劉志霖

(中國(guó)民航大學(xué)飛行技術(shù)學(xué)院 天津300300)

1 類精密進(jìn)近概述

國(guó)際民航組織將儀表進(jìn)近類型分為3類(圖1)：精密進(jìn)近(PA)、非精密進(jìn)近(NPA)與類精密進(jìn)近(APV)。其中的類精密進(jìn)近(APV，Approach Procedure with vertical guidance)是指一種擁有水平引導(dǎo)與垂直引導(dǎo)，但是不滿足建立精密進(jìn)近著陸運(yùn)行要求的儀表進(jìn)近程序。類精密進(jìn)近程序主要有 Baro-VNAV APV與SBAS APV兩類：Baro-VNAV APV運(yùn)行通過GNSS提供水平引導(dǎo)，采用氣壓高度提供垂直引導(dǎo)。SBAS APV的水平與垂直引導(dǎo)都依靠 SBAS和GNSS的定位信息。我國(guó)民航主要側(cè)重于采用 Baro-VNAV，而SABS APV在美國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

圖1 儀表進(jìn)近分類Fig.1 Classification of instrument approach

類精密進(jìn)近有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

①類精密進(jìn)近對(duì)地面設(shè)備的需求顯著低于精密進(jìn)近，類精密進(jìn)近可以只依賴于衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，不需要任何地面保障設(shè)備的支持，這便使類精密進(jìn)近具有了精密進(jìn)近難以比擬的經(jīng)濟(jì)性及靈活度[2]。

②類精密進(jìn)近提供下滑道指引，相對(duì)非精密進(jìn)近程序，可提高飛行人員的情景意識(shí)，降低發(fā)生可控飛行撞地事故的風(fēng)險(xiǎn)，有利于提高飛行的安全性。

③類精密進(jìn)近程序可以提供連續(xù)的下滑道，采用類精密進(jìn)近程序進(jìn)行進(jìn)近時(shí)空速，下降率變化幅度顯著小于非精密進(jìn)近程序，飛行路徑也更加平穩(wěn)。這可以顯著降低飛行員下降過程中的操作難度，便于飛行員進(jìn)行更加穩(wěn)定的進(jìn)近，降低工作負(fù)荷，同時(shí)也降低了油耗水平和噪音水平。

④相對(duì)于精密進(jìn)近程序，類精密進(jìn)近程序更加靈活。

由于類精密進(jìn)近采用的實(shí)際上是計(jì)算機(jī)虛擬出的飛行路徑，在進(jìn)近程序的設(shè)計(jì)上具有精密進(jìn)近難以企及的靈活性。類精密進(jìn)近程序可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的需要，靈活地調(diào)整進(jìn)近程序的飛行路徑和下滑角等參數(shù)，便于根據(jù)實(shí)際情況選擇最為便捷、經(jīng)濟(jì)的飛行路徑。

目前類精密進(jìn)近程序在FAA的推廣下已經(jīng)在美國(guó)得到廣泛應(yīng)用。其主要使用的是 SBAS APV的技術(shù)路線。早在2012年，美國(guó)已有超過3000個(gè)類精密進(jìn)近程序，其中約 2/3應(yīng)用于沒有 ILS的跑道端。此外，類精密進(jìn)近在澳大利亞等一些國(guó)家也得到了一定程度的應(yīng)用。

我國(guó)民航正處于 PBN推廣的第二階段，在類精密進(jìn)近方面，主要采用的是Baro-VNAV APV的技術(shù)路線。目前國(guó)內(nèi)一些機(jī)場(chǎng)已經(jīng)率先編制了類精密進(jìn)近程序，類精密進(jìn)近在我國(guó)有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

2 類精密進(jìn)近應(yīng)用于飛行訓(xùn)練的必要性分析

根據(jù)我國(guó) PBN推廣的發(fā)展規(guī)劃，類精密進(jìn)近程序在我國(guó)的推廣勢(shì)在必行，因而作為將來民航業(yè)發(fā)展人才儲(chǔ)備的飛行學(xué)員，應(yīng)該在飛行訓(xùn)練階段對(duì)類精密進(jìn)近這種具有廣闊應(yīng)用前景的飛行技術(shù)具有一定程度的了解。

類精密進(jìn)近應(yīng)用于飛行訓(xùn)練可以顯著降低訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn)。在低能見度和夜間目視參考條件較差的情況下，單純依靠目視進(jìn)近或非精密進(jìn)近對(duì)于飛行經(jīng)驗(yàn)不足的飛行學(xué)員來說難度較大，而類精密進(jìn)近可以顯著提高情景意識(shí)，減少可控飛行撞地的風(fēng)險(xiǎn)，顯著提升飛行安全性。

3 模擬飛行軟件概述

目前相對(duì)較為流行的模擬飛行軟件主要有：XPLANE 11、P3D、FSX。筆者采用 X-PLANE 11軟件進(jìn)行相關(guān)研究。

X-PLANE由Laminar Research于2017年發(fā)布，是目前最為完善和先進(jìn)的模擬飛行軟件之一。不同于 FSX等模擬飛行軟件采用的通過預(yù)定義查表來模擬飛機(jī)飛行性能的方式，X-PLANE 11使用了被稱為葉素理論的空氣動(dòng)力學(xué)模型，可以更加真實(shí)地模擬和還原飛機(jī)的飛行特性。此外，X-PLANE 11能夠真實(shí)地還原真實(shí)世界中的機(jī)型及其機(jī)載設(shè)備，在地景的真實(shí)性以及畫質(zhì)、人機(jī)交互頁面的易用性方面也具有相對(duì)明顯的優(yōu)勢(shì)。

4 利用模擬飛行輔助類精密進(jìn)近訓(xùn)練的可行性和必要性分析

模擬飛行作為一種模擬仿真訓(xùn)練手段，可以便捷、低成本且較為真實(shí)地構(gòu)建飛行環(huán)境和外界條件，在類精密進(jìn)近飛行訓(xùn)練中有重要的應(yīng)用價(jià)值，例如：

①利用模擬飛行軟件提高對(duì)于程序的熟練程度。飛行員可以通過模擬飛行進(jìn)行類精密進(jìn)近程序的模擬仿真練習(xí)，提前熟悉類精密進(jìn)近程序及相關(guān)的操作方法等，提高操作的熟練性，減少差錯(cuò)。同時(shí)對(duì)注意力分配等進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，以便于在真實(shí)的飛行中提高飛行員的注意力分配能力和情景意識(shí)，提升飛行安全性。

②利用模擬飛行輔助飛行訓(xùn)練，成本非常低廉。以常見的模擬飛行軟件為例，XPLANE-11的價(jià)格在200元左右，一套功能相對(duì)完備的模擬飛行搖桿價(jià)格大致在千元以內(nèi)，且模擬飛行軟件的運(yùn)行對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)備的要求并不太高。因此，飛行學(xué)員可以用相對(duì)低廉的成本搭建模擬飛行環(huán)境進(jìn)行練習(xí)[3]。

5 利用 XPLANE-11軟件進(jìn)行類精密進(jìn)近模擬飛行實(shí)踐

筆者采用塞斯納 172(G1000)機(jī)型在 XPLANE-11平臺(tái)進(jìn)行類精密進(jìn)近模擬飛行實(shí)踐，機(jī)場(chǎng)為美國(guó)舊金山國(guó)際機(jī)場(chǎng)，ICAO代碼 KSFO，該機(jī)場(chǎng)有各種類精密進(jìn)近程序。

在模擬類精密進(jìn)近場(chǎng)景中，飛機(jī)起始位置位于初始進(jìn)近點(diǎn)附近，高度 7000ft(2/33.6m)。根據(jù)該類精密進(jìn)近程序和 C172(G1000)機(jī)型標(biāo)準(zhǔn)操作程序，我們?cè)跈C(jī)載航電設(shè)備上設(shè)置飛行程序，成功截獲航向引導(dǎo)與下滑引導(dǎo)，具體操作方法不再贅述。如圖 2所示，截獲航向引導(dǎo)和下滑路徑之后，便可以根據(jù)引導(dǎo)進(jìn)行進(jìn)近，其進(jìn)近方式與顯示方式與精密進(jìn)近相似。根據(jù)引導(dǎo)飛行至決斷高度，選擇繼續(xù)進(jìn)近或按程序復(fù)飛。

圖2 按航向引導(dǎo)與下滑引導(dǎo)飛行至決斷高度Fig.2 Descent to decision altitude with guidance

在實(shí)踐中不難發(fā)現(xiàn)，通過模擬飛行軟件，可以對(duì)類精密進(jìn)近的全過程進(jìn)行相對(duì)完整和真實(shí)的模擬，在過程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)進(jìn)近飛行程序和類精密進(jìn)近 SOP的熟悉，也鍛煉了進(jìn)近過程中的情景意識(shí)和注意力分配能力。同時(shí)也可以感受到模擬飛行對(duì)類精密進(jìn)近理論教學(xué)及飛行訓(xùn)練的輔助作用。

6 結(jié) 語

類精密進(jìn)近是一種具有顯著優(yōu)勢(shì)和巨大應(yīng)用前景的進(jìn)近方式，在我國(guó)民航飛行人才的培養(yǎng)過程中應(yīng)該注重對(duì)這種技術(shù)的培訓(xùn)和應(yīng)用。模擬飛行作為一種低成本、簡(jiǎn)單高效的輔助訓(xùn)練手段，嵌入類精密進(jìn)近的理論和實(shí)踐教學(xué)培訓(xùn)具有重要意義，此種教學(xué)輔助方法應(yīng)該得到相應(yīng)的重視和推廣。