大型飞机的进场着陆新技术

　目前飞机进场着陆技术已十分成熟，仪表着陆系统（ILS）是国际民航组织（ICAO）标准精确进场着陆设备，目前全世界仅民航机场（不包括军用机场）安装的ILS地面设备就超过2000多套。虽然自20世纪70年代发展起来的微波着陆系统（MLS）原计划要取代ILS，但迄今为止，MLS并没有完全取代ILS，从全球范围来看，ILS仍是着陆设备的主流。

　　对于没有配备进场着陆系统的地区或进场着陆系统的使用受地形限制的地区，大型飞机如何安全进场着陆一直是世界各国关注的问题。我国西部高海拔地区也面临同样的问题。目前，国外正在研究开发一些新的进场着陆技术和系统，并取得显著进展。

　　一、所需导航性能(RNP)进场着陆技术

　　 1、RNP进场程序的技术特点

　　所需导航性能(Required Navigation Performance，RNP)是近年来ICAO规定的关于在规定空域内必须具备的导航性能，这一规定有望成为日后新的国际标准。规定RNP的目的在于使空域中的每架飞机的导航性能与空域要求相一致。在RNP规范中，使用了隧道概念（Tunnel Concept）来定量描述飞机自起飞、爬升、巡航、下降、进场和着陆的所有飞行阶段的具体要求，即每个飞行阶段都有一个虚设的隧道，它规定了该飞行阶段飞行路径周界的包容面，飞机及其导航性能、飞行技术必须满足该飞行阶段所需的导航性能。

　　 RNP区域导航技术是基于飞机自身导航系统、自动飞行系统和GPS全球定位系统引导飞机起降的新技术。与传统导航技术相比，飞行员不必依赖地面导航设施即能沿着精准定位的航迹飞行，使飞机在能见度极差的条件下安全、精确地着陆，极大提高飞行的安全水平。RNP区域导航技术相比传统的区域导航更为精确，特别适合用于山区复杂地形、复杂气象条件的机场。

　　 RNP运行的一个基本要求是对航空公司及每一架飞机在各类RNP空域飞行都要获得适航签证，初始签证需要进行技术评估，主要验证导航精度、故障显示和环境限制等指标。RNP技术的应用涉及到飞行程序设计、航空器性能研究、飞行运行、安全管理、WGS-84坐标、三维模拟仿真和初始验证等关键技术。

　　 2、RNP程序与近地告警系统的兼容问题

　　采用RNP进场的一个关键问题是如何与增强型近地告警系统（EGPWS）兼容。很多事故都是由于飞机受控撞地（CFIT）造成的。近地告警系统（GPWS）从各个信息源获得数据，飞机在进入危险区之前，该系统就会向机组发出警告，避免雨雾等恶劣天气中在飞行员仍然有效控制飞机的情况下发生飞机撞地或撞山的事故。近地告警系统采用雷达高度表信息以及其它与飞机飞行路径有关的信息。当出现下列情况就产生告警：


　　 进行仪表进场时，在规定的下滑角以下飞行；

　　 飞行高度低时倾斜角过大；

　　 下沉速率过大；

　　 地形间隔不够；

　　 起飞后非人为的下降；

　　 地形合拢速率过大--说明飞机下降太快或飞机正在接近一个较高的地形。

　　如在空客A319/A320/A321适航指令中规定，在人工着陆时，如在低于200英尺时出现GPWS"下沉率"警告，飞行机组必须严格遵守"立即复飞"的飞行程序。增强型近地告警系统（EGPWS）由于提供的信息量更多，因而能为机组人员提供更强的状态感知能力。迄今为止，全世界已经安装EGPWS设备的飞机没有发生过一起可控撞地（CFIT）事故。EGPWS采用了一个世界范围的地形数据库与飞机的当前位置和高度进行比较，在该地形数据库中，地球表面被分成一个网格矩阵，在这个网格中，每一个方格都被分配一个特定的高度值，代表了那一点的地形。针对几种主要的飞行情况，将飞机的飞行路径和机动包线（Manoeuvre Envelope）与地形数据库进行比较，按照与地形的接近程度对结果进行了分级。不同地形情况的响应分级如图1所示。

　　　位于飞机下方2000英尺以外的地形不予显示；

　　 飞机下方1000英尺至2000英尺之间的地形显示为浅绿色；

　　 飞机下方500英尺至1000英尺之间的地形显示为中等绿色；

　　 飞机下方500英尺至飞机上方1000英尺之间的地形显示为中等黄色；

　　 飞机上方1000英尺至2000英尺之间的地形显示为深黄色；

　　 飞机上方2000英尺以上的地形显示为深红色。

　　这种采用有色图像的显示形式非常类似于气象雷达，该图像通常在导航显示器上进行显示。与以往仅提供声音告警的GPWS型号相比，EGPWS所提供的信息量更多。EGPWS也提供声音告警，但比GPWS所提供的声音告警要提早的多，告警的提前以及大量的彩色显示给机组人员提供了关于地形的更好的状态感知和更多的时间以应对紧急情况。

　　按照美国航空管理局（FAA）的规定，到2003年，所有使用涡轮发动机的6座及6座以上飞机都必须装备地形感知和告警系统（TAWS），包括近地告警系统（GPWS）和增强型近地告警系统（EGPWS）。目前，EGPWS是波音和空中客车新出厂飞机的标准配置。中国民航总局要求，从2005年1月1日起，国内所有最大审定起飞重量超过15000千克或客座数超过30的涡轮发动机飞机，都要安装EGPWS系统。但在像西藏林芝这样的地形复杂的机场，由于EGPWS是探测前方，可能会探测出飞机正在向山飞行而提出告警，实际上在RNP制导下飞机不久就会拐弯转向山谷，因此要解决好RNP与EGPWS的兼容问题。 

3、RNP技术在中国的应用

　　 2006年2月，国航西南分公司波音757-200飞机在拉萨贡嘎机场成功进行RNP精密导航技术验证飞行。此次验证飞行创造了三项飞行纪录：拉萨贡嘎机场成为国际民航界实施RNP飞行海拔最高的机场；首次在亚洲大陆进行RNP导航验证飞行；波音757-200飞机首次开展RNP验证飞行。中国民航的这一研究项目在世界上首次将代表国际航行技术发展方向的RNP技术成功应用于高原复杂机场，首次将RNP技术应用于波音757机型，41年来只能单向起飞的拉萨机场将具备双向起降和夜航飞行能力，并大幅提高国航拉萨航班运营的正点率和安全水平。

　　 2006年9月，中国国际航空公司与中国民航总局在西藏林芝机场成功完成了RNP导航程序的飞行运行确认，并批准了林芝RNP程序运行。新建林芝机场在海拔9670英尺（）的地方，机场无法利用地面导航辅助设备进行导航。因此，建立了一套综合了108个途中机场的起降程序，为波音757-200进出林芝机场进行导航。拉萨程序于2006年2月通过了中国国际航空公司和中国民航总局的认证。

　　 2007年8月23日,一架空客A319型客机采用RNP区域导航技术顺利降落在拉萨贡嘎机场，这是空中客车在全球的首次RNP成功验证飞行。待获得批准后，我国民航的空客A319机型在拉萨航线上将正式使用RPN技术。国航西南分公司第一批空客A319客机改装完成后，将有10架空客A319型客机具备RNP运行能力。

　　 RNP技术的应用是中国民航新一代航空运输系统第一个获得突破的核心关键新技术，中国民航已制定了完整的RNP运行标准和规章体系。目前，RNP技术已成功应用于拉萨、林芝、九寨等高原机场，大大降低了飞机在这些机场运行对天气条件的依赖，为我国在地形复杂机场运行和增大空域资源利用提供了有效的技术解决途径，并取得了巨大的经济效益和社会效益。

　　二、国外大型军用运输机的自主进场着陆系统

　　国外正在为大型军用运输机开发毫米波雷达/红外融合技术的自主进场着陆系统。对于山区条件恶劣、装备不足、使用受限的机场，大型军用运输机仍可采用RNP技术进行进场着陆。但由于军用运输机的着陆地点常常是不确定的，特别在战时可能会在没有任何航线和跑道精确数据的野外着陆，这时更多地是依靠驾驶员的目视进行着陆，现在国外正在广泛采用视景增强技术以提高驾驶员对外界状态的感知能力。

　　红外技术在黑暗中使用是有效的，但在大雾、浓烟、灰尘或雪天情况是无效的。而与毫米波雷达结合使用会显著提高安全性，美国空军实验室正与BAE系统公司开发采用这种毫米波雷达/红外融合技术的自主进场和着陆能力（AALC）系统，AALC技术融合了毫米波雷达和红外成像，毫米波雷达产生的图像可以通过平视显示器显示给驾驶员，在图像上叠加了飞行制导符号，使驾驶员能在各种能见度受限的情况下看到跑道并探测到障碍，以确保飞机在着陆、滑行和起飞时的安全性。该技术可以用在多种类型的飞机上，包括军用运输机、民用运输机、直升机以及特殊用途的民用飞机。2007年12月6日，BAE系统公司在美国空军爱德华空军基地的飞行试验中心对该系统进行了首次试验，试验是在一架C-130H飞机上进行的，试验验证了该系统在模拟的能见度为零的情况下增强驾驶员视觉的能力。