張 序，黃宇豐，陳 琳，周 川，譚 力，侯 勇，陳 彬

(1.中國國際航空股份有限公司 a.運(yùn)行控中心西南分控中心;b.培訓(xùn)部西南分部，成都 610202；2.中國民用航空大學(xué) 空中交通管理學(xué)院，天津 300300；3.中國國際航空股份有限公司西南分公司 成都飛行部，成都 610202)

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22分鐘化學(xué)氧氣在烏魯木齊高原航段的應(yīng)用

張 序1a，1b，黃宇豐1a，陳 琳2，周 川1a，譚 力3，侯 勇3，陳 彬3

(1.中國國際航空股份有限公司 a.運(yùn)行控中心西南分控中心;b.培訓(xùn)部西南分部，成都 610202；2.中國民用航空大學(xué) 空中交通管理學(xué)院，天津 300300；3.中國國際航空股份有限公司西南分公司 成都飛行部，成都 610202)

對(duì)國航在西南區(qū)域執(zhí)行烏魯木齊航線一般高原航線和平原航線進(jìn)行了對(duì)比和分析，總結(jié)氧氣改裝以后運(yùn)行一般高原航段烏魯木齊航線的優(yōu)勢(shì)，并分析目前國航機(jī)組在執(zhí)行一般高原航段運(yùn)行過程中申請(qǐng)直飛X18航路的優(yōu)勢(shì)所在，最后以國航某日航班實(shí)際的運(yùn)行情況為案例，著重分析了22分鐘化學(xué)氧氣系統(tǒng)飛機(jī)在烏魯木齊航線高原航段運(yùn)行的運(yùn)行控制方式。

化學(xué)氧氣；座艙釋壓；高原航線；運(yùn)行控制

我國西部地區(qū)和西北部地區(qū)分布了大量的山脈，部分山脈的海拔高度超過4 000 m。如果按照一般的飛機(jī)氧氣供氧，這些航線在執(zhí)行過程中將無法滿足座艙釋壓情況下的緊急下降高度，必須選擇繞飛其他區(qū)域滿足相關(guān)的需求。部分公司在成功運(yùn)行了西部的高原復(fù)雜機(jī)場(chǎng)后，將以前高原機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的方式運(yùn)用到高原航線的運(yùn)行，最明顯的就是成都—烏魯木齊航線。在前期文獻(xiàn)中，在氣象方面楊洪儒就“烏魯木齊機(jī)場(chǎng)大霧近36年出現(xiàn)時(shí)間的分布特征及不均勻性”進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析[1]，張利平和胡建軍分別就烏魯木齊機(jī)場(chǎng)的強(qiáng)雷暴[2]和強(qiáng)沙塵[3]天氣進(jìn)行了分析。在管制方面蘭青就“烏魯木齊管制區(qū)雷達(dá)監(jiān)控條件下的程序管制”[4]進(jìn)行了論述，陳建偉就“區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)在烏魯木齊機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用”[5]進(jìn)行了研究，姜江則在“烏魯木齊機(jī)場(chǎng)雷暴的特點(diǎn)與飛行管制”[6]一文中將烏魯木齊分管制程序進(jìn)行了分析。在機(jī)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)方面，秦華亮通過建模的形式完成了論文“模型預(yù)測(cè)新疆烏魯木齊地窩堡國際機(jī)場(chǎng)客流的方法和效果分析”[7]，趙麗莉則在“南航烏魯木齊航空中轉(zhuǎn)旅客資源開發(fā)戰(zhàn)略探析”[8]一文中分析了機(jī)場(chǎng)在中轉(zhuǎn)旅客方面的經(jīng)濟(jì)性和戰(zhàn)略發(fā)展。但是，綜合來看針對(duì)烏魯木齊航線簽派放行和監(jiān)控方面的研究基本為空白，本文就是針對(duì)供氧方面的特點(diǎn)對(duì)烏魯木齊航線的簽派放行進(jìn)行的研究。烏魯木齊航線分為平原運(yùn)行的北線和高原航線的南線，本文就該特點(diǎn)做出較為詳細(xì)分析和解讀。

1 高原航線的定義及特點(diǎn)

1.1 高原航線的定義

中國國際航空股份有限公司對(duì)高原航段的定義是指航路最低安全高度在4 300 m(14 000 ft)及以上的航段；高原航線是指包含高原航段的航線[9]。

1.2 高原航線的特點(diǎn)

1.2.1 航路安全高度高、對(duì)飛機(jī)性能要求高

高原航線運(yùn)行因受地形影響造成航路最低安全高度高，以拉薩航線為例：在昌都以東的航路安全高度為6 336 m，昌都以西為7 470 m，飛機(jī)在航路上發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)失效后飛機(jī)的飄降性能和客艙釋壓后飛機(jī)的供氧能力都必須滿足高原航線飛行的特殊要求，飛機(jī)的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)需根據(jù)高原運(yùn)行的要求特別制定。

1.2.2 航路天氣復(fù)雜、飛行限制多

西部高原航線因受西南暖濕氣流和西風(fēng)急流影響，云系多，雨量充沛，云中雷暴和結(jié)冰現(xiàn)象明顯，空氣對(duì)流強(qiáng)烈，空中顛簸強(qiáng)烈，高空急流常常伴有中度以上的顛簸，而氣象雷達(dá)受航路地形回波的影響，反射波干擾大，影響了飛行人員對(duì)實(shí)際天氣情況的判斷，增加了繞飛難度。高原航線受地形影響和空管在飛行高度、飛行間隔、繞飛距離等方面的特殊限制，也給飛機(jī)運(yùn)行帶來更多的困難。

1.2.3 通訊導(dǎo)航設(shè)施少、有效工作范圍受限

高原航線主要在山區(qū)飛行，航路上的無線電通訊干擾大、信號(hào)弱，時(shí)常出現(xiàn)雜音或者失真，通訊較為困難，經(jīng)常需通過中轉(zhuǎn)臺(tái)、插轉(zhuǎn)臺(tái)、飛機(jī)之間相互轉(zhuǎn)報(bào)，或通過高頻通訊等方式與地面管制取得聯(lián)系。高原航線上導(dǎo)航設(shè)備較少，指示誤差較大。航站區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)航設(shè)備由于地形影響會(huì)出現(xiàn)信號(hào)屏蔽或假信號(hào)現(xiàn)象。

1.2.4 特殊情況的處置程序復(fù)雜

在高原航線飛行中如果發(fā)動(dòng)機(jī)失效，往往需要實(shí)施飄降程序。在實(shí)施飄降時(shí)，需根據(jù)飛機(jī)與航路發(fā)動(dòng)機(jī)失效折返點(diǎn)的位置關(guān)系，做出改航、返航或繼續(xù)飛向指定機(jī)場(chǎng)的決定。當(dāng)飛機(jī)因客艙釋壓緊急下降時(shí)，飛行人員需根據(jù)不同航線特點(diǎn)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的航線客艙釋壓應(yīng)急操作程序。

1.2.5 航路備降機(jī)場(chǎng)少，運(yùn)行控制難度大

某些高原航線在起飛機(jī)場(chǎng)和目的地機(jī)場(chǎng)之間可供使用的備降機(jī)場(chǎng)很少，對(duì)于某些機(jī)型甚至沒有備降機(jī)場(chǎng)，在運(yùn)行時(shí)往往使用起飛機(jī)場(chǎng)作為其備降機(jī)場(chǎng)；簽派放行時(shí)還經(jīng)常受備降機(jī)場(chǎng)天氣因素的制約，運(yùn)行控制難度較大。運(yùn)行中當(dāng)發(fā)生特殊情況如：失火等，要求飛機(jī)盡快著陸時(shí)，機(jī)組決策和處置的難度非常大。

2 高原航路飛行操作的總體要求

針對(duì)多山地地形，在涉及航路通常使用飛越山區(qū)的最小越障余度(MOC)，并在AIP中說明，但在沒有可用資料的地方，可使用表1的余度，如果選擇的巡航高度或飛行高度是在接近計(jì)算的最低安全高度，最大標(biāo)高超過900 m(3 000 ft)的地形距飛機(jī)在19 km(10 nmi)以內(nèi)。針對(duì)終端區(qū)，強(qiáng)風(fēng)與多山地形相結(jié)合，由于白努力影響能產(chǎn)生大氣壓的本地變化，特別發(fā)生在風(fēng)向橫穿山脊和山梁，進(jìn)行正確的計(jì)算是不可能的，但是理論研究已經(jīng)表明高度表誤差如表1所示(機(jī)長判斷地形、風(fēng)向和風(fēng)速的結(jié)合是否需要對(duì)其進(jìn)行修正)。

表1 多山地區(qū)的余度

3 22分鐘化學(xué)氧氣系統(tǒng)飛機(jī)的烏魯木齊航線分析

3.1 成都出港烏魯木齊平原航線分析

根據(jù)航班運(yùn)行過程中實(shí)際監(jiān)控的運(yùn)行軌跡，可以看到，成都-烏魯木齊航班使用平原航線飛行的航路為“ZUUU JTG B330 GOBIN W66 NUKTI B215 HMI W99 FKG B215 URC”，這樣的運(yùn)行過程，飛機(jī)不需要22 min的氧氣改裝就可以滿足航班在座艙釋壓過程中的需求。

3.2 成都出港烏魯木齊高原航段分析

根據(jù)航班運(yùn)行過程中實(shí)際監(jiān)控的運(yùn)行軌跡，可以看到，成都-烏魯木齊航班使用高原航線飛行的航路為“ZUUU JTG B330 XIXAN W565 ZGC H137 ELBAD G470 QTV W99 FKG B215 URC”，通過表2分析，航班受到高原山脈的影響，航班實(shí)際運(yùn)行過程中需要考慮到座艙釋壓的飄降程序[10]，因此需要考慮飛機(jī)的氧氣改裝。根據(jù)氧氣配量進(jìn)行座艙釋壓分析，制作座艙釋壓預(yù)案，若不能制作出釋壓預(yù)案，則需考慮增加氧氣量，考慮飛機(jī)的氧氣改裝。根據(jù)實(shí)際航路，烏魯木齊航線受到山脈影響的航段在“XIXAN W565 ZGC H137 ELBAD”，具體情況如表2所示。

表2 烏魯木齊航線受山脈影響情況匯總

在正常情況下，A320客機(jī)從11 600 m巡航高度下降至4 000 m以下安全高度，機(jī)艙內(nèi)壓力和氧氣恢復(fù)正常，需要約19 min的時(shí)間[11]。而此時(shí)飛機(jī)的位置一般處于山區(qū)，地理?xiàng)l件復(fù)雜，航線最低安全高度是7 026 m，且超出了雷達(dá)覆蓋范圍，一舉一動(dòng)都得依據(jù)傳統(tǒng)的程序管制手段。因此，烏魯木齊航班在此情況下更多地采取了改航的方案，在航路上不同坐標(biāo)位置采取不同的決斷點(diǎn)和不同的改航備降方式[12-13]，如圖1所示。

采用階梯障礙物篩選法確定航線上的關(guān)鍵障礙物，將飛機(jī)飄降性能數(shù)據(jù)剖面與障礙物高度進(jìn)行比較，移動(dòng)一發(fā)失效點(diǎn)，并根據(jù)不同位置飛機(jī)的實(shí)際重量迭代計(jì)算，確定精確的決策關(guān)鍵點(diǎn)，并給出飛行機(jī)組可操作的飄降程序[14-15]，因此，本文所涉及到的烏魯木齊的座艙釋壓的緊急下降的剖面圖如圖2所示。

將圖3的簡化為表格說明如表3所示。

圖1 空客飛機(jī)22分鐘供氧烏魯木齊航線改航示意圖

航段客艙釋壓供氧程序備降場(chǎng)JTA-ELBAD緊急下降到航路最低安全高度,沿航路視機(jī)型和剩余燃油情況選擇飛往蘭州、銀川或西寧機(jī)場(chǎng);或視機(jī)型選擇緊急下降到20000FT或“網(wǎng)格最低安全高度”,向南撤離原航路,并保持該高度直接飛向蘭州或西寧機(jī)場(chǎng)。蘭州、西寧、銀川ZGC-DNH方案1ZGC-ELBAD以西156NM:緊急下降到航路最低安全高度,沿航路視機(jī)型和剩余燃油情況選擇飛往蘭州、銀川或西寧機(jī)場(chǎng);蘭州、銀川、西寧決斷點(diǎn):ELBAD以西156NMELBAD以西156NM-DNH:緊急下降到航路最低安全高度,沿航路視機(jī)型和剩余燃油情況選擇飛往敦煌、嘉峪關(guān)、哈密或?yàn)豸斈君R機(jī)場(chǎng)。敦煌、哈密、嘉峪關(guān)、烏魯木齊ZGC-DNH方案2(向北撤離)ZGC-DNH:緊急下降到“網(wǎng)格最低安全高度”,向北撤離到X55或X19航路,再緊急下降到航路最低安全高度,沿航路視機(jī)型和剩余燃油情況選擇飛往嘉峪關(guān)、敦煌、哈密、烏魯木齊、蘭州或銀川機(jī)場(chǎng)。敦煌、哈密、嘉峪關(guān)、烏魯木齊

圖2 22分鐘供氧系統(tǒng)飛機(jī)烏魯木齊航線高原航段客艙失壓緊急下降剖面示意圖

3.3 成都出港烏魯木齊航線對(duì)比分析

經(jīng)分析后，將烏魯木齊航班南北線進(jìn)行航路重疊以后可以明顯看出南線雖然受到了山脈的影響，但是從航路距離上來看明顯縮短，節(jié)約了飛行時(shí)間和實(shí)際的油量消耗，該部分的對(duì)比詳細(xì)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 A320機(jī)型(國航西南分公司22分鐘化學(xué)氧氣系統(tǒng)飛機(jī))執(zhí)行成都出港烏魯木齊平原航線和高原航段對(duì)比分析

注：按照6 000元/噸的燃油油價(jià)計(jì)算。

3.4 成都出港烏魯木齊航線申請(qǐng)直飛X18航路分析及優(yōu)勢(shì)

烏魯木齊航班的實(shí)際運(yùn)行過程中蘭州情報(bào)區(qū)的航行通告對(duì)航班運(yùn)行的影響是比較大的，國航西南分公司在運(yùn)行過程中根據(jù)實(shí)際情況，根據(jù)航行通告的實(shí)際情況執(zhí)行航班的機(jī)組有時(shí)會(huì)在空中向管制部門申請(qǐng)執(zhí)飛X18航路，將原有計(jì)劃的“OMBON B330 XIXAN W565 ZGC H137 ELBAN”航段申請(qǐng)變更為實(shí)際飛行的“OMBON X18 XNN H174 ELBAD”具體航路如圖3、表5所示。使用X18航路還可以將以前6 081 m的航路最低安全高降低到5 624 m，安全裕度進(jìn)一步提升[16]。

圖3 成都出港烏魯木齊高原航線申請(qǐng)直飛X18航路示意圖

航班號(hào)飛機(jī)類型飛行日期航線直飛起點(diǎn)直飛終點(diǎn)直飛區(qū)域CA4151A3202014-4-26CTU-URCELBADGAOOMBON-ELPAN-IKISI-XIXAN-ZGC-P242-ELBAN計(jì)劃距離/km實(shí)際距離/km節(jié)約距離/km節(jié)約時(shí)間/min計(jì)劃耗油/kg實(shí)際耗油/kg節(jié)約油量/kg節(jié)約成本/元583510736184015223181908

注：按照6 000元/噸的燃油油價(jià)計(jì)算。

在目前國航夏秋航班計(jì)劃表中，A320飛機(jī)每月執(zhí)行上述航線往返班次約328班，若全部申請(qǐng)使用X18航路，每月可累計(jì)減少飛行距離23 944 km，節(jié)約飛行時(shí)間1 968 min和燃油85 280 kg，僅節(jié)約燃油成本一項(xiàng)可達(dá)61萬元/月。若按照A320小時(shí)成本4.6萬元計(jì)算，平均每班節(jié)約飛行時(shí)間6 min，每月可節(jié)約成本：328*4.6*6/60=150萬元。通過國航QAR解析系統(tǒng)1-4月實(shí)際執(zhí)行X18航路的航班統(tǒng)計(jì)來看，共計(jì)571班次執(zhí)行X18航路，節(jié)約成本260多萬元。預(yù)計(jì)全年可節(jié)約成本在700萬以上。

4 烏魯木齊航線運(yùn)行控制案例分析

眾所周知，烏魯木齊航班的運(yùn)行主要是受到了蘭州情報(bào)區(qū)通告影響較大，由于成都出港的烏魯木齊航班可以選擇南線和北線的飛行，因此國航西南分公司因?yàn)榻?jīng)濟(jì)性的考慮優(yōu)先選擇南線飛行，當(dāng)受到通告的影響較大是考慮使用北線飛行。本文以國航西南分公司2014年4月23日CA4151(成都—烏魯木齊)航班為案例進(jìn)行，航班信息如下：

航 班 號(hào)：CA4151

航 線：成都—烏魯木齊

機(jī) 尾 號(hào)：B6915

機(jī) 型：A320

班表起飛：07:20(北京時(shí)間)

班表落地：11:00(北京時(shí)間)

通 告 號(hào)：C0478/14

通告內(nèi)容：下列航路(線)段高度在8900M(含)-10700M(含)之間禁航：

①H112航線(敦煌VOR(DNH)-NUKTI)段；

②B215航線(NUKTI-嘉峪關(guān)(CHW)-雅布賴VOR(YBL))段；

③W66航路(NUKTI-額濟(jì)納旗VOR(JNQ))段；

④以雅布賴VOR(YBL)為中心半徑100 km范圍內(nèi)航段。

有效時(shí)間：2014年4月24日09:00-11:00(北京時(shí)間)

根據(jù)航班放行的流程首先評(píng)估了該通告對(duì)“成都—烏魯木齊”航線影響的航段，分析后該航路受影響的航段分別為“B330 YBL-GOBIN”和“W66 NUKTI-JNQ”。經(jīng)分析，在該時(shí)間段內(nèi)，如果使用南線飛行，CA4151航班飛行將受到限制，經(jīng)過該區(qū)域的時(shí)候需要采取更高的飛行高度層或者備降，要避開限制區(qū)域航班只能采取推遲起飛時(shí)間的方式，如果采取北線飛行航班的運(yùn)行將避開受限制的區(qū)域，因此航班放行采取了北線飛行，簽派員和機(jī)長確認(rèn)后共同簽字放行了航班。

5 結(jié)論

5.1 航班南線飛行的意義和優(yōu)勢(shì)

利用飛機(jī)本身22分鐘供氧的優(yōu)勢(shì)，將烏魯木齊航班的運(yùn)行由原來的“ZUUU JTG B330 GOBIN W66 NUKTI B215 HMI W99 FKG B215 URC”改變?yōu)椤癦UUU JTG B330 XIXAN W565 ZGC H137 ELBAD G470 QTV W99 FKG B215 URC”，最明顯的優(yōu)勢(shì)就是減少了飛行的距離，縮短了飛行的時(shí)間，可以減少燃油的消耗和增加飛機(jī)的利用率，在一定程度上增加一架飛機(jī)在24 h內(nèi)的計(jì)劃航段的數(shù)量。另一方面，采用高原航線的飛行避開了航路擁堵的平原航線，減少了航班流控情況的發(fā)生，提高了公司運(yùn)行的正常性、服務(wù)品質(zhì)和減少了航班地面等待的油耗，也是公司節(jié)能減排的成果之一。

5.2 烏魯木齊航線X18航路運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)

眾所周知，空中的飛機(jī)是沿著預(yù)先安排好的特定航路有條不紊地飛行的。這些特定的飛行航線是由“飛行管制一號(hào)規(guī)定”預(yù)先劃設(shè)好的，包含航路飛行、地方航線飛行、臨時(shí)航線飛行等。其中，臨時(shí)航線的使用在民航的空中交通運(yùn)輸中具有巨大的實(shí)用價(jià)值。不僅對(duì)保障飛行安全，緩解繁忙機(jī)場(chǎng)和干線航路空中流量壓力的意義重大，而且同時(shí)也具備巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以縮短航距，減少航班的運(yùn)行時(shí)間，大大降低航空公司的運(yùn)營成本。

X18航路OMBON-XNN航段距離407 km，航路最低安全高度5 520 m，裝載氧氣瓶供氧系統(tǒng)的飛機(jī)執(zhí)行成都-新疆境內(nèi)機(jī)場(chǎng)一線的航班申請(qǐng)使用該航路可減少飛行距離73 km，節(jié)約飛行時(shí)間約6 min，但由于航路安全高度限制，在京昆大通道調(diào)整前無合適的改航路線，無法制定該航段飄降供氧程序，國航裝載22分鐘化學(xué)氧氣系統(tǒng)的320等機(jī)型卻一直不能使用該臨時(shí)航線，目前正式開始使用后節(jié)能和減少飛行時(shí)間的優(yōu)勢(shì)凸顯。

[1]楊洪儒.烏魯木齊機(jī)場(chǎng)大霧近36年出現(xiàn)時(shí)間的分布特征及不均勻性分析[C].第31屆中國氣象學(xué)年會(huì)—S2短期氣象預(yù)測(cè)理論、方法與技術(shù).北京：中國氣象學(xué)會(huì)，2014：11-03.

[2]張利平.烏魯木齊國際機(jī)場(chǎng)一次強(qiáng)雷暴天氣分析[J].中國民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)，2007(6)：12-16.

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[5]陳建偉.區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)在烏魯木齊機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用[J].空中交通管理，2011(2)：14-16.

[6]姜江.烏魯木齊機(jī)場(chǎng)雷暴的特點(diǎn)與飛行管制[J].空中交通管理，2001(5)：28-30.

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[8]趙麗莉.南航烏魯木齊航空中轉(zhuǎn)旅客資源開發(fā)戰(zhàn)略探析[J].空運(yùn)商務(wù)，2010(23)：19-22.

[9]中國國際航空股份有限公司.特殊運(yùn)行手冊(cè)(高原運(yùn)行)[S].北京：中國國際航空股份有限運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)部，2008.

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(責(zé)任編輯：吳萍 英文審校：劉紅江)

The application of 22-minute chemical oxygen supply upon the platean route to ZWWW

ZHANG Xu1a,1b，HUANG Yu-feng1a，CHEN Lin2，ZHOU Chuan1a,TAN Li3,HOU Yong3,CHEN Bin3

(1a.Southwest Sub-control Center,Operation Control Center,1b.Training Department of Southucst,Air China Limited,Chengdu 610202,China；2.Air Traffic Management College，Civil Aviation University of China,Tianjin 300300,China；3.Chengdu Flying Department,Southwest Branch,Air China Limited,Chengdu 610202,China)

This thesis makes an analysis on the schedule flights whose destination is ZWWW from Air China Southwest,and then,takes a comparison between the plateau route segment and the plain part,finds the advantages of operating plateau-leg in Urumqi airline with the aircraft equipped with a 22-minute chemical oxygen system and applying for the X18 route for the normal airlines.Finally with the case study of a certain day′s operation of Air China,the paper analyzes the plateau-leg operation control of Urumchi airlines by aircraft with a 22-minute chemical oxygen system.

chemical oxygen;cabin decompression;plateau airlines;operation control

2014-08-02

天津市高等教育學(xué)會(huì)“十二五”教育科學(xué)規(guī)劃研究課題(項(xiàng)目編號(hào)：125y065)；中國國際航空股份有限公司西南分公司2015年科技創(chuàng)新課題(項(xiàng)目編號(hào)：2014-409-10)

張序(1982-)，男，四川簡陽人，助理工程師，主要研究方向：航班的運(yùn)行控制與精細(xì)化放行、駕駛艙資源管理，E-mail:dispctu@126.com。

2095-1248(2015)02-0085-06

V355

A

10.3969/j.issn.2095-1248.2015.02.017