终端区航空器连续下降进近原理分析

张加林

摘 要：民航吞吐量的增长，民航飞机飞行过程中的能源浪费和环境污染问题也日益显著。传统梯级仪表进近着陆程序在平飞阶段所造成的大气污染和噪声污染，严重影响了机场附近居民的正常生活。文章从终端区的基本飞行程序入手，通过分析连续下降进近程序的原理和运行过程，提高航空器进近着陆阶段的运行效率和安全性能，展望了CDA今后的发展前景。

关键词：仪表进近程序（IAP）；连续下降进近（CDA）；连续下降运行（CDO）；节能减排

安全、舒适、快速、经济、环保是民航运输的五大特点，既是民航产业运营、发展的目标，也是大型客机研制成功与否的准则。

上世纪六七十年代，美国航空航天局、德国汉莎航空公司和英国航空公司三方合作首次提出连续下降进近程序。最初，连续下降进近的定义是指飞行器在高度6000英尺高度下进入下滑道，不包括或最多包括一个不超过2海里的水平航段，现如今CDA已经实现了无水平航段。CDA技术有几大优势，包括更小的发动机推力、更少的推力改变次数、高下滑航线、着陆整体过程维持时间短、排放少和噪音低等。

目前，国外对CDA/CDFA的研究和运行已进入试行验证阶段。从2002年开始，欧美国家就开始了对CDA程序的研究。而且，随着4D飞行器导航技术的广泛运用，空管效率相比较过去有了很大提高，CDA技术也将会有更光明的发展前景。

在美国路易斯维尔国际机场的试飞试验中，试验场地选择了美国路易斯维尔国际机场，实验小组由美国麻省理工大学研究人员与美国波音公司的技术保障人员构成，选择了UPS公司机队的波音757-200和波音767-300作为测试机型。实验数据显示：采用CDA运行，每次航班与传统梯级进近着陆方式相比较，节约燃料400-500磅，进近时的噪音峰值降低了3.9-6.5分贝，着陆过程中氮氧化物排放量减小了30%，进近程序的持续时间最多一次实验减少了147秒。除此之外，法国民航局也开展了类似实验，2008年在马赛普罗旺斯机场31R跑道进行了CDA程序试飞测试，航空器分别采用传统梯级下降和CDA，对比两次发动机推力、运行的高度、平均速度、噪声水平等具体数值，取得了类似的结果。可见，CDA在各方面相比较传统进近方式优势明显。

除了上述试飞试验得出的环境污染、噪声污染方面的数据之外，立足于空中交通管制的CDA运行研究也在欧美等航空发达国家相继展开。马库斯·本杰明·罗泽尔于在2008年5月发表的《对于连续下降进近航线中的速度优化》一文中表示，目前CDA技术开展与推广的最大瓶颈在于：空管人员无法精确的预测航迹，目前各国空域流量日益增大状况下，对于CDA的安全运行有所顾忌，但如果能够精确预测航迹，管制员就能合理调控，避免航空器间的冲突发生。马库斯·本杰明·罗泽尔还提到，目前的解决途径之一就是将4D航迹广泛推广，深入研究。

这里的航空器4D航迹是指，航空器的3D空间位置，加上飞行时间，形成一个4维立体式的空中航迹。该技术在机载飞行管理系统（FMS）、流量管理系统、空管自动化系统中均有应用，但存在一些不足。由于航空器在使用传统进近程序时，飞行路径不连续，且在终端区内飞行速度和高度变化比较大，因此飞行航迹预测精度较差，且航迹预测过程较复杂，耗时长。研究表明，通过构建基本飞行数学模型来预测4D航迹， 可以提高航迹预测精度和效率。

通过飞行数学模型预测航迹，通过数学计算，得出下降顶点和ETA等数据，4D航迹预测系统将ETA通报给管制员，以便管制员提前调整落地时间，确保安全运行的前提下，还能保证灵活的调控时间间隔、下降时限。2008年，SAS公司在斯德哥尔摩阿兰达国际机场进行了4000次4D航迹运行，减少240吨燃油消耗，减少了756吨的废气排放。美国纳沃斯公司对此做了更进一步的研究，研究证实了若将CDA程序结合4D航迹运行，理论上能比二者分别运行节约更多的燃油和时间，而且废气排放量也大大减少。

相比之下，国内的CDA的研究还处于起步阶段，目前主要是理论阶段的研究。中国民航局飞行标准司（简称飞标司）在2008年对CDA的飞行方法、飞行程序设计进行了研究。国内的一些民航方面专家和学者也对于CDA这一新兴进近着陆程序进行了研究，并提出了自己的看法，通过对比国外试行情况，对我国的CDA发展前景做出的大胆的预测和评估。

通过国外CDA试飞试验可以看出，实施CDA程序，不仅能够减轻管制员和飞行员的工作负担，而且节约了燃油，缩短了整个过程的时间，降低了噪音，减少了排放，提高了运行效率。以发展的眼光看，CDA程序具备良好安全性能、经济效益和环境优势，是未来必然的发展趋势。文章以天津滨海国际机场为试验机场，依照符合要求的CDA程序设计参数和标准，通过研究4D航迹算法，建立CDA进近程序的数学模型，为CDA技术的最终投入运行积累了实践经验和数据支持。

国内外CDA的发展现状，从终端区航空器的基本飞行程序机飞行原理出发，并结合飞机的空气动力学相关学科知识，分析了CDA与现行仪表着陆程序相比的优势与劣势。结合我国民航发展实际情况，得出以下结论：

（1）采用CDA技术能够很好的实现节能减排，减少机场周边居民受到的噪音困扰；

（2）数学模型较为复杂，程序操作难度较大；

（3）飞行员的工作负荷增加；

（4）难以绘总下滑曲线；

（5）CDA实际运行对导航设备的精密程度要求高，对各项设备要求较高；

（6）4D导航在国内的发展亟待大力实施。

实施CDA着陆程序，发展飞机的4D导航技术，这将大大提高飞行安全和效率，降低机场的运营成本，节能减排，实现“绿色机场”。

参考文献

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