郭 衛(wèi) 羅郁蔥

中國(guó)民用航空飛行學(xué)院新津分院 四川 成都 610000

引言

針對(duì)航班運(yùn)輸,終端區(qū)容量評(píng)估方法的研究國(guó)內(nèi)外很早就已經(jīng)開(kāi)展,目前大致可以分為以下幾類：一是基于數(shù)學(xué)計(jì)算模型的方法,二是基于管制員負(fù)荷的方法,三是基于歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的評(píng)估方法[1]。這方面的研究已經(jīng)取得了豐富的成果,但針對(duì)飛行院校訓(xùn)練飛行空域容量評(píng)估的研究卻很少。

訓(xùn)練飛行與航班運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行模式差別很大。無(wú)法直接套用經(jīng)典的評(píng)估方法?，F(xiàn)在,隨著國(guó)內(nèi)民航事業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)飛行員的需求量快速上漲。這就導(dǎo)致各大飛行院校的飛行訓(xùn)練量也逐年遞增,訓(xùn)練空域就變得越來(lái)越擁擠繁忙。因此,針對(duì)訓(xùn)練飛行空域容量的評(píng)估已經(jīng)顯得非常重要。

要得出適合于訓(xùn)練飛行空域的評(píng)估方法,就必須搞清楚其與航班運(yùn)輸之間的區(qū)別,總結(jié)出運(yùn)行特點(diǎn),綜合已有的評(píng)估方法,針對(duì)訓(xùn)練飛行的特點(diǎn),進(jìn)行改進(jìn)。然后找到一個(gè)具有典型特點(diǎn)的訓(xùn)練機(jī)場(chǎng)作為實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。

1 訓(xùn)練飛行的特點(diǎn)

訓(xùn)練飛行的特點(diǎn)可以總結(jié)為：在固定的空域和航線,按照規(guī)定的飛行方法,完成既定的訓(xùn)練科目。與航班運(yùn)輸相比較,最大的不同就是沒(méi)有明顯的進(jìn)離場(chǎng)交通流,而是在劃定的空域內(nèi)和航線上做多機(jī)的、長(zhǎng)時(shí)間的飛行活動(dòng)。

訓(xùn)練飛行一般有相對(duì)比較固定的訓(xùn)練科目,類似于駕校學(xué)車時(shí)的“規(guī)定動(dòng)作”。這些訓(xùn)練科目大致可以總結(jié)為以下幾類：

1.1 本場(chǎng)訓(xùn)練 本場(chǎng)訓(xùn)練顧名思義,就是在訓(xùn)練機(jī)場(chǎng)空域內(nèi)的訓(xùn)練,又可以細(xì)分為目視起落航線、空域科目、DME弧、儀表進(jìn)近程序訓(xùn)練、儀表進(jìn)離場(chǎng)程序訓(xùn)練、目視進(jìn)離場(chǎng)程序訓(xùn)練等。

1.2 航行訓(xùn)練 航行訓(xùn)練指飛機(jī)沿著劃定的航線和規(guī)定的高度飛行,到返航點(diǎn)后按照規(guī)定的方法返回機(jī)場(chǎng)。

1.3 轉(zhuǎn)場(chǎng)訓(xùn)練 轉(zhuǎn)場(chǎng)訓(xùn)練指飛機(jī)從一個(gè)機(jī)場(chǎng)起飛到另一個(gè)機(jī)場(chǎng)落地,然后再返回起飛機(jī)場(chǎng)。

1.4 其他科目 其他一些臨時(shí)的訓(xùn)練科目。

2 容量評(píng)估方法

2.1 基于訓(xùn)練科目的容量上限 針對(duì)訓(xùn)練飛行的特點(diǎn),可以看出,一場(chǎng)飛行訓(xùn)練是由若干個(gè)訓(xùn)練科目組成的。每個(gè)具體的訓(xùn)練科目有著自己相對(duì)固定的飛行方法或飛行軌跡。空域水平范圍、空域垂直范圍還有航線長(zhǎng)度是有限的,那么在最小飛行間隔的約束下,基于每個(gè)訓(xùn)練科目就必然會(huì)有一個(gè)容量上限。

由于起落航線訓(xùn)練為目視自主跟進(jìn)飛行且一般與其他科目在高度上無(wú)飛行沖突,所以本文不予考慮。除空域科目外,其他訓(xùn)練科目的飛行方法、最小水平間隔是固定的,一個(gè)飛行院校大部分機(jī)型可視為同速飛機(jī),相當(dāng)于多架飛機(jī)在一個(gè)劃定的幾何圖形上以相同的速度、規(guī)定的最小水平間隔循環(huán)運(yùn)行。這樣每一個(gè)訓(xùn)練科目的最大容量就很容易計(jì)算。設(shè)該科目的飛行軌跡總長(zhǎng)度為L(zhǎng),最小水平間隔為R,那么最大容量為[L/R],即對(duì)L/R的結(jié)果向下取整。

對(duì)于空域科目,是在已劃定的子空域內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的訓(xùn)練,一個(gè)子空域只允許一架飛機(jī)運(yùn)行,因此空域科目的容量上限為已劃定的子空域數(shù)量。

2.2 針對(duì)整個(gè)訓(xùn)練空域的容量評(píng)估 雖然得出了每個(gè)科目的最大容量,但是這并沒(méi)有考慮他們之間的相互影響,整個(gè)訓(xùn)練空域的最大容量不能只是將其簡(jiǎn)單相加。每個(gè)科目之間的飛機(jī)存在互相穿插,進(jìn)入和退出時(shí)也會(huì)與其他飛機(jī)產(chǎn)生沖突。要想量化這些影響就必須找到可量化的指標(biāo)。眾所周知,所有的管制指揮都必須通過(guò)陸空通話來(lái)實(shí)現(xiàn),所以用通話時(shí)間來(lái)計(jì)算容量是一個(gè)可行的辦法。美國(guó)FAA給出過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)化的扇區(qū)容量的計(jì)算方法：

扇區(qū)容量值=(飛經(jīng)扇區(qū)的平均時(shí)間(分鐘)×60(秒))/36(秒)[2]

此處36秒表示指揮一架飛機(jī)在扇區(qū)內(nèi)的飛行所需要的通話、操作設(shè)備等工作的平均時(shí)間。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn),對(duì)于一所飛行院校,每個(gè)機(jī)組每個(gè)飛行日在一個(gè)訓(xùn)練科目上所需要的時(shí)間是相對(duì)固定的,因此我們可以把飛經(jīng)扇區(qū)的平均時(shí)間看做是每架飛機(jī)每天訓(xùn)練一個(gè)特定科目所需要的平均時(shí)間。這個(gè)在實(shí)際工作中用統(tǒng)計(jì)的方法可以很容易得出。對(duì)于36秒這項(xiàng)數(shù)據(jù),我們空以看成指揮一架飛機(jī)在空域內(nèi)飛行所需要的平均通話時(shí)間,這個(gè)也可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)的方法得出。

2.3 總結(jié) 通過(guò)上述研究可以看出,針對(duì)訓(xùn)練飛行空域容量的評(píng)估必須同時(shí)考慮兩個(gè)方面。一是針對(duì)每一個(gè)具體的訓(xùn)練科目有一個(gè)容量上限,另外整個(gè)訓(xùn)練空域也有一個(gè)容量上限,在運(yùn)行過(guò)程中必須要同時(shí)考慮到這兩個(gè)因素。

3 實(shí)例驗(yàn)證

在國(guó)內(nèi),最大的飛行院校為中國(guó)民用航空飛行學(xué)院,其下屬的各大訓(xùn)練機(jī)場(chǎng)每年都有著相當(dāng)?shù)挠?xùn)練飛行量。其中,自貢基地近年來(lái)飛行量迅速攀升,其訓(xùn)練空域不論水平范圍還是垂直范圍也很大,具有一定的代表性。所以,本文選擇飛行學(xué)院自貢基地為實(shí)例,對(duì)上述方法進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 基于訓(xùn)練科目最大容量的驗(yàn)證 根據(jù)以上方法計(jì)算可得出以下結(jié)果：

(1)空域科目的最大容量為3架；

(2)航行訓(xùn)練的最大容量為3架；

(3)轉(zhuǎn)場(chǎng)訓(xùn)練的最大容量為13架；

(4)儀表進(jìn)近程序的最大容量為7架；

(5)DME弧的最大容量為12架。

3.2 訓(xùn)練空域容量評(píng)估的驗(yàn)證 通過(guò)統(tǒng)計(jì)得出：自貢基地每架飛機(jī)每個(gè)飛行日一個(gè)科目的平均飛行時(shí)間為2.5小時(shí)。每架飛機(jī)在每個(gè)2.5小時(shí)內(nèi)平均需要通話65次,進(jìn)入和退出通話5次,每次通話平均時(shí)間為7秒,那么指揮一架飛機(jī)在空域內(nèi)飛行所需要的平均通話時(shí)間為490秒。套用FAA的公式計(jì)算可以得出,自貢基地訓(xùn)練空域最大容量為18架。

在相關(guān)的研究中,大家普遍認(rèn)可管制員總精力的80%為一個(gè)安全運(yùn)行的限制[3]。所以,自貢基地訓(xùn)練空域的容量警戒線為14架,最大可承受容量為18架。

4 結(jié)論

上述計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行情況基本相符,證明該評(píng)估方法可行。