張加林

摘 要：民航吞吐量的增長(zhǎng)，民航飛機(jī)飛行過(guò)程中的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題也日益顯著。傳統(tǒng)梯級(jí)儀表進(jìn)近著陸程序在平飛階段所造成的大氣污染和噪聲污染，嚴(yán)重影響了機(jī)場(chǎng)附近居民的正常生活。文章從終端區(qū)的基本飛行程序入手，通過(guò)分析連續(xù)下降進(jìn)近程序的原理和運(yùn)行過(guò)程，提高航空器進(jìn)近著陸階段的運(yùn)行效率和安全性能，展望了CDA今后的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：儀表進(jìn)近程序（IAP）；連續(xù)下降進(jìn)近（CDA）；連續(xù)下降運(yùn)行（CDO）；節(jié)能減排

安全、舒適、快速、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保是民航運(yùn)輸?shù)奈宕筇攸c(diǎn)，既是民航產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)、發(fā)展的目標(biāo)，也是大型客機(jī)研制成功與否的準(zhǔn)則。

上世紀(jì)六七十年代，美國(guó)航空航天局、德國(guó)漢莎航空公司和英國(guó)航空公司三方合作首次提出連續(xù)下降進(jìn)近程序。最初，連續(xù)下降進(jìn)近的定義是指飛行器在高度6000英尺高度下進(jìn)入下滑道，不包括或最多包括一個(gè)不超過(guò)2海里的水平航段，現(xiàn)如今CDA已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)水平航段。CDA技術(shù)有幾大優(yōu)勢(shì)，包括更小的發(fā)動(dòng)機(jī)推力、更少的推力改變次數(shù)、高下滑航線(xiàn)、著陸整體過(guò)程維持時(shí)間短、排放少和噪音低等。

目前，國(guó)外對(duì)CDA/CDFA的研究和運(yùn)行已進(jìn)入試行驗(yàn)證階段。從2002年開(kāi)始，歐美國(guó)家就開(kāi)始了對(duì)CDA程序的研究。而且，隨著4D飛行器導(dǎo)航技術(shù)的廣泛運(yùn)用，空管效率相比較過(guò)去有了很大提高，CDA技術(shù)也將會(huì)有更光明的發(fā)展前景。

在美國(guó)路易斯維爾國(guó)際機(jī)場(chǎng)的試飛試驗(yàn)中，試驗(yàn)場(chǎng)地選擇了美國(guó)路易斯維爾國(guó)際機(jī)場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)小組由美國(guó)麻省理工大學(xué)研究人員與美國(guó)波音公司的技術(shù)保障人員構(gòu)成，選擇了UPS公司機(jī)隊(duì)的波音757-200和波音767-300作為測(cè)試機(jī)型。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：采用CDA運(yùn)行，每次航班與傳統(tǒng)梯級(jí)進(jìn)近著陸方式相比較，節(jié)約燃料400-500磅，進(jìn)近時(shí)的噪音峰值降低了3.9-6.5分貝，著陸過(guò)程中氮氧化物排放量減小了30%，進(jìn)近程序的持續(xù)時(shí)間最多一次實(shí)驗(yàn)減少了147秒。除此之外，法國(guó)民航局也開(kāi)展了類(lèi)似實(shí)驗(yàn)，2008年在馬賽普羅旺斯機(jī)場(chǎng)31R跑道進(jìn)行了CDA程序試飛測(cè)試，航空器分別采用傳統(tǒng)梯級(jí)下降和CDA，對(duì)比兩次發(fā)動(dòng)機(jī)推力、運(yùn)行的高度、平均速度、噪聲水平等具體數(shù)值，取得了類(lèi)似的結(jié)果?？梢?jiàn)，CDA在各方面相比較傳統(tǒng)進(jìn)近方式優(yōu)勢(shì)明顯。

除了上述試飛試驗(yàn)得出的環(huán)境污染、噪聲污染方面的數(shù)據(jù)之外，立足于空中交通管制的CDA運(yùn)行研究也在歐美等航空發(fā)達(dá)國(guó)家相繼展開(kāi)。馬庫(kù)斯·本杰明·羅澤爾于在2008年5月發(fā)表的《對(duì)于連續(xù)下降進(jìn)近航線(xiàn)中的速度優(yōu)化》一文中表示，目前CDA技術(shù)開(kāi)展與推廣的最大瓶頸在于：空管人員無(wú)法精確的預(yù)測(cè)航跡，目前各國(guó)空域流量日益增大狀況下，對(duì)于CDA的安全運(yùn)行有所顧忌，但如果能夠精確預(yù)測(cè)航跡，管制員就能合理調(diào)控，避免航空器間的沖突發(fā)生。馬庫(kù)斯·本杰明·羅澤爾還提到，目前的解決途徑之一就是將4D航跡廣泛推廣，深入研究。

這里的航空器4D航跡是指，航空器的3D空間位置，加上飛行時(shí)間，形成一個(gè)4維立體式的空中航跡。該技術(shù)在機(jī)載飛行管理系統(tǒng)（FMS）、流量管理系統(tǒng)、空管自動(dòng)化系統(tǒng)中均有應(yīng)用，但存在一些不足。由于航空器在使用傳統(tǒng)進(jìn)近程序時(shí)，飛行路徑不連續(xù)，且在終端區(qū)內(nèi)飛行速度和高度變化比較大，因此飛行航跡預(yù)測(cè)精度較差，且航跡預(yù)測(cè)過(guò)程較復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)。研究表明，通過(guò)構(gòu)建基本飛行數(shù)學(xué)模型來(lái)預(yù)測(cè)4D航跡， 可以提高航跡預(yù)測(cè)精度和效率。

通過(guò)飛行數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)航跡，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算，得出下降頂點(diǎn)和ETA等數(shù)據(jù)，4D航跡預(yù)測(cè)系統(tǒng)將ETA通報(bào)給管制員，以便管制員提前調(diào)整落地時(shí)間，確保安全運(yùn)行的前提下，還能保證靈活的調(diào)控時(shí)間間隔、下降時(shí)限。2008年，SAS公司在斯德哥爾摩阿蘭達(dá)國(guó)際機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了4000次4D航跡運(yùn)行，減少240噸燃油消耗，減少了756噸的廢氣排放。美國(guó)納沃斯公司對(duì)此做了更進(jìn)一步的研究，研究證實(shí)了若將CDA程序結(jié)合4D航跡運(yùn)行，理論上能比二者分別運(yùn)行節(jié)約更多的燃油和時(shí)間，而且廢氣排放量也大大減少。

相比之下，國(guó)內(nèi)的CDA的研究還處于起步階段，目前主要是理論階段的研究。中國(guó)民航局飛行標(biāo)準(zhǔn)司（簡(jiǎn)稱(chēng)飛標(biāo)司）在2008年對(duì)CDA的飛行方法、飛行程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。國(guó)內(nèi)的一些民航方面專(zhuān)家和學(xué)者也對(duì)于CDA這一新興進(jìn)近著陸程序進(jìn)行了研究，并提出了自己的看法，通過(guò)對(duì)比國(guó)外試行情況，對(duì)我國(guó)的CDA發(fā)展前景做出的大膽的預(yù)測(cè)和評(píng)估。

通過(guò)國(guó)外CDA試飛試驗(yàn)可以看出，實(shí)施CDA程序，不僅能夠減輕管制員和飛行員的工作負(fù)擔(dān)，而且節(jié)約了燃油，縮短了整個(gè)過(guò)程的時(shí)間，降低了噪音，減少了排放，提高了運(yùn)行效率。以發(fā)展的眼光看，CDA程序具備良好安全性能、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)必然的發(fā)展趨勢(shì)。文章以天津?yàn)I海國(guó)際機(jī)場(chǎng)為試驗(yàn)機(jī)場(chǎng)，依照符合要求的CDA程序設(shè)計(jì)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)研究4D航跡算法，建立CDA進(jìn)近程序的數(shù)學(xué)模型，為CDA技術(shù)的最終投入運(yùn)行積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持。

國(guó)內(nèi)外CDA的發(fā)展現(xiàn)狀，從終端區(qū)航空器的基本飛行程序機(jī)飛行原理出發(fā)，并結(jié)合飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)學(xué)科知識(shí)，分析了CDA與現(xiàn)行儀表著陸程序相比的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。結(jié)合我國(guó)民航發(fā)展實(shí)際情況，得出以下結(jié)論：

（1）采用CDA技術(shù)能夠很好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減少機(jī)場(chǎng)周邊居民受到的噪音困擾；

（2）數(shù)學(xué)模型較為復(fù)雜，程序操作難度較大；

（3）飛行員的工作負(fù)荷增加；

（4）難以繪總下滑曲線(xiàn)；

（5）CDA實(shí)際運(yùn)行對(duì)導(dǎo)航設(shè)備的精密程度要求高，對(duì)各項(xiàng)設(shè)備要求較高；

（6）4D導(dǎo)航在國(guó)內(nèi)的發(fā)展亟待大力實(shí)施。

實(shí)施CDA著陸程序，發(fā)展飛機(jī)的4D導(dǎo)航技術(shù)，這將大大提高飛行安全和效率，降低機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)成本，節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)“綠色機(jī)場(chǎng)”。

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