大王庄导航台飞行程序优化 - -“航路合并”原则(3)

2019-08-02 00:43

中国民航飞行学院毕业设计(论文) 第11页

应在可能条件下,合理调整导航台的布局,以便降低机场最低标准,提高飞行安全和航班正常率,从而提高经济效益。对于新建机场,根据程序需要设置和合理布局导航设施,使新机场所建立的飞行程序达到安全、经济、简便的目的。在飞行程序的选择上,直线航线程序最为简便、经济、顺畅,U型程序次之,空中交通比较繁忙的机场,在地形允许的情况下,只要顺应空中流向,都应采用直线程序与U型程序相结合的模式。设备简单,空中交通量较小的中、小机场,一般采用反向或直角航线程序(有条件的当然也可以建立直线程序)。

近几年,我国民航航空飞行程序的改革已初见成效。依照国际标准和我国实情,我们对近百个机场进行了飞行程序的修改和重新制定,改善了航空器进近条件,加速了地面设施的现代化建设和工程配套;降低了天气标准,提高于机场利用率;克服了过去航空器运行保护区域含糊不清的严重失误.特别是对新机场的建设,导航设施的布局更趋于合理、完善和科学,打破了过去的旧格局,便于航空器直接进近,提高了地面设施的飞行保障作用和工作效益。

2.2飞行程序优化的方法

2.2.1飞行高度层的改变

目前我国高度层的实施是利用国际上通用的高度层配备原则,即:航线角在0度至179度范围内,高度由900米至8100米,每隔600米为一个高度层;高度在9000米以上,每隔1200米为一个高度层。真航线角在180度至359度范围内,高度由600米至8400米,每隔600米为一个高度层;高度在8400米以上,每隔1200米为一个高度层。

修改高度层是十分复杂且影响较大的程序优化方法,单对某一地区的改变就会影响到其它飞经该空域的航空器的飞行高度,从而影响到全国的飞行高度层配备,甚至波及到亚太地区,乃至全世界。所以,高度层的改变就目前短时间来考虑是不实际的。

2.2.2航线调整

航线的运行非常灵活,只要保证满足有足够的超障余度和航路侧向间隔,以及不违反相关航线制定的规定就可以对航路进行修改;并且其改动不影响其它空域的飞行活动。因此我们建议使用该方法对程序进行优化。而航线的调整主要是尽量减少航路的交叉和重叠,也就是说应当争取在多条航路汇聚前就合理地调配开飞行冲突,将有重叠或不必要的航段与其它主要航段合并起来构成新的有序的航线以解决潜在冲突,利用合理的航路夹角合并航路使其重叠部分争取到最小,这也就是本文下面要重点讨论的“航路合并”原则的主要思想。

中国民航飞行学院毕业设计(论文) 第12页

2.2.3“航路合并”原则

“航路合并”原则即经不同航线(航线保护区有重叠)飞往同一点的航空器,利用航线的改变使其航路相交于该点前的某一点,并沿同一航段继续飞行,且相交时的航线尽可能的减少。

也就是说,在同一点相遇的航线两条比三条好,三条又比四条好。这一原则通过下面的讨论加以说明:

2.2.3.1两条航路相交

设两条航路分别为a、b,夹角为α,交点为O,如下图:

(图5)

当α=0°时,a、b两条航路重叠,不合实际; 当α=180°时,a、b两条航路对头相遇。 所以0°<α≤180°

设a、b保护区重合处的面积为S(此保护区只计算航路宽度,其它因素不考虑),得:

(图6)

阴影处放大得:

中国民航飞行学院毕业设计(论文) 第13页

(图7)

由三角形性质易得:S=25ctgα/2(航路宽度为10千米),

∵0°<α/2≤90°,

∴0≤ctgα/2<+∞,

∴S=0

说明:S越大,即a、b重叠部分就越多,也就是发生冲突的概率越大,所以我们希望得到Smin,从图中可以明显看出,要得到Smin,只要满足a、b对头相遇即可。

(图8)

得到Smin,利用上面的结论考虑两航路相交后经O点继续飞行的航向满足什么条件时安全系数最大。因为实际情况当中飞机转弯是按一定的转弯率进行的,所以形成的轨迹是弧线,其保护区也应是弧线,

中国民航飞行学院毕业设计(论文) 第14页

(图9)

但由平面几何和高等数学知识易证得形成弧线形的保护区重叠部分不如直线式的面积大,按照保护区画大的原则,这里直接讨论直线式的保护区重叠情况,如下图:

(图10)

图中新增加的阴影部分也是两条航路的保护区的重叠,即原航路中的一只与新航路的重叠。所以需要求出它的最小值, 设该出航航路为c,a、c夹角为β,0°<β≤180°, 易得:

S=50×(tgβ+ctgβ)

S此时最小值很难确定,但当α=180°,β=90°时,S的最小值就容易得出了,也就是当a、b对头相遇,到O点终止,且相交后出航方向与a、b都垂直,则

中国民航飞行学院毕业设计(论文) 第15页

S=5×10=50(平方千米)

(图11)

综上所述,两条航路相交彼此对头相遇后沿垂直原航向的航线飞行时安全系数最大。

2.2.3.2三条航路相交

(图12)

0°<α≤180°,0°<β≤180°同理2.2.3.1得:

(图13)


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