航空器縮減尾流間隔運(yùn)行的可行性探究

摘 要：歐洲于2007年提出了航空器尾流重新分類(lèi)（RECAT）的概念，通過(guò)重新計(jì)算各類(lèi)別組合下的安全間隔，在確保安全水平不降低的情況下提出了縮減運(yùn)行間隔的標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)研究歐洲尾流重新分類(lèi)技術(shù)的工作原理、優(yōu)勢(shì)和設(shè)計(jì)方法，結(jié)合國(guó)內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及中國(guó)民航運(yùn)行特點(diǎn)探究了該技術(shù)航空器縮減尾流間隔運(yùn)行應(yīng)用的可行性，并通過(guò)舉例說(shuō)明此次實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：航空器尾流;重新分類(lèi);安全間隔;標(biāo)準(zhǔn)

1 航空器尾流

1.1 航空器尾流定義

任何航空器都會(huì)在空氣中產(chǎn)生尾流，就像船在水中航行時(shí)掀起波浪和渦流。航空器尾流是透明不可見(jiàn)的。民航航班運(yùn)行必須在前后客機(jī)之間保持安全尾流間隔，防止后機(jī)進(jìn)入前機(jī)尾渦流場(chǎng)引起俯仰、滾轉(zhuǎn)、失速等危險(xiǎn)情況[1]。

2.1 航空器尾流間隔

航空器尾流間隔是機(jī)場(chǎng)容量的重要限制因素之一，歐洲民航制定了基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)。旨在提高機(jī)場(chǎng)容量和效率，增加跑道吞吐量，現(xiàn)行航空器尾流間隔將航空器按照最大起飛重量來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，進(jìn)而給出不同類(lèi)別組合下的航空器尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)[2]。

在空中流量不大時(shí)，尾流間隔無(wú)關(guān)緊要。但隨著空中流量的持續(xù)增長(zhǎng)，相對(duì)保守的尾流間隔標(biāo)可能會(huì)在一定程度上限制了機(jī)場(chǎng)的容量提升，造成了不必要的航班延誤及航班等待[3]。

2 航空器尾流重新分類(lèi)技術(shù)

歐洲于2007年提出了航空器RECAT的概念，在綜合考慮飛機(jī)重量、翼展、速度、展弦比等參數(shù)的基礎(chǔ)上，將航空器重新分成六類(lèi)，通過(guò)重新計(jì)算各類(lèi)別組合下的安全間隔，在確保安全水平不降低的情況下提出了縮減運(yùn)行間隔的標(biāo)準(zhǔn)[4]。

RECAT-EU對(duì)重型、中型進(jìn)行了細(xì)分，因此航班的間隔有所縮減，同時(shí)考慮到輕型飛機(jī)遭遇尾流后安全風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)上又適度增加了這類(lèi)組合下的間隔。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，機(jī)場(chǎng)在實(shí)施RECAT-EU后，可提升機(jī)場(chǎng)容量，改變了高峰時(shí)段的分布情況，縮短起降隊(duì)列中的等待時(shí)間[5]。

我國(guó)民航局于2015年出臺(tái)了相關(guān)策略。該策略明確了航行系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃的總體目標(biāo)與基本原則。針對(duì)尾流間隔縮減技術(shù)研究方面，民航局空管協(xié)同中國(guó)民航大學(xué)開(kāi)展在我國(guó)推廣應(yīng)用RECAT技術(shù)可行性的研究、實(shí)施條件、建議方案以及機(jī)型分類(lèi)指標(biāo)與安全間隔計(jì)算方法[6]。

隨后民航局在廣州機(jī)場(chǎng)和深圳機(jī)場(chǎng)開(kāi)展尾流再分類(lèi)管制實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)將分三個(gè)階段：第一階段是啟動(dòng)廣州機(jī)場(chǎng)和深圳機(jī)場(chǎng)的RECAT實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，采用RECAT-CN標(biāo)準(zhǔn);第二階段是鞏固并擴(kuò)大范圍。擴(kuò)大實(shí)施對(duì)象范圍至國(guó)內(nèi)外全部航空公司的航空器;第三階段是引入規(guī)章開(kāi)展試運(yùn)行。根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)運(yùn)行情況，結(jié)合飛行、管制實(shí)際運(yùn)行需求，將RECAT-CN引入現(xiàn)有民航規(guī)章，明確實(shí)施條件，在國(guó)內(nèi)主要繁忙機(jī)場(chǎng)開(kāi)展RECAT試運(yùn)行工作[7]。

3 縮減尾流間隔運(yùn)行方法

采用RECAT方法縮減尾流間隔運(yùn)行的幾個(gè)步驟如下：

3.1 建立一個(gè)具有來(lái)源可追溯性的數(shù)據(jù)平臺(tái)

通過(guò)大量收集飛機(jī)機(jī)型特性數(shù)據(jù)、尾跡數(shù)據(jù)、尾渦消散數(shù)據(jù)、最終進(jìn)近速度剖面進(jìn)入數(shù)據(jù)平臺(tái)，完成對(duì)各類(lèi)飛機(jī)最大著陸重量、翼展、展弦比等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)整理，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析建立相關(guān)模型。

3.2 制定合理的尾流間隔安全指標(biāo)

通過(guò)合理選取尾流間隔安全指標(biāo)，根據(jù)選定的機(jī)型，完成各機(jī)型組合下安全指標(biāo)的計(jì)算，同時(shí)確定可接受的最低安全標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 嚴(yán)重度指標(biāo)度量

以安全指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，根據(jù)前期收集的相關(guān)飛行試驗(yàn)活動(dòng)的數(shù)據(jù)，分析計(jì)算各機(jī)型組合在不同間隔距離下的尾渦強(qiáng)度，驗(yàn)證尾渦遭遇嚴(yán)重度指標(biāo)的合理性，其中嚴(yán)重程度指標(biāo)的制定需要得到多個(gè)專家組認(rèn)可[8]。

3.4 最小安全間隔計(jì)算

根據(jù)確定的最低安全標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算的各機(jī)型組合在不同間隔距離下的遭遇嚴(yán)重程度結(jié)果，完成各機(jī)型最小安全間隔的計(jì)算。

3.5 航空器重新分類(lèi)及完善

根據(jù)對(duì)各機(jī)型最小安全間隔的分析，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，完成機(jī)型的分類(lèi)，并不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善。

3.6 仿真預(yù)測(cè)和評(píng)估

對(duì)調(diào)整后的尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)，判斷其提升效果，同時(shí)完成安全性分析。

3.7 建立可靠的安全案例

綜合安全案例，同時(shí)根據(jù)實(shí)踐試飛情況，為重新分類(lèi)方法和結(jié)果提供安全保證，提供結(jié)構(gòu)化論據(jù)和支持證據(jù)和參考。

4 結(jié)論與展望

本文通過(guò)對(duì)RECAT技術(shù)的介紹和應(yīng)用方法分析，表明該方法是一種具有高可行性的實(shí)踐性的縮減尾流間隔運(yùn)行的方法。

開(kāi)展RECAT研究可打破歐美在的RECAT技術(shù)應(yīng)用和安全性測(cè)試評(píng)估方面的封鎖，走出適應(yīng)我國(guó)民航發(fā)展的航空器重新分類(lèi)技術(shù)，同時(shí)加快新技術(shù)的研究和實(shí)際應(yīng)用，提高科學(xué)生產(chǎn)力，創(chuàng)造相應(yīng)的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：龔立平，男，籍貫臺(tái)山，民族漢，本科學(xué)歷，就職于中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局，郵編510406，職稱：初級(jí)工程師，從事于機(jī)場(chǎng)管制區(qū)空中交通指揮工作，主要研究：廣州市白云機(jī)場(chǎng)縮減尾流間隔的可行性研究。