陳 琳 ，張 序，劉雪濤 ，周冠宇，黃宇豐，徐 馳

（1.中國民航大學空中交通管理學院，天津 300300；2.中國國際航空股份有限公司 a.運行控制中心西南分控中心飛行簽派室；b.運行控制中心西南分控中心計劃監(jiān)控室；c.西南分公司成都飛行部，成都 610202）

中國西部開發(fā)工作的推進過程中在高原地區(qū)建設(shè)了一大批機場，這些機場多處于山地高原地帶，表現(xiàn)出了凈空環(huán)境差、氣候復雜多變、備降場不易控制等問題，因此航班的運行控制要求極高。面對著越來越多的高原航線，伴隨而至的安全壓力也越來越大，而進行高原航線航路性能分析是確保飛行安全的一個重要方面。本文通過對典型的高原航線航路進行全面系統(tǒng)的了解，歸納總結(jié)出一套標準合理的方法，從而達到對高原航線在單發(fā)飄降程序上的優(yōu)化分析。

1 高原運行政策

公司高原運行是在公司一般運行的基礎(chǔ)上，考慮到高原地區(qū)地形特殊、氣象條件反復無常、飛機性能衰減、可用機場少、設(shè)備工作受限、保障能力不足、運行控制難度大、特殊情況處置困難以及對人體生理影響大等特點，為了提高高原運行安全管理能力，有效地為公司運行安全服務(wù)，根據(jù)民航規(guī)章要求制定的特殊運行政策[1]。其總體原則是：制定特殊訓練程序、選拔優(yōu)秀運行人員、嚴格運行標準程序、選擇優(yōu)勢飛機運行、實施有效運行控制，不斷為提高公司安全運行品質(zhì)，努力實現(xiàn)高原機場平穩(wěn)安全飛行提供全力保障。

高原復雜機場的運行，民航局CCAR－121部（《大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規(guī)則》）、《航空承運人高原機場運行管理規(guī)定》及《國航特殊運行手冊（高原部分）》等相關(guān)文件的內(nèi)容主要是對機組、飛機和參與運行的人員進行了限制和要求。而具體對運行簽派人員而言，在高原簽派放行時，必須確認飛機適航狀況、機組人員資格、氣象條件、航行通告、起飛油量、平衡配載等方面符合特定高原航線、高原機場的運行限制等內(nèi)容要求。

2 拉薩機場自然環(huán)境及氣候特點

2.1 地形特點

拉薩機場位于雅魯藏布江河谷，東西長約42 km，南北寬6～9 km，南北山腳之間寬僅為3～4 km。四周環(huán)山，海拔均在5 000 m以上，東端凈空稍好，西端較差。機場南側(cè)有拉薩—澤當公路，北側(cè)有雅魯藏布江。位于27R跑道五邊約7.5 n mile的橫條山高度為3 800 m，對進近影響較大。

2.2 氣象特點

本機場氣象特點為春風、夏雨、秋晴、冬干。干季（11月～次年4月）多東、西大風，常帶有揚沙或者浮塵，影響本場能見度，上午多東風下午多西風。時有低云出現(xiàn)，有時還伴有降水、降雪。早晚溫差大，河灘氣流變化明顯，在動力亂流和熱力亂流的綜合影響下飛行常伴有中度以上顛簸和風切變；雨季（6～9月）多對流云和雷陣雨，尤以傍晚到夜間為盛，全年降水量幾乎集中在此季。地面多吹東風，能見度較好[2]。

航路上常有中度以上的顛簸，時有雷雨和積冰現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.3 通訊導航特點

航路上受地形影響，VHF的通訊有效距離受限，注意使用HF通訊；拉薩機場不提供機場通播服務(wù)；拉薩27號跑道為ILS和VOR進近；09號為目視進近，VOR/DME受山區(qū)地形影響指示不穩(wěn)定，飛行中注意觀察。

2.4 拉薩機場運行的特殊性

由于拉薩地區(qū)特殊的地理環(huán)境和惡劣的天氣條件，大大增加了航空公司在成都—拉薩的運行難度。據(jù)機場和航線的基本條件，總的來說可概括為兩大、兩不足、三高、三復雜[3]。分別是對人體生理影響較大，特情處置難度大（兩大）；通訊能力不足導航性能不足，保障能力不足（兩不足）；機場海拔高度高，運行標準高，航線最低安全高度高（三高）；地形條件復雜，氣象條件復雜，進離場程序復雜（三復雜）。

3 分析目的

3.1 發(fā)動機失效飄降分析目的

當飛機在飛行過程中發(fā)生發(fā)動機空中停車時，剩余的發(fā)動機推力不足以維持適當?shù)难埠剿俣群推胶庾枇Γ瑱C組在空中最好的處置方法就是下降飛行高度，到一個合適的高度層，在此高度層滿足飛機的可用推力不低于所需推力，以便飛機能夠及時的改平飛行。然而，在高原地區(qū)飛行時，受航路安全高度因素的限制，無法下降到太低的高度上飛行，這就要求航空公司必須制定出飛機在高原機場飛行過程中出現(xiàn)發(fā)動機失效的飄降應急處置程序。

3.2 客艙釋壓供氧分析目的

航空公司在運行高原復雜機場航線時，必須評估飛機在高原航線運行時最不利情況發(fā)生客艙釋壓后是否能夠下降到海拔高度3 000 m（不需要使用機載氧氣系統(tǒng)為人體供氧的高度）或以下，以確保飛機在飛至適宜的機場著陸的過程中機載氧氣能夠滿足旅客供氧要求，保證旅客的生命安全。

4 航路相關(guān)及飄降程序綜合分析

4.1 影響飄降的因素

飛機重量對飄降凈航跡有較大的影響，飛機重量越重，飄降凈航跡越低，飄降凈升限越小，越障能力越差，如表1所示。

表1 A319-115機型飛機重量對應的凈升限Tab.1 Net ceiling corresponding with relevant weight of A319-115

發(fā)動機失效時飛機的巡航高度對于飄降凈航跡有較大的影響，但對于凈改平高度幾乎沒有影響，如圖1所示。

外界溫度越高，發(fā)動機推力越小，飛機飄降凈航跡越低，飛機凈升限越小，相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 A319-115機型不同ISA偏差對應的飄降凈升限Tab.2 Net ceiling corresponding with different ISA deviation of A319-115

高空風對飄降凈改平高度沒有影響，對飄降凈航跡有一定影響。順風使相同高度的水平距離增加，更有利于越障，相關(guān)的分析如圖2所示。

飛機在高原航線航路中發(fā)動機失效通常選擇最小阻力速度（綠點速度），以獲得盡量高的飄降凈航跡，數(shù)據(jù)分析如表3所示。

4.2 高原運行飄降程序設(shè)計

由于西部地區(qū)高原航線航路沿線地形復雜，航路安全高度很高，航程遠，備降機場稀少，客艙釋壓后所需供氧時間長，飛機的全發(fā)飛行高度與一發(fā)失效的高度相差很大，因而必須檢查飄降和供氧問題。且航線的飄降和供氧必須根據(jù)《大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規(guī)則》（CCAR-121-R4）、《民用飛機運行的儀表和設(shè)備要求》（AR93001R2）以及總局飛標司咨詢通告《飛機航線運營應進行的飛機性能分析》的航線運行要求進行分析[4]。由于飄降和供氧分析較復雜，工作量較大，合理的分析策略十分必要，下面給出航線分析的策略。

表3 A319-115機型飄降速度對改平高度的影響

CCAR121.191渦輪發(fā)動機驅(qū)動的飛機航路性能限制（一臺發(fā)動機不工作）規(guī)定，渦輪發(fā)動機驅(qū)動的飛機不得超過某一重量起飛。在該重量下，航路凈飛行軌跡數(shù)據(jù)應當符合下列兩項要求之一：①在預定航跡25 km（13.5 n mile）范圍內(nèi)的所有地形和障礙物上空至少300 m（1 000 ft）的高度上有正梯度，并且在發(fā)動機失效后飛機要著陸的機場上空450 m（1 500 ft）的高度上有正梯度。②凈飛行軌跡允許飛機允許由巡航高度繼續(xù)飛到可以按照本規(guī)則第121.197條要求進行著陸的機場，能以至少600 m（2 000 ft）的余度垂直超越預定航跡兩側(cè)各25 km（13.5 n mile）范圍內(nèi)所有地形和障礙物。且在發(fā)動機失效后飛機要著陸的機場上空450 m（1 500 ft）的高度上有正梯度[5]。按照CCAR121.191的要求，建議分析策略如下。

4.2.1 結(jié)構(gòu)起飛重量對應的最低安全高度

按照計劃航路走向，使用高/低空航線圖檢查確定航路最低安全高度，與計劃使用機型的結(jié)構(gòu)限制的最大起飛重量對應的一發(fā)失效凈升限進行比較，由于任何航班實際起飛重量不可能超過此結(jié)構(gòu)起飛重量，隨著飛行燃油的消耗，飛機重量越來越輕，所以使用結(jié)構(gòu)起飛重量對應的一發(fā)失效凈升限最小而且最保守，若航路最低安全高度小于或等于結(jié)構(gòu)起飛重量對應的一發(fā)失效凈升限，則該機型在該航線任意一點一發(fā)失效后均能滿足安全超越航路地形障礙物要求[6]。

4.2.2 預計最大起飛重量對應的最低安全高度

若航路最低安全高度大于起飛重量對應的一發(fā)失效凈升限，則進一步測算計劃使用機型在該航線上預計的最大起飛重量，由于預計最大起飛重量已考慮到該航線起降機場性能分析表中最低溫度情況下性能限制的最大允許起飛、著陸重量、航線起飛油量、備份油量、商載能力等因素的影響，即預計最大起飛重量對應的一發(fā)失效凈升限最小而且最保守，若航路最低安全高度小于或等于預計最大起飛重量對應的一發(fā)失效凈升限，則該機型在該航線任意一點一發(fā)失效后也能滿足安全超越航路地形障礙物要求[7]。圖3為成都—拉薩航路的最低安全高度剖面。

4.2.3 航路分段安全高度或航路地形高度超障能力

若航路最低安全高度大于預計最大起飛重量對應的一發(fā)失效凈升限，則使用高/低空航線圖進一步確定航路分段安全高度，以縮小分析計算范圍減少工作量。對應特殊航路地形，則進行地圖作業(yè)（1∶50萬地形圖以能滿足航路地形障礙物的檢查和讀取），確定航路安全高度剖面后，選擇一個或幾個一發(fā)失效飄降的關(guān)鍵點，并考慮航線高空風和溫度的影響，利用性能軟件或飛行手冊計算相關(guān)機型的一發(fā)失效飄降的凈航跡，檢查超障能力。

4.2.4 計劃使用機型不能滿足飄降超障時的建議

若一發(fā)失效后找不到安全改航（或逃逸）方案，則說明計劃使用機型在該航線上不適航，解決辦法一是減輕飛機起飛重量，提高超障能力，但應考慮對商載的影響；二是更換機型。

4.3 成都—拉薩航線航路地形障礙物數(shù)據(jù)

1）成都—拉薩的航班向成都方向飛行時關(guān)鍵障礙物，見表 4、圖 4。

（2）成都—拉薩的航班向拉薩方向飛行時關(guān)鍵障礙物，見表 5、圖 5。

（3）全部障礙物，見圖6。

4.4 飄降凈航跡與航路最低安全高度關(guān)鍵點位置

4.4.1 成都—拉薩方向的關(guān)鍵點確定

該航路需要確定兩個關(guān)鍵的航路點，分別為：關(guān)鍵點A，發(fā)動機在關(guān)鍵點A一發(fā)失效后返回成都機場，飛機的凈航跡正好能夠滿足越障的要求。關(guān)鍵點B，發(fā)動機在關(guān)鍵點B一發(fā)失效后繼續(xù)飛往拉薩機場，飛機的凈航跡正好能夠滿足越障的要求，飛行剖面如圖7所示。

表4 成都到拉薩的航班向成都方向飛行時關(guān)鍵障礙物Tab.4 Key obstruction when flying from Lhasa to Chengdu

表5 成都—拉薩的航班向拉薩方向飛行時關(guān)鍵障礙物Tab.5 Obstruction when fly from Chengdu to Lhasa

4.4.2 拉薩—成都方向的關(guān)鍵點確定

拉薩—成都方向同樣根據(jù)要求選取兩個關(guān)鍵點，分別為：關(guān)鍵點A，發(fā)動機在關(guān)鍵點A一發(fā)失效后返回拉薩機場，飛機的凈航跡正好能夠滿足越障的要求。關(guān)鍵點B，發(fā)動機在關(guān)鍵點B一發(fā)失效后繼續(xù)飛往成都機場，飛機的凈航跡正好能夠滿足越障的要求，飛行剖面如圖8所示。

4.4.3 關(guān)鍵點（決斷點）優(yōu)化

當往返航段的關(guān)鍵點范圍有重疊時，為了方便機組操作，應盡量把往返航段的關(guān)鍵點位置統(tǒng)一。經(jīng)過分析，成都到拉薩的航班在距成都817 km后才可向拉薩飄降。對于成都到拉薩的航班向成都的飄降，同樣可計算得到向成都飄降的關(guān)鍵點在距成都1 244 km處。結(jié)合考慮兩個點，可確定成都到拉薩的航班飄降關(guān)鍵點（決斷點）為：單發(fā)飄降返航?jīng)Q斷點為LEDIM，過該點繼續(xù)飛往拉薩，未過該點返航成都，座艙釋壓決斷點為P232，過該點繼續(xù)飛往拉薩，未過該點則返航成都，如圖9所示。

5 客艙釋壓供氧分析

當飛機出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞、空調(diào)/增壓系統(tǒng)故障（包括客艙壓力控制器故障、空調(diào)組件故障、發(fā)動機引氣故障等）都會導致客艙釋壓的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，中國民航自2005年1月—2006年6月共發(fā)生與客艙壓力有關(guān)的事件16起，其中巡航階段7起，爬升階段8起，起飛階段1起，原因包括客艙增壓系統(tǒng)故障、設(shè)備冷卻供氣風扇異常、貨艙門上部封嚴條損壞和脫落、登機門出現(xiàn)裂縫等。

5.1 確定A319-115機型氧氣面罩數(shù)量及氧氣瓶壓力

以A319-115機型為例，旅客座位128個，客艙乘務(wù)員座位6個?？紤]到有攜帶嬰兒的旅客及氧氣面罩出現(xiàn)故障等原因，通常氧氣面罩的安裝數(shù)量大于旅客座位數(shù)。在計算氧氣量時，根據(jù)CCAR-25.1447（C）的規(guī)定，氧氣面罩的總數(shù)至少要超出座位數(shù)的10%。因此，在計算氧氣量時，氧氣面罩數(shù)量按照下面的公式計算：客艙旅客座位總數(shù)×110%+客艙乘務(wù)員座位數(shù)。對于A319-115機型來說，按照147個氧氣面罩進行分析計算。

A319-115機型氧氣系統(tǒng)安裝了6個氧氣瓶，在標準條件下氧氣瓶最大瓶壓1850PSI可提供的氧氣量為116.9 ft3，可供旅客和客艙乘務(wù)員使用的氧氣量為105 ft3。

氧氣量（1 600 Pa）=氧氣量（1 850 Pa）×1 600 Pa/1850Pa-5.97ft3=105ft3×0.8649-5.97ft3=84.84 ft3=2402（L）

6個氧氣瓶（1 600 Pa）共可提供14 412升氧氣。其中5.97 ft3（100 Pa）是為確保氧氣壓力調(diào)節(jié)器能正常工作的最小壓力，不可使用的部分。

5.2 航路最低安全高度確定關(guān)鍵點最大氧氣剖面

本航路上確定兩個關(guān)鍵點，分別如下：

關(guān)鍵點A，飛機在關(guān)鍵點A發(fā)生客艙釋壓后飛往成都機場，機載氧氣正好用完，也就是說關(guān)鍵點A是滿足旅客供氧要求且距成都最遠的點。關(guān)鍵點B，飛機在關(guān)鍵點B發(fā)生客艙釋壓后飛往拉薩機場，機載氧氣正好用完，也就是說關(guān)鍵點B是滿足旅客供氧要求且距拉薩最遠的點，如圖10所示。

選擇關(guān)鍵點A至B間的中點，作為客艙釋壓決斷點。通過迭代計算，確定出滿足旅客用氧要求的最小巡航速度。319-115機型執(zhí)行成都—拉薩航線客艙釋壓的決斷點距離成都435 n mile，客艙釋壓后使用緊急下降模式，最小下降速度0.78M/300 kt，備降成都機場巡航高度21 000 ft，備降拉薩機場巡航高度25 000 ft，機載氧氣量限制的最小巡航速度310 kt。分析的模型剖面如圖11所示。

6 結(jié)語

本文結(jié)合高原運行手冊與簽派放行知識，初步地完成了在成都至拉薩航線中的簽派放行研究。其中重點研究了一發(fā)失效情況下的飄降程序和客艙釋壓的分析，通過系統(tǒng)的研究分析與實際數(shù)據(jù)結(jié)合，進行了成都至拉薩高原航線的單發(fā)飄降程序和客艙釋壓模型的建立，建立的模型能夠較好的用來解決單發(fā)飄降問題。同時，在現(xiàn)有文獻的基礎(chǔ)上，結(jié)合航路具體相關(guān)數(shù)據(jù)，得到相關(guān)的運行操作。

[1] 黃儀方，肖煥權(quán).高原重要機場航班延誤的氣象因素分析[J].高原山地氣象研究，2009（2）：37-39.

[2] 何光勤，羅鳳娥，馬志剛.簽派程序與方法[M].重慶：西南交大出版社，2004.

[3] 張 序，王 凌，徐 馳.淺析我國高原機場運行的地面及空勤特殊保障[J].成都航空職業(yè)技術(shù)學院學報，2011（4）：59-61.

[4] 吳勁松.淺析高原機場及航線的飛機性能管理[J].中國民航學院學報，2005，2（6）：33-38.

[5]許培貞.高原機場的復雜天氣與航空氣象服務(wù)[J].空中交通管理，2004（5）：36-40.

[6] 羅鳳娥，盧元龍.高原機場簽派放行策略研究[J].桂林航天工業(yè)高等?？茖W校學報，2011，4（64）：461-462.

[7] 蔡良才，鄭汝海，種小雷，等.高原機場飛機起飛著陸滑跑距離測試分析[J].空軍工程大學學報，2000，1（2）：4-7.