尺(平均海平面);

  在航空走廊范围内运营的当地飞机(主要是纽约港密集的直升机观光运营)应在哈德逊河表面到1000英尺(平均海平面)的空域运营;

  为了便于航路沿途导航,纽约航站区域地图的背面包括详细的地图,突出沿途的重点地标和要求进行报告的报告点。下图为上述地图的一小部分。

  哈德逊河航空走廊具备许多优点。从运营的角度来看,通过航空走廊,轻型通用航空飞机能够在纽约 B 类空域实现高效中转,无需绕行 20 海里或更远距离,无需进行长距离水面飞行绕到东南方向,并且如果飞机进行长距离水面飞行则将绕到大西洋上方,超出飞机的陆地滑翔距离。此外,航空走廊不要求ATC 的干预,因此不会增加当地空管人员的工作负担。最后,哈德逊河航空走廊还是重要的旅游胜地,吸引许多美国通用航空飞行员来访,同时也便于纽约地区直升飞机场旅游直升机的运营,每年为当地带来成百上千万美元的收入。

  洛杉矶没有像纽约那样贯穿 B 类空域的宽阔的河流。为了让飞行员在繁忙区域实现中转,空域设计专家建立了许多可从洛杉矶盆地主要机场直接从上方通过的航路,让通用航空飞机以标准化的方式在这些机场实现中转,但仅对空管人员的工作产生很小影响。

  这些航路都运用洛杉矶拥挤地区易于识别的地标建筑定义,如两条高速公路的交点、体育场、大型方形公园和跑马场。每条航路均有对应的洛杉矶航站区域图,图上还有文字介绍航路的轮廓、任何高度限制和联系南加利福尼亚进场管制的有关频率。

  中国可在大型城区采用与上述VFR航空走廊类似的概念,实现相同目标,即便于轻型飞机在阻塞空域实现中转,同时通过支持直升机观光旅游运营促进经济发展。

  例如,黄浦江沿岸的上海外滩是中国的典型标志性景点之一。黄浦江地理位置优越, 位于上海两家机场之间,其中虹桥机场离黄浦江最近的位置仅与黄浦江相距6 英里,因此应加以利用这一易于识别的简单地标。航空走廊的起点可设在北边黄浦江与长江三角洲的交界处,终点可设在南边黄浦江向右90 度转弯处,位于上海市中心以南 20 英里处。

  浦东和虹桥机场的跑道均为南北走向,与航空走廊平行,因此不会产生交通冲突。这种航空走廊可促进上海地区的观光旅游飞行,支持穿越上海地区飞机的中转,还可支持未来从上海商业中心区直升机场起飞的企业直升机飞往宁波或杭州等周边城市,为上海带来新的经济活动。

  如果前一架飞机的最大起飞重量(MTOW)为7000千克或7000千克以下,并且下一架飞机的最大起飞重量不足2000千克且速度较慢,则前一架飞机应已经升空,且至少领先下一架飞机600米;或

  如果两架飞机的最大起飞重量都不足2000千克,则前一架飞机应已经升空,且应至少领先下一架飞机600米;

  ATC应对各降落飞机实施适当的机尾端流间隔,直到由飞行员负责保持与另一飞机的间隔。

  已经飞过降落飞机预计将要完成着陆滑行的跑道部分,并且在进场失败的情况下,有足够的安全机动距离;

  如果降落飞机为直升机,则前一架降落飞机应驶离跑道入口至少 300 米, 且ATC认为不存在撞机风险。

  在上述情况下,如果空中交通管制认为可形成要求的跑道间隔,则可发出降落许可。

  在必要情况下,ATC可发出起落次序指示。这时,ATC将通过起落航线区段或钟表方位和具体型号或通用术语(如“塞斯纳在跑道”或“调整飞机至两点钟方向”)说明前一架飞机的位置。

  ATC还可发出序号。序号规定了飞机针对任何前面一架飞机的位置。在得到定序指示的情况下,飞行员应一直跟随前面的飞机飞行,除非接到ATC的其他指示。跟随另一架飞机飞行的指示要求飞行员观察前一架飞机,调整航速和进场航线,从而实现纵向间隔。

  空管人员可指示起落航线上的飞行员调整航速,从而完成飞机降落和起飞排序。然而,调整飞机间距离的一种简单有效的方法是,指示飞机在初始(飞行结束)段飞行较长的时间或延长进入跑道入口段的时间。

  为了间隔起落航线上航速各异的飞机,通常情况下根据飞机性能确定标准的起落航线高度。大多数飞机的标准航线米。通常情况下,适用这一高度的飞机的起落航线节。

  大多数喷气式飞机和高性能涡轮螺旋桨飞机的起落航线节,因此起落航线米。而对于在小型机场运营的低性能飞机,包括起落航线节的超轻型飞机和大多数旋翼机(直升机),起落航线米。

  德卢斯国际机场(国际民间航空组织代码:KDLH)是一家公共机场,位于明尼苏达州德卢斯附近。本报告第2.7节介绍了该机场的一些基本特点。德卢斯国际机场充分展示了,一家仅拥有两条交叉跑道的规模相对较小的机场如何轻松支持运营特点和速度各不相同的飞机的运营。该机场:

  拥有一家喷气式飞机和活塞式飞机固定基地运营商(FBO),在机场提供飞行训练服务;

  该机场是65架民用飞机(49架单发飞机、10架多发飞机、3架喷气式飞机和3架直升机)的运营基地,同时还是21架军用飞机(包括F-16飞机中队)的运营基地。

  下图显示了德卢斯国际机场截至2012年5月为止的前12个月内(可获得有关数据的最近时期, 丝翼注: 本报告写于几年前)的运营情况。

  上述情况在美国许多机场中十分典型。德卢斯国际机场的交通空管人员并未使用任何特殊技术或非常规方法管理进场速度为60节(轻型飞行培训飞机)-160节(F-16)的飞机。

  制作航图是成功实施VFR运营的关键。尽管无线电导航和卫星导航系统对目视导航起到补充作用,VFR飞行的主要导航方法是运用当前适当比例的准确航图进行地标领航。

  通常情况下,航图比例有世界航图采用的1:1000000,美国分区航图采用的1:500000, 以及 VFR航站区域航图通常使用的1:250000。其中,1:500000 比例是广泛接受的中低速飞机目视导航的最佳比例,这应是中国民用航空局和空中交通管理局制图的首选比例。

  比例为1:500000 的分区航图能够提供关于地面高程、高程点和障碍物轮廓的充分的地形信息。这类航图非常适合呈现VFR航空走廊,可包括大量适用于VFR飞行的目视检查点。能够提供最佳导航特征的VFR检查点包括城镇、村庄和其他居住区、河流和小溪、道路、铁路和其他明显地标。

  分区航图使用的比例能够很好地帮助飞行员完成管制空域、受限区域和任何特殊用途空域周围的导航。分区航图中包括的航空信息应涵盖机场、空域、无线电导航设备、目视设备(如频闪灯)、障碍物和有关数据。

  国家空中导航服务提供商通常会制备航图,作为航空信息包的一部分,但私营部门仍有机会创新和开发对于目视飞行员而言具有更佳适用性的航图。GPS导航系统已经成为赛斯纳、西锐和其他航空公司制造的当代飞机上的标准化设备,随着GPS导航系统等全球导航卫星系统的出现,在目视地图中包括GPS参考的地标和检查点可鼓励私营部门生产制图产品,因为这类产品可更好地满足客户需求,能够将制图产品整合进入驾驶舱的航空电子显示设备。

  随着中国低空空域的开放,在今天所谓的“监视空域”中的通用航空运行量将会显著 增加。由此衍生出如何“监视”低于或超出目前雷达覆盖范围的通航低空运行问题。我们相信以下的观点有助于决策的制定:

  降低政府的系统建设成本。大多数的监控系统都依赖于飞行途中的无线米最大高度(丝翼注: 中国低空高度已调高到3000米)意味着天线的间距小因此数量大,这样才能提供低空的信号覆盖。这对于中国多山的地貌显得尤为重要,造成地面返回信号模式造价较高。

  降低政府的运行和维护成本。多山地貌同时也造成了维护和修理电力和数据系统的成本升高。

  降低通用航空运营商的航线设备和使用费成本。运营商的机载设备购买成本,维护和数据使用费都不应当设置过多,因为要考虑其购买和运营飞机的成本。

  安全性最大化的监控系统。该系统应当提供通航航班的飞行信息,对主管单位提供飞机显示失事或者迫降在机场外的警告信息。从而可以成为启动搜救行动(SAR)。

  借鉴美国以往的经验。美国正在安装一套覆盖全国的ADS-B 系统,计划于今年完成,这将使通航覆盖率同样覆盖美国大陆并且用于仪表飞行间隔。(丝翼注: CAAC已明确ADSB实施方案, 北京丝翼通航公众号有介绍)

  利用以往的国际海上监控经验。航空公司的航线跨洋飞行时间利用的ADS- Contract (ADS-C) 系统被称为未来空中导航系统(FANS), 其功能是通过低频无线电或者卫星向海上ATC播报飞机位置和信息。位置信息根据航空公司和交通服务提供商的“合约”中规定的地点和时间发送。ADS-C可以让信息发送者提供定制的数据和定制的数据更新速度,主要用于无ATC间隔用途,例如资产跟踪。

  利用以往中国非雷达监控经验。中国最大飞行院校(中国民航飞行学院)现有的ADS-B系统,多年以来监控着多个机场中该校学员的飞行活动。

  利用以往中国测试、计划和初始系统建设。我们了解到目前中国空军正在测试ADS-B系统,该ADS-B系统计划覆盖珠海-雁江-罗定-梧州的VFR航路。该系统将在这些机场和山区航路上需要多个ADS-B地面站。

  低危险级别系统需求降低成本。通用航空飞行用于跟踪航班以支持SAR的监控系统需求相比IFR间隔要更低。这为使用ADS系统来满足以上要求提供了三项优点:

  位置数据传输的更新速度可以大大低于 ADS 系统中为IFR 间隔设置的每秒钟一次。这使得这种容量较低且数据费较高的数据传输方式也可以允许使用到快速更新系统上。

  航班跟踪对于位置报告的准确性,完整性和有效性的要求比间隔更低。这允许更低级别软件证书(D 级)的非冗余系统可以用于位置锁定和数据传输,从而使航线系统价格降低。

  两者结合起来可以批准低成本的航电系统安装在通航飞机上,其位置数据报告用过低成本卫星数据系统传输。

  需要强调的是“ADS”是代表了一种技术-即并非某一种指定的系统。有多种不同的系统使用这种技术但是采用了不同的方式,这是出于不同的原因和机载以及地面设备成本,以及运营和维护的考虑。ADS-B目前应用于飞机,轮船,卡车,机场车辆,航运集装箱,车辆和移动电话。ADS-B 技术自动(不需要飞行员操作)传送飞机位置数据到ATC。位置是由机载导航系统决定。在美国,通航飞机使用全球导航卫星系统,广域增强系统,增强的 GPS,航空公司采用 GPS, DME-DME, 和惯性基准装置结合的方式来确定飞机的位置。

  第二代中国 GNSS 系统,官方名称是北斗卫星导航系统(BDS),同时也被成为COMPASS 或者Beidou-2系统,将会成为全球卫星导航系统由35颗卫星构成,于2013年1月开始建设。2011年12月在中国开始使用,共10颗卫星在用,于2012年12月面向亚太区提供服务,计划于2020年对全球用户服务。

  北斗系统可以提供中国境内飞机位置的导航数据。还具备通讯功能,能够接受通航飞机的 ADS 报告并且重新传输这些数据到相关的主管单位。

  传输到某1030或978Mhz的地面接收天线网络。这样做可以比传输到拥有类似直线覆盖率的主要或次要雷达系统花费低。

  通过数字低频传输。可以普遍用于中国,由于低频无线电可以沿着地球表面曲线传输(非直线),因此比前述的直线系统需要更少的地面单位。

  传输到卫星系统,再传输回连接相关主管单位的地面站。这是目前在中国实现全高度覆盖的最好方法。可以涵盖起飞和降落,不需要地面系统的建设或运营成本。

  中国可以这样利用北斗系统。然而这将会需要北斗的通讯系统符合国际航线标准即最低运行性能标准(MOPS)设置,以允许航电设备在该系统下可以被授权使用。

  中国也可以选装已有的商用系统,例如铱星系统,对于现有的 MOPS 和航电设备已经可以在该系统授权使用。我们建议这一方案。

  铱星系统目前已经覆盖全中国。短信息长度的位置报告和低频位置更新(每1,2或者3分钟一次应足以满足飞行跟踪需要)使得该系统实用且经济上可行。例如,Garmin和Honeywell目前都向有需要的运营商销售支持铱星系统通讯报告位置信息的授权航电设备。

  为了说明低空空域系统在广东省的应用,我们以从广东省西北部罗定机场出发,穿越广西省边界,前往梧州机场的航班为例。

  GPS显示的最短航线海里,但是在当前的低空空域系统下,不宜采用直航,主要由于:

  1)一半以上航线为山岭地形,在发动机发生故障的情况下,没有从1000 米高处紧急降落的安全区域;且

  从不足100英尺(平均海平面)高到2000多英尺(平均海平面),航线沿途地形各不相同,中段存在陡坡,如上述纵剖面图所示。因此在大部分航线上,轻型飞机没有安全的降落区域。显然,GPS显示的最短航路并不是飞行空域限制在地形以上1000米空域的轻型通用航空飞机飞行员的安全选择

  运用现有航路系统,设计一条基本的低空航路,通过使飞机尽可能贴近较低地形改善航路。概念说明如下图所示。图中显示的航路(A599、R474、V21 和 V25)是目前供高空飞机使用的实际航路;这些航路同样可用作所述两地间的低空航路。AVPAM是现有的位于A599、V25 和V21交叉点的实际航路点。位于R474和V21交叉点的航路点目前尚未确定,但很容易创建。由于航路点大概位于东坝镇上方,建议设立一个新的航路点,标记为DONGB。该航路点的说明如下图所示。

  该航线海里,显然比最短航路长,但却有许多优点。首先,能有效避开危险地形。该航线英尺,比最段航线英尺。此外,该航线沿途的地形不怎么陡峭,为发动机出现故障情况下的成功紧急降落提供了更多空间。罗定和DONGB间的航线部分相对平坦,过了DONGB,在通向梧州的余下航线中,飞机可沿着西江航行,这增加了飞机沿着河岸或附近较平坦地区成功紧急降落的机会。沿着河流飞行时十分有利于白天能见度合理情况下的导航操作,因为飞行员可同时运用航路导航检查基于航路领航的准确性。

  通过对现有空域系统进行若干简要改进,中国民用航空局和空中交通管理局便可设计更安全、更灵活的空域系统,为飞行员提供大量可避开高地势、危险天气和其他交通状况的航路选择。如果中国民用航空局和空中交通管理局允许通用航空用户将罗定和梧州之间的区域视为开放的VFR航空走廊(位于受限区域R-129范围内的区域除外),而不是要求飞机沿着设定的航路飞行,则飞行员可运用多种不同方式导航,包括航位推测、地标领航,或通过沿着航路飞行导航(或综合使用三种方法)。飞行员可选择适合其经验水平、天气条件(考虑风型、端流、能见度和云层)和机载设备的航路。下图显示了可供飞行员考虑的若干航路选择。

  上图显示了两个VFR航路点,一个位于西河明显的转弯处(称为“河湾”),另一个位于德庆(Deching)附近西河与一条蜿蜒小溪的交界处。河湾是一个可很好地加以利用的航路点,因为其邻近受限区域R-129的一角,为罗定-梧州航路上的飞行员提供了确保避开R-129空域的额外方法。对于导航而言,德庆航路点则可有可无,因为其邻近另外两个航路点,且附近不存在飞行员应回避的任何敏感空域。然而,上图仍显示了该航路点,旨在说明VFR航路点的一般用途。

  上述黑色线条说明了该系统下可供飞行员选用的众多航路中的若干航路。例如,离开罗定后,飞行员可:

  往东北方向飞行,目视识别罗定和德庆间的小溪,运用地标领航(也可运用前往VPDCG的GPS导航)沿着小溪飞行;或

  运用推算航行法;根据风型情况,航向大概保持在010和030之间可保证飞机避开受限区域R-129,与西河交汇,并沿着河流飞行,前往梧州。

  就河湾和梧州机场间的VFR航路点而言,飞行员有许多选择。例如,如果机场往东10英里处有雷雨天气,则不宜运用地标领航沿着西河飞行。相反,飞行员可运用GPS导航直接导向机场,或者(如果因雷雨天气影响需进一步避让),在向北转弯之前,向正西方向飞行,可绕开一些高地势,也可进一步远离机场东面的潜在对流天气。

  上述所有场景无论是在航站还是航路环境中,均无需任何程度的空中交通管制。观察和避让及半球高度规则和CTAF足以保证顺利实现间隔。在中国实施的半球规则应标明,从罗定前往梧州向西飞行的飞机的飞行高度应为 600米,而从梧州前往罗定向东飞行的飞机的飞行高度应为900米,以支持垂直间隔。

  对于罗定或梧州机场10英里以内的通信,飞行员可运用每家机场专用的CTAF,播报相对于机场的位置和意图。每次无线电呼叫应运用相同的一般格式:

  再次报告机场名称(如果另一飞行员开始无线电呼叫时转换频率,则可避免不确定性,确定呼叫的是哪家机场):“梧州交通”

  综上所述,报告的所有内容为:“梧州交通,Cirrus B-123,36 号跑道左顺风侧,触地拉升,梧州交通”

  针对两家机场之间的航段,可设立与在罗定和梧州机场使用的不同的第三种CTAF, 该频率(如可称为“西河”)的无线电呼叫可采用相同的格式。例如:

  上述章节介绍的概念旨在呈现中国低空空域发展的初级阶段,从而为通用航空业的发展提供支持。这种阶段性方法可引领中国进入未来的充分发展阶段,在这一发展阶段,所有从航站区域延伸的空域都为非管制空域,通用航空飞机可自由使用合适的空域,具体如上一章(丝翼注:见美国空域系统介绍)所述。中国将开始向美国、加拿大、澳大利亚和南非等拥有高度发达和充分发展的通用航空业的国家看齐。

  随着中国进入低空空域开放的初级阶段,不免有人担心,目前设想的测试区域可能无法为通用航空的发展提供适当的环境,最终将抑制通用航空的长期发展,无法进入充分发展阶段。尽管如本报告所述在低空航空走廊运营VFR 航班是可行的,但是如果这些运营仅限制在 1000 米的空域,则需考虑将面临的许多重大挑战。低空运营影响飞机性能,恶劣天气、地形和端流的避让能力,导航和通信系统的性能,以及雷达等系统的监测能力。以下将介绍各种安全风险和挑战。(丝翼注:本文写于几年前, 最近消息表明中国已认可低空空域为“3000”米以下, 虽然具体划分依然没有公开出台)

  由自然进气式活塞发动机提供动力的飞机的最佳飞行高度为2400-3000米(平均海平面)。在这类高度,飞机可实现最佳油耗和最佳真空速。飞行高度低于上述高度时,由于空气密度较密,会导致真空速降低,飞行相同距离消耗更多燃油。飞行高度超过3000米(平均海平面)时,自然吸气式活塞发动机能够提供的功率输出较小,这也会降低线米以上飞行时,机组人员需要补充供氧,这也是一个考虑因素。

  在低空空域飞行的飞行员几乎没有时间观察和回避地形以及榄杆和塔楼等障碍物。能见度下降时,如出现薄雾,低空飞行则十分危险。飞机与鸟相撞在低空空域同样十分普遍。此外,低空飞行时,飞行员应对发动机故障等空中紧急情况的时间更加有限。现代化单发活塞式飞机的滑翔比为10:1,如果发动机在600米高处发生故障,则飞行员需在6000米的范围内选定紧急降落地点; 如果发动机在3000米高处发生故障,飞行员除了要花时间采取纠正措施准备紧急降落之外,可在约30000米的半径范围内寻找适宜的降落地点。

  中国和美国的领土面积十分接近,中国为970万平方千米,而美国为980万平方千米。然而,两个国家的地形则截然不同。美国大部分大陆地区(几乎占美国整个东部地势较低48个州的2/3)地势平坦,美国落基山脉以东和阿帕拉契山脉以西大部分地区几乎没有任何显著的山脉地形。

  而中国是一个多山的国家,连续的平原很少。没有大型山区的最大连续平原包括:

  新疆塔里木盆地(尽管该地区地势平坦,但由于该地区处于高原沙漠环境,因此不适合通用航空运营)。

  1000米的飞行高度上限限制了避开低云、雾和其他昏暗气候条件的空间。许多情况下,如出现低云,无法进行低空飞行,但VFR飞行可在较高空域进行。航空走廊的概念进一步说明了这种情况,即在1000米的高度限制下,飞机无法在昏暗天气情况下侧向绕行。

  与较高空域飞行相比,通常由于机械和热力学原因,低空飞行将经历更多端流。正如前文所述,中国是一个多山国家,这增加了低空飞行除简单端流以外的其他风险。风速每小时超过20000米时,绕山飞行十分危险。与山岳波天气现象有关的滚轴云会引起严重端流,使飞机难以控制,或受地形影响产生超出轻型飞机爬升能力的下降气流。

  中国大部分地区没有历史风型数据,只有香港天文台发布了历史风型数据,所述风型在广东省沿海地区比较有代表性。涉及区域包括从阳江到汕头的广东沿海有小山丘的地区。香港天文台的数据显示了2011年(可获得数据的最近一年)全年每天的平均风速。

  上图所示,2011年有67天(18%)的时间,平均风速超过20000米/小时,而这期间最大阵风的风速则明显更高。总而言之,平均每周都有一天以上的天气对在山脉地形附近飞行的轻型通用航空飞机构成潜在安全威胁。

  与高度更为适宜的目视导航相比,由于飞行员的视线范围变小,地形特征进入飞行员视野的时间也相应缩短,因此低空目视导航更具挑战性。另外,由于地面无线电导航设备的导航范围缩小,因此受地形影响产生的干扰往往也会降低导航的准确性。通常当飞行员无法确定其位置时,飞行员的首选方法是爬升到导航较好的更高位置,但如果高度上限较低,飞行员也无法进行此项操作。

  在低空空域,保持与ATC或飞行观察员的甚高频通信的能力不及高空空域。为了克服这种局限性,如果要求进行连续的双向通信,则必须安装额外的甚高频输出装置,这会增加开发通信基础设施的成本。此外,在低空空域,甚高频通信和导航系统的范围缩小,雷达、ADS-B和WAMLAT4等监测系统的范围也会缩小,或无法实现可靠覆盖,这就要求进行额外的基础设施投资,导致系统成本增加。

  如果要最大程度减少上述限制,那么低空空域系统应提供高达4000米的巡航高度,而且仅施加很小的横向间隔限制。该系统能大幅度提高VFR飞行员回避危险天气、地形和端流的概率,从而顺利完成计划飞行任务。同时还应设置不同的巡航高度,实现 IFR飞行与VFR飞行的间隔。飞行员可更好地根据飞机性能和主要天气条件选择合适的巡航高度。此外,该系统还可提升通信、导航和监测系统的性能和通用航空运营的整体实用性和多样性,也有助于中国培养一批更加可靠和有能力的飞行员。(北京丝翼航空)

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