2021年2月
鎳料坟
Journal  of  Green  Science  and  Technology
第23卷第4期
基于Baro —VN A V 气压式垂直导航的
鲁力
(中国民用航空飞行学院空中交通管理学院，四川广汉618307)
摘要：指出了当前民航业传统的飞行程序已逐渐被基于性能导航（P erform ance  based  n avigatio n , P B N )飞 行程序所替代，P B N 进离场及进近航线设计过程中，可以灵活处理，导航点的设置不用过于依赖地面导航 台的位置。然而，P B N 进近程序若采用气压表垂直引导的类精密进近方式，则需要考虑到机场的温度限 制，一般温度越低，气压越低，因此，飞机上指示的高度比实际飞行高度要高，超障余度不足，
可能导致飞机 低飞与障碍物发生碰撞的危险。根据D O C 8168文件规范，通过举例研究了 P B N 基于气压高度表垂直引导 的进近程序如何设计，并给出了设计流程方案，该方案有利于Baro  —V N A V 气压式垂直导航的进近程序设 计，并具有很好的可靠性和适用性。
关键词：基于性能导航；气压式垂直导航；温度限制；进近程序设计
中图分类号：V 351 文献标识码：A  文章编号：1674-9944(2021)04-0202-03
1引言
随着P B N 程序的广泛应用，国内外大多数机场基
于B a r o —V N A V 气压式垂直导航的飞行程序设计越来 越普遍，相关民航领域的研究也越来越多。2013年，向 硕凌等[1]研究了 B a r o —V N A V 保护区中的障碍物如何
进行自动评估，对P B N 超障评估计算提供了便利的手 段。西南地区空管局胡孝本[1]在2014年研究了高高原 条件下的温度对气压表垂直导航的影响，剖析了高高原 机场温度对飞行高度的影响。同在2014年，帅楠[3]在 研究中运用G I S 软件结合算法完成Baro  — V N A V 垂直 导航的保护区绘制，为B a r o —V N A V 程序的保护区绘 制提供了思路。2019年，鲁力w 提出P B N 程序在地形 复杂机场的保护区自动绘制，为P B N 飞行程序的初步 设计提供了合理的思路。2020年，刘顺吉[5] 6 7对比了
I C A O 文件和F A A 规范中P B N 飞行程序的差异并进
行实例研究，为读者提供了两种规范文件的差异性。
本研究依据8168运行规范，为设计机场P B N 程序 人员提供Baro  — V N A V 垂直导航的设计思路，包括了 保护区的绘制以及计算方法，具有一定的可靠性和适 用性。
2理论设计思路
B a ro  — V N A V
气压式垂直导航的进近程序没有最
后进近定位点以及复飞点，水平保护区和仅有水平引导
的L N A V 进近程序保护区一致。若采用机载气压表的 高度数据作为垂直引导，则需要分析该程序中的障碍物 是否满足O A S 面的限制条件，O A S 面又包括F A S (F i -
n a l  a p p ro a c h  s u r f a c e )，水平面以及复飞面，每一个面都
有其特定要求，O A S 面的水平保护区图和没有气压表 垂直引导的保护区图一致，但剖面图的分析却不
一样。
2. 1 F A S  面
起点：设计飞行程序需要从跑道入口往前设计， F A S 面起点和H i 特定高度有关，当高度低于5000英 尺，该高度为75 m ，F A S 起点从跑道人口标高沿公布的 下滑角度（V P A )沿升至H i 以上再后前推一个A T T 值 ‘即可。但实际如果温度过低，对飞行安全是极为不利 的，由于温度低，气压变低，机载气压表基于气压显示高 度，因此，飞机上显示的高度比实际飞机真实高度，因此 有提前接地风险，因此在低温条件下，实际飞机的下滑 轨迹应当在公布的下滑轨迹之下，那么当前主要工作是 解决实际下滑梯度值，可以由公式（1)求解：
T A N (aF A S ) =
(H f a p — Tc — H i ) X  taniVPA  )
H F A P -H i
(1)
终点：F A S 包含最后进近面及最后进近侧面，分别 终止于和中间进近航段的最低超障高度（M O C A )和超 障面（O C S )相交。
收稿日期：2020-12-30
作者简介：鲁力（1989 —)，男，助教•硕士，研究方向为交通运输规划与管理，空中交通管理，通信导航与雷达监视，航空电子信息工程等。
[5] 王红萍.浅谈中职P hotoshop 图形图像处理课程的模块化教学 [J ].通讯世界，2020,27(6) :152〜153.[6] 杨凌风.P ho to sh op 图像处理教法探究[J ].科学与财富，2020 (16)：29.
[7]
朱丽军，周丽丽.Photoshop 软件在林业地形图中的基础应用[J ]. 林业科技通讯，2016(7) :78〜79.[8] 陆波.基于Google  E a rth 和Photoshop 的林区平面地图绘制
[J ].内蒙古林业调查设计，2016,39(1): 131〜132.[9] 周妍捷.Photoshop 软件中的彩管理与应用[J ].数码世界，2020(10):176〜177.
[10] 陈书理，张书贵.Photoshop 抠图方法在课件制作中的应用[J ].
信息技术与信息化，2020(7): 198〜200.
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鲁力：基于Baro— V N A V气压式垂直导航的P B N进近程序研究信息与技术
2.2 水平面
水平主面保持与机场标高持平，介于F A S和复飞
面之间的平面部分。
水平面侧面边界比水平面主面高30 m。
2.3 复飞面
对于民用机场运行的波音737、空客320等C类客
机来讲，复飞面起始于跑道人口之后1100 m处，2.5%
梯度是标称复飞爬升梯度，包含复飞面及侧面，侧面边
界在复飞面之上30m。复飞面终止于复飞最早转弯处。
3实例分析
本研究以西南某机场为例，该机场标高450 m，跑
道磁方向019°，跑道长度3200 m，宽度45 m，近5年最
低温度一 10 °C，设计出的P B N进近程序如图1所示，
从图1可以看出01、02、03障碍物的分布。
验证该机场的最低温度是否满足最低下滑角2. 5° 的要求，计算方法根据公式2可得：
[tan2.5°=a F A P-R D H~Tc)/D<i F A P-T H R)
LOXhFAP
Tc=~X In
LO TO+LOX h,
A T^:T a d—L O X H T H R—T O
(2)
式（2)中：A Ts™代表场温和标准海平面之间的温差，L0代表标准气温递减率（一0. 0065 °C/m),A FAP代 表最后进近点处的高，T0代表标准海平面的温度，
代表跑道人口海拔高度，7V/为机场温度。
计算出来在一10 °C的条件下采用气压表垂直引导，下滑角为2.55°，满足最低下滑角2.5°的要求。
绘制L N A V的进近航段保护区图2所示。
由于Baro—V N A V气压式垂直导航的进近程序的 水平保护区和L N A V—致，并且O A S面属于其中的一 部分，因此，根据前面的O A S面绘制方法，可以将O A S 面绘制出来如图3阴影部分所示。
图3V N A V的O A S面
列出所设计的飞行程序中的01、02、03障碍物信息如表1所示。
表1障碍物信息
障碍物障碍物高程/m所在位置
01604O A S面以外
广汉飞行学院招生
02476◦A S面以外
03548O A S面以外
因此机场净空的障碍物对设计出来的P B N进近飞 行程序没有影响，通过本研究流程可以设计Baro—V N A V进近程序，并评估出机场最低气温对飞行有没有不安全影响。
4结语
本研究是根据8168文件对P B N采用气压表引导过程中，需要补偿温差对高度偏低所带来的影响，在设 计P B N飞行程序中，起到非常关键性的作用，但是本研究考虑的飞行方向仅有02号跑道，进近方向偏少，障碍
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2021年2月绿科技第4期
物由于地形原因较为简单，障碍物较少，在实际设计V N A V程序时，假设地形较为复杂，还需要计算障碍物在O A S面内是否穿透相应的面，并计算O C H，在后续 研究中，可以加人智能计算方法，将Ba r o—V N A V这种 较为复杂的设计方法变得更加简捷并应用到设计的工作中。
参考文献：
[1] 向硕凌，熊辉.气压垂直导航保护区内障碍物自动评估的算法研
究□].中国民航飞行学院学报，2013,24(4) :9〜12.
[2] 胡孝本.高高原机场Baro—V N A V飞行程序温度限制分析[J].中
国民用航空，2014(7) :81~84.
[3] 帅楠.气压垂直导航进近程序三维保护区自动生成算法研究
[D].广汉：中国民用航空飞行学院，2014.
[4] 鲁力.山区机场飞行程序设计优化与仿真研究[D].广汉：中国
民用航空飞行学院，2019.
[5] 刘顺吉.IC A O与F A A中P B N飞行程序设计规范差异研究及实
例分析[D].广汉：中国民用航空飞行学院，2020.
[6]肖欢畅，王红力.R N P进近应用研究□].科技传播，2010(8): 99
〜100.
[7] 张建华.基于全球卫星定位系统的绵阳机场飞行程序研究[D].广
汉：中国民用航空飞行学院，2009.
Research on PBN Approach Procedure Based on Baro-VNAV
Pneumatic Vertical Navigation
L u Li
(College o f Ai r T r a f f i c Management，Civil Aviation Flight University o f China，Deyang，
Sichuan 618307, China)
Abstract：A t present,the traditional flight procedures of civil aviation industry have been gradually replaced by per­formance-based navigation (P B N)flight procedures.D u e to the P B N approach and departure procedures design,i t can be handled flexibly,and the setting of navigation points does not depend too m u c h on the position of ground navi­gation station.H o w e v e r,i f the P B N approach procedure adopts the pneumatic vertical guidance precision approach m e t h o d,the temperature limit of the airport should be considered.In general,the lower the temperature,the lower the air pressure.Therefore,the altitude indicated on the aircraft i s higher than the actual flight altitude,and the o b­stacle clearance is insufficient,which m a y lead to the risk of collision between the aircraft and obstacles.According to D o c8168 file specification,this paper studies h o w to design P B N approach program based on barometric altimeter ver­tical guidance through exam p l e s,and gives the design process s c h e m e.This scheme with good reliability and applica­bility is conducive to the approach p r o gram design of B a r o-V N A V barometric vertical navigation.
K e y w o r d s：P B N；pneumatic vertical navigation；temperature limits；approach procedures
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