尹志峰

摘要：為了防止飛機在空中發(fā)生危險接近或者碰撞，國際民航組織對飛行中各種間隔做了詳細的規(guī)定，包括了VFR飛行，IFR飛行，機場終端區(qū)飛行，航路飛行，進離場飛行等各個階段。尾流間隔是其中一個非常重要的飛行間隔。它是基于經(jīng)驗的規(guī)定，相當大程度上保證了飛行安全，但是隨著航班量的增加，加上各種航空技術的進步，使得人們不得不通過尋求減小許多間隔標準來滿足航空運輸?shù)男枨蟆１疚闹荚谕ㄟ^對尾流的形成及消散進行一個簡要分析，然后列出目前國內(nèi)外的通用尾流間隔標準，并對縮小尾流間隔技術進行展望。通過這些既有的技術和標準，得出縮小尾流間隔技術的重要性和前景。

關鍵詞：管制；尾流間隔；飛機

1.尾流的形成

尾流的形成是飛機獲得升力的同時形成的。由空氣動力學可知當三維機翼產(chǎn)生升力的同時，下翼面的壓強高于上翼面，在兩個翼尖處的氣流就會由下翼面繞過翼尖流到上翼面，同時仍具有相對向后流動的速度，結果是在兩個機翼后方形成兩個漩渦，漩渦中的氣流一邊旋轉(zhuǎn)一邊向后流動，并且兩個漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。同時由于漩渦之間的誘導作用和重力原因，漩渦形成后一邊旋轉(zhuǎn)擴散，一邊以一定速度下降，兩個漩渦中心間距約為翼展的70-90%。在低湍流、較為穩(wěn)定的大氣中，尾渦在下降擴散的過程中中心間距幾乎不變，而在低高度有側(cè)風和地面效應的作用，則有變化。

2.尾流對飛行安全的具體影響

2.1 尾流的流場分布

通過查閱有關空氣動力學資料，得出尾流形成的流場具體的分布特點，如下圖

在兩個尾渦中心點之間形成一個下洗區(qū)，而在外側(cè)形成上洗區(qū)。結果是在飛機的兩個翼尖之內(nèi)形成了額外的下洗速度，在兩個翼尖外側(cè)產(chǎn)生了額外的上洗速度。得知這一流場分布規(guī)律后便可知道尾流對后面跟進飛機的具體影響了。如下圖：

如圖，假設有三架飛機A、B、C分別從圖中所示的位置和方向進入尾流流場，分別代表三種典型的情況：橫向穿越整個流場、縱向進入尾流的下洗區(qū)以及縱向進入尾流的中心區(qū)。首先，A機橫穿整個流場的時候，首先受到流場外側(cè)的上洗氣流的抬升作用，到達尾渦中心區(qū)的時候，機頭和機尾分別受到下洗氣流和上洗氣流的作用，產(chǎn)生縱向的俯仰運動。在通過中心區(qū)后，又立刻受到相反的下洗氣流的下壓作用，很快的，當A機繼續(xù)再穿過另一個尾渦中心區(qū)后，又受到外側(cè)的上洗氣流的抬升作用，其結果是導致A機在短時間內(nèi)突然出現(xiàn)大幅度的顛簸，機翼載荷發(fā)生突變，輕者使飛行操縱困難，旅客不適，重者可能導致機體結構破壞；當B機縱向進入尾流的下洗區(qū)是，將受到下洗氣流的下壓作用，這意味著B機在短時間內(nèi)會突然的掉高度，這種高度的損失是不可預見的。如果是在高空飛行時，這種影響不大，并且有足夠的高度裕度讓飛行人員來重新調(diào)整和恢復；而在起飛和著陸階段，出現(xiàn)這種掉高度的情況有可能是災難性的；比如說在最后進近著陸階段，飛機已經(jīng)是處于低高度、低速度、低動力的狀態(tài)，其機動能力相當小，一旦突然損失高度，幾乎沒有足夠的時間和能力進行調(diào)整，很有可能低于最后進近航道上的超障高度而造成飛行事故；同樣的，起飛階段下洗氣流會抵消飛機的爬升率，也會造成相似的后果。當C機縱向進入尾渦中心時，由于一邊是上升氣流一邊是下洗氣流，C機的兩側(cè)機翼會受到大小相同，方向相反的作用力，形成滾轉(zhuǎn)力矩；這種滾轉(zhuǎn)力矩將使飛機在短時間內(nèi)產(chǎn)生大幅度的橫滾。飛行實驗表明，重型寬體機所形成的尾流流場十分強烈，當小型機不慎進入尾渦中心區(qū)時，很容易產(chǎn)生90度以上的滾轉(zhuǎn)。而這種大幅度滾轉(zhuǎn)是會嚴重掉高度，比B機的情況要嚴重的多，如果在進近過程中發(fā)生這種情況將是災難性的后果。

2.2尾流的規(guī)避

尾流的強度是由產(chǎn)生尾流航空器的重量、速度和翼展決定。當航空器是重型、低速且光潔構型運行的航空器，此時尾流最強。實現(xiàn)表明，與產(chǎn)生尾流的航空器在相同高度或者其下900英尺（274.2m）以下不會遭遇尾流。因此，后面的航空器可以通過在前機的飛行軌跡上來避開尾流。

航空器的尾流行為特征，這將幫助飛行員想象到尾流的位置，從而采取規(guī)避措施。尾流最開始的下降率有經(jīng)典的理論描述：下降率由產(chǎn)生尾流的航空器的重量、飛行速度和翼展決定，通常，渦流以300到500英尺每分鐘的速率下降，持續(xù)約30秒時間。在飛行軌跡以下從500到900英尺之間，下降率繼續(xù)減小最終接近0。在前機飛行軌跡的同一高度或者以上飛行是避免尾流的最好方法。保持1000英尺以上的垂直間隔，從前機飛行軌跡下方穿越前機也被認為是安全的。

在進近和起飛時，尾流下沉到飛行軌跡以下直到進入地面效應。此時，渦流下降速度減小且向兩側(cè)移動。通常，尾流的下降會停在距地面大約二分之一翼展高度（B747約50-100英尺）。在這個高度以下，尾流不會完全形成集中的渦流而且尾流中的渦流也被減弱。因此，湍流的高度減小，但是在接地區(qū)對航空器仍有影響。

2.3尾流的消散

尾流的消散過程是十分復雜的，而且受大氣條件的影響。一、大氣湍流對尾流產(chǎn)生粘性力。這些力將耗散尾流的能量，從而減小尾流的強度。尾流越重，消散的越快。（浮力、尾流的不穩(wěn)定性）。

2.4目視尾流規(guī)避程序

同一跑道在更大航空器之后著陸，保持在最大航空器的最后進近飛行軌跡上或者上面。注意前機的接地點，如果跑道長度允許，在前機接地點更遠處接地。

近距平行跑道，在更大航空器后著陸。考慮到尾流可能移動到落地跑道，保持在更大航空器最后進近的飛行軌跡上或者上面飛行。注意前機的接地點。

同一跑道，在一個比后機更大的起飛航空器后著陸。注意更大航空器的抬輪點。在前機抬輪點前著陸。

在更大航空器起飛后起飛。注意更大航空器的抬輪點。等待，不要開始起飛滑跑。除非抬輪點將在更大航空器抬輪點前。爬升到更大航空器上方。繼續(xù)爬升到更大航空器的爬升軌跡以上，直到轉(zhuǎn)彎無尾流后。避免隨后的航向在前面更大航空器后面和下面穿越前機。

當在執(zhí)行低高度進近、復飛、通場的重型航空器起飛或者著陸時，確保后機在起飛或者著陸前至少有2分鐘的間隔。

3.尾流間隔標準

3.1 國際民航組織尾流間隔標準

在我國的尾流間隔標準中，額外增加了幾條：

航空器在進行訓（熟）練飛行連續(xù)起飛時，除后方航空器駕駛員能保證在高于前方航空器航徑的高度以上飛行外，其尾流間隔時間應當在現(xiàn)行標準基礎上加1分鐘。

在正側(cè)風風速大于3/秒時，起飛和著陸航空器之間的尾流間隔時間不得少于1分30秒，

混合起降尾流間隔：

1）前機著陸，后機起飛

基本無影響

2）前機起飛，后機著陸

從尾流特點知道，在靜風或正側(cè)風小于3m/s的條件下，前機起飛時產(chǎn)生的尾流沿跑道中心線向兩側(cè)擴散衰竭。因此，通常大家認為，前機起飛離地時著陸后機只要還未到?jīng)Q斷高度即可給落地許可。只要著陸后機能正常落地，就不用考慮兩機間尾流間隔了。但當正側(cè)風大于3m/s時，即側(cè)風大于尾流的側(cè)移速度時，前機的尾流就可能被吹到后機的運動軌跡上，這時就產(chǎn)生了潛在的危險。因此，86號令規(guī)定此時起飛和著陸的航空器尾流間隔不得小于1分30秒

3）前機起飛，后機復飛

前機起飛，后機復飛后兩機都應視為起飛飛行。此時尾流間隔標準就應采用起飛尾流間隔標準。因此在實際工作中，在考慮尾流間隔標準時，要考慮到這一情況的存在。

4.尾流間隔縮減技術

4.1 基于動態(tài)預測的尾流間隔縮減技術

由于ICAO的尾流間隔是基于經(jīng)驗制定的，缺乏理論基礎，在大多數(shù)氣象條件下都過于保守。而另一方面，尾流的消散和傳輸隨氣象條件不同而有很大變化。而且，即使相同的機型序列由于狀態(tài)的不同，其最小尾流間隔標準可能就不一樣，如長途飛行的B747，飛行重量大大減輕的情況下，產(chǎn)生的尾流情況肯定也不一樣。因此，根據(jù)不同的條件預測尾流的消散和傳輸，就能夠在多數(shù)氣象條件下縮減尾流間隔。將此類尾流間隔縮減技術稱為基于動態(tài)預測的尾流間隔縮減技術。

4.2 尾流告警系統(tǒng)（WVWS）

尾流告警系統(tǒng)（WVWS）是由DFS于20世紀90年代初在法蘭克福機場開發(fā)的。法蘭克福機場有兩條平行跑道，25L和25R，因為尾流間隔而不能獨立運行，限制著空港容量。WVWS首先用數(shù)理統(tǒng)計的方法對機場上空的風進行統(tǒng)計和預測。然后通過建立回歸模型，預測進近航空器產(chǎn)生尾渦的擴散及側(cè)向傳輸位置，基于預測數(shù)據(jù)，確定危險時間；最后，根據(jù)危險時間的不同，計算出預計尾渦最大運輸距離，據(jù)此從三種備選的進近程序中提供最優(yōu)選擇，作為建議提供給管制員。

此外還有法國的間隔管理預測系統(tǒng)（SYGE），還有美國航天局開發(fā)的航空器尾渦間隔系統(tǒng)（AVOSS）

5.結論

隨著尾流間隔研究的深入，結合實際情況，合理的修改尾流間隔標準，進行尾流間隔縮減的實際合理的運用。國內(nèi)的研究者應根據(jù)綜合國外先進的尾流縮減技術的理念和方法，結合我國國情進行深入研究，想必不就得將來，尾流縮減技術能夠在國內(nèi)各大機場實際運用，在保障安全的基礎上，進一步提升空中交通效率。

參考文獻

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[5]中國民用航空空中交通管理規(guī)則，P16-18

（作者單位：中國民用航空江蘇空管分局）