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“边少小”机场:容易被忽视的可控撞地风险

 2021-08-17 19:22:38 来源:民航资源网 作者:刘蔚然  [投稿排行榜]

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      中国民航仍然处于朝阳阶段,目前拥有238个民用机场,每年新增投产6-8个机场,还有数十个军用机场升级为军民合用型机场。平均每天要引进一架飞机,千万级机场日趋饱和,许多航线航班要往中西部机场、“边少小”机场、复杂机场转移,而这些机场由于基础薄弱、投资不足,导航设施设备都非常简陋,大多以非精密进近的导航方式保障航班运营。据了解,这些机场中由于非公布或者程序周期原因,不少机场仅能提供非精密进近程序甚至连基础的导航数据库都没有,每次进离场,都需要飞行员人工地一个一个设置定位点,输入式差错风险比较大。即使是大型机场,也在不断地改扩建,比如新修跑道、联络道和滑行道以及新迁新建导航设施设备,不停航施工衍生带来的风险不可小觑。按照PBN(基于性能的导航)路线图要求,2016年后不少机场都开始推行PBN程序,从实际效果看,短时间内RNP APCH(所需导航性能进近程序)还无法完全替代传统的非精密进近。统计还表明,进近着陆阶段的时间虽然只占从起飞到降落整个航班飞行过程的4%,但在此期间发生的事故却占到49%。大多数航空器的进近飞行事故都发生在仅距着陆跑道19千米(约10海里)以内的跑道延长线上。在这些事故中,非精密进近FAF点(最后进近定位点)至接地这一小段发生事故的风险概率是精密进近的七倍以上,可以说是对安全威胁风险度最高的一个阶段。

      1.“边少小”机场运行风险

      这两年来,我国中小机场的新开航的数量和吞吐量增长很快。自2011年揭阳潮汕机场之后,近7年间我国新增运输机场近60个,全部是旅客吞吐量200万以下的中小机场,而且在未来很长一段时间内,中小机场依然是机场增量的主力军。另一方面,这些机场的客运吞吐增长量也远高于国内平均水平。个别机场的旅客年增长率甚至达到了350%。

      通过民航安全数据来看,“边少小”机场除了安全运行保障能力低于全国机场平均线外,其不安全事件发生率高出全国机场均值30%以上。中小机场很多问题都是共性的,一方面这些机场大多位置相对偏僻,主要集中在西部和北部地区,地形复杂,天气多变。这类机场导航设备配置的等级比较低,有的仅在跑道单头配备了导航设备,受资金缺口限制,又以非精密进近设备居多。加上山区遮蔽原因,通信联络距离近,常常需要空中其他飞机转报才能和机场建立通信联系,有时候快到机场上空了才能直接联系上,临时变更进近方式、变更着陆跑道方向成了家常便饭,给机组留出的进近准备时间非常有限,忙中出错是比较大的安全风险。另外,这类机场又往往是时令航线、冷僻航线,飞行机组运行次数少,熟悉的人不多。有的航空公司在运行此类机场时,飞行机组中仅一人在该机场有运行经历,其他成员则靠“以老带新”,如此机组搭配,一旦遭遇复杂情况,机组中另一个成员则因运行生疏而难以积极发挥作用。另外军民合用机场还存在军机、民机同场飞行,运行标准不统一、通信不在一个波道、保障协调难落实等现实问题,经常导致空中发生“冲突”、地面发生“侵入”等问题。执飞军民合用机场,还有一个比较大的风险就是程序多变,为了规避军机,必须随时实施机动飞行,事先预选协同准备好的进场、进近方式往往计划赶不上变化,成了“黄花菜”,对于缺少机动飞行训练的机组来说是个不小的挑战。

      2.非精密进近存在哪些先天不足

      2.1传统非精密进近仅有水平引导而缺少垂直引导

      需要机组在整个进近过程中始终有下滑剖面的概念,且需要多次根据航图校对高度,计算飞机高度与距离之比,很大程度上增加了监控要素和心算内容,既分散了机组的注意力,又额外加大了机组的应激负荷。如果缺乏有效的机组喊话沟通与CRM(机组资源管理),导致飞机下降过程中向下突破高度限制的机率会显著增,尤其是天气复杂或者飞机带有故障时,这样的进近程序非常容易导致人为差错和不安全事件的发生。我国大多数机场的VOR( 甚高频全向信标)设备装在跑道侧方,使用的也是VOR航道偏置程序,这使进近航道始终与跑道延长线存在一定夹角。且随着高度下降,距离接近,偏差修正难度也会加大。有的机场程序夹角较大,比如柳州34号跑道方向336度,而VOR进近航道为326度,夹角达到10度。这需要机组能见跑道后及时实施机动修正方向。而NDB(无指向性无线电信标)设备虽然大多数安装于跑道延长线上,但由于NDB台本身设备误差较大,信号不稳定,部分机场还存在不与DME(测距仪)合装的情况,需要人工计时测距,使机组的领航更加困难。

      2.2自动飞行应用程度低

      飞行员工作压力加大,在传统非精密进近过程中,自动驾驶在水平方向使用航道方式截获航道进近。而垂直方向使用V/S垂直速率方式进行控制高度。且在接近FAF(最后进近定位点)点前,由于程序要求是管制员指令,高度限制和天气影响等因素,往往需要多次对自动驾驶方式进行干预。在接近最后下降航径时,还需要完成调速,构建着陆形态,完成检查单、对频率、航道、最低下降高度等等动作。在这样一个机组负荷很大的时间点,如没有一个合理规划规避风险,很容易忙中出错,或引发机组进入管道效应。如忘记调最低高度,复飞高度,或者过晚建立形态。在进入最后下降坡面时容易高于或低于计划的下滑航径过多,进而造成后续进近的风险累积,最终影响关键时刻的决断, 产生衍生的可控飞行撞地风险。

      2.3容易诱发低高度进近不稳定

      非精密进近脱开自动驾驶后,需要机组第一时间判断高度位置是否合适。这将会导致机组在能见度较差情况下发生误判。而给后续的操纵增加难度。转为目视后低能见(非精密进近)条件下,此时飞行高度低,时间压力大,操纵动作多,准确率要求高。在实际飞行中,尤其是带有侧风进近时,一旦目视跑道,容易盲目将机头对正跑道,导致飞机偏向下风面。在缺乏目视训练的情况下,飞行员很容易将注意力完全盯着跑道来操纵飞机(视线没有放在PFD主姿态仪上),这很容易导致发生低空大坡度、大下降率等类似“丢失飞行状态”的超限操纵错误。非精密进近,若遇上“边缘天气”、目视跑道困难时,机组精神不由得高度紧张,注意力范围变窄、分配混乱,使得思维判断能力下降,操纵动作粗猛,甚至会出现错误判断和“冷门”动作,在非常寻常的一些类似降水污染道面上的着陆,发生预想不到的偏出跑道、跑道外接地等严重不安全事件。

      3.提高垂直准确性是规避非精密进近可控飞行撞地的关键

      近年来,随着陆基导航向星基导航过渡,广泛采用PBN技术,加上我国NAIP(航行资料汇编)普遍改为WGS84坐标数据,也使非精密进近的垂直引导有了新的途径。

      3.1控制好垂直轨迹

      近年来,发生非精密进近严重低于进近剖面的不安全事件比较普遍。非精密进近的难点在于如何飞出规定的进近剖面,保证安全的越障裕度。ILS(仪表着陆系统)进近的剖面是一个物理(电波发射构成)剖面,只需要机组在规定的指点标、定位点检查飞行高度便可确认剖面正确,不用其他确认剖面的动作,按照信号指引飞行。而非精密进近的检查点要密集频繁得多。在使用类精密的RNP APCH过程中,和ILS类似,只需要机组确认机场温度符合要求,完成相应的ISA(国际标准大气)偏差QNH(修正海平面气压)修正、RNP数值精度满足限制、左右座高度表误差小于100英尺,就可以确认进近垂直导航提供的剖面正确,在进近中不用再怀疑剖面有问题,严格按照垂直轨迹的引导飞行。这无疑大大降低了机组工作量,且在安装了VSD(垂直位置显示器)功能机型上可以直观的显示飞机垂直运动趋势与前方地形的相对关系,实实在在地增强机组的情景意识。

      此外,最后进近航段的最小越障高度为75米,而低于高度限制点高度飞行时,会与下方的障碍物垂直间距过近,相撞风险加大。严格遵守强制高度限制点的高度和CDFA(连续下降最后进近)剖面数据,是保证越障安全和稳定进近的关键。对于非精密进近,机组可以在天气良好时进行剖面控制的训练,例如使用V/S人工调整剖面、监控剖面,提高机组对非精密进近的保证能力。但在能见度不好、边缘天气时,使用VNAV(垂直导航)方式,执行BARO-VNAV气压垂直导航,完成非精密进近。使用VNAV执行非精密进近,由垂直导航控制下滑航径,会节省大量精力,使得机组可以将精力放在监控剖面和寻找跑道、机动对正跑道等安全要素的重点控制上,可以使非精密进近的稳定性和安全性得到保障。

      3.2推广CDFA/DDA技术。实施CDFA和DDA(特定决断高度)运行,对非精密进近的操作和监控难度有了很大改善,与精密进近统一规范,有效的保证了决断和复飞的一致性。

      机组执行CDFA飞行程序时,应关注以下两点:

      3.2.1方向控制

      要做好最后机动对正飞行的准备。机组在预先准备时,根据航图数据,应该提前心理预期,如果飞机当时轨迹正常,在DDA高度前建立目视参考,应该怎么修正坡度对正跑道?跑道会从机头什么位置先出现?跑道与当前航迹交叉多少度?都要做到心中有预案。因为飞行员存在操纵习惯和思维惯性的,不提前想明白、不进行充分的“飞行简令”准备,往往在目视跑道后,容易修正不及时或者修正过量,导致方向位置偏差较大,甚至造成后续一系列不稳定。另一方面,航道与下滑引导的实际位置可能会存在偏差,这个也是非精密运行中正常存在的现象,通常会差半个到一个跑道的偏差。对于相关机场运行经验的积累可以有效的减小这种偏差的影响。如果到一个陌生机场实施非精密进近,则应该提前多做几种运行模式的准备。

      3.2.2垂直轨迹控制

      在飞行前准备,应该仔细研究航图,清楚进近航道附近是否存在障碍物?障碍物有多高?具体上什么构型?还要清晰地掌握进近过程中的强制高度限制点。对于天气实况报和预报要仔细研究,对那些可能影响进近的天气状况要全面分析,考虑实际可能发生的情况并做好预案:如跑道方向是否朝向太阳?落地前是否正值日落转为夜航?低高度是否存在降水?以及是否存在由于机场特殊地形导致的风向风速骤变?在CDFA运行中。PF(操纵飞行员)和PM(监视飞行员)交叉检查剖面数据和强制高度限制点数据,尤其重要。因为非精密进近,垂直方向对于剖面的控制是安全的重中之重,必须落实独立而有效的交叉检查。进近过程中,机组应使用各自独立的数据监控剖面,落实交叉检查标准喊话。PF完成进近简令时,应该对进近剖面数据、预期的下降率、预期的飞机状态和PM之间有详细的交流说明,以确保每一个人都明确进近过程的要点并询问是否存在疑问和错误。在进近过程中控制垂直剖面的精力分配:FAF高度限制点的高度必须强制遵守,宁高勿低。由于CDFA剖面的数据只公布FAF到MDA(最低下降高)之前的数据。但对于CDFA剖面,应该对于DDA之后的进跑道端的剖面数据有一个预期计算,建立目视后,PM继续对垂直剖面的监控,确保飞机不低于规定的剖面。要充分利用进近灯光的引导作用。如典型的一类精密进近灯光,飞机飞到第一个引进灯上空的高度,约为200英尺,飞过横排灯的高度为100英尺,以此作为参考控制下滑线的高低。在接近DDA前,稳定下降率,飞出稳定的符合要求的剖面,这样在能见目视参考但不能完全建立下滑剖面判断的环境时,提供参考控制飞机合理的下滑线直至跑道环境可见。

      4.如何提高机组非精密进近能力

      4.1机组非精密进近训练

      非精密进近的难点在于平日飞行中运行少,监控量大,人工操纵占比大。所以,首先应该从训练角度来加强对于机组能力的提升。在年度复训中适当增加模拟机上对于非精密训练的时长与科目。做到让机组在非精密进近中会飞程序,会飞操纵,会做决断。尤其在非标准的雷达引导条件下切入非精密进近的训练,增加干扰源、干扰烈度的训练,训练难度大于实际飞行需求,以更加逼真的运行实况来有效提升机组对于复杂情景的适应把控能力。

      4.2提高飞行准备

      提高机组进近简令的有效度,做到机组成员间明确进近方式方法,各处限制高度以及完整的复飞流程。进近过程中,要时刻提醒“3W+H”(飞机在哪里?飞机应该在哪里?飞机要飞向哪里?如何才能让飞机飞到那里?),而且还要明确目的地机场周边的天气,地形分布,障碍物位置,扇区安全高度等等限制。有了这番准备,就可以从容应对复杂而繁忙的运行环境、非常用机场备降以及管制的非常规指挥等情况。

      在不久的将来,我国会有越来越多的支线航空航点建成、也有越来越多的点对点支线开通。伴随着三四线旅客人数不断增长,三四五线城市居民对方便、快捷的支线航空业务需求日益旺盛。解决好“边少小”机场的运行风险问题,是接下来各航空公司创造新增长点的关键,也是支线机场如何承接枢纽空港瓶颈溢出客流的核心问题之一。克服“边少小”机场的先天不足,夯实安全制度改善软硬件建设,是抓住中国区域经济发展的基础,相信这将帮助中国民航到达一个新阶段,为建设“民航强国”战略添砖加瓦。(作者刘蔚然 单位:厦门航空)

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