航空器过早截获下滑信号导致进近过程不稳定问题的研究

张 沁，王长铮，李 飞，韩 康

航空器过早截获下滑信号导致进近过程不稳定问题的研究

张 沁1，王长铮1，李 飞1，韩 康2

（1 中国民用航空华北地区空中交通管理局，北京 101300；2 中国民用航空飞行校验中心，北京 100621）

仪表着陆系统为航空器提供重要的进近引导，保证仪表着陆系统信号稳定、可靠，使航空器顺畅、平稳进近，对运行安全至关重要。在实际运行过程中，当航空器在进近过程中出现不稳定情况时，机组应做到及时通过管制员向设备运行保障单位进行反馈，设备运行保障单位应充分排查，尤其是当出现多机组反应的异常情况时，更应系统梳理、排查，确保运行安全。造成航空器进近不稳定的因素繁多，可能为发射信号幅度或相位异常、场地不符合要求、无线电干扰等原因导致空间信号结构异常，也可能是航空器错误截获信号。基于某机场多架次航班反映下滑信号“不稳”现象，剖析飞行程序、飞行操作等因素造成航空器过早截获下滑信号导致进近过程不稳定的情况，并提出相关改进方法和缓控措施。

仪表着陆系统；飞行程序；下滑信号不稳定

0 引言

某机场在一个月内连续接到十余架次航班反映某仪表着陆系统“下滑不稳定，有向上追下滑信号”情况。运行保障单位对反映该仪表着陆系统下滑信号异常的情况，从机型、反映发生不稳情况的位置以及时间等角度进行了数据统计，并提取飞行记录数据、分析飞行程序及飞行操作[1]，排查导致该情况发生的原因，并提出相关改进方法和缓控措施。

1 事件概况

某机场在一个月内连续接到多架次航班反应某仪表着陆系统“下滑不稳定，有向上追下滑信号”情况。该情况发生时，恰逢该仪表着陆系统设备刚通过定期校验，校验结论为合格，且校验数据较此前无明显变化。设备运行保障单位对设备、保护区场地、场面运行及电磁环境进行了系统排查均未发现明显异常[2-3]。运行保障单位从航空器机型、反映不稳位置和时间等方面进行统计，具体情况如下：

（1）根据航空器机型统计，反映此异常事件的航空器中空客A320机型为7架次，A319机型为2架次，波音B737机型为1架次。

（2）根据反应异常事件的航空器所处高度和距离统计，其中600~650 m高度为5架次，650~ 700 m高度为3架次，700 m以上高度为1架次；距跑道入口12~14 km处6架次，15~16 km处2架次，8 km处1架次。

（3）根据反应异常事件时间统计，发现无明显时间规律。

通过以上统计分析可发现：出现异常反应的航班集中为A320型，时间并无关联性，位置大多出现在12~14 km处，高度一般在600~650 m处，且航班明确反映存在追下滑道现象。

2 原因分析

2.1 飞行记录数据分析

鉴于出现异常反应的机型比较固定，报告位置相对比较集中，调取反映“下滑信号不稳”现象航空器QAR数据进行分析，如下所示：

（1）经比对航空器运行轨迹及高度信息，发现航空器向上追下滑道位置多处于四边转入五边，距地面高度600 m左右位置，向上追下滑道后高度到达700~750 m左右，如图1所示。

（2）经比对航空器下滑调制度差（Difference in Depth of Modulation，DDM）偏移值，发现航空器在开始跟随接收下滑信号后依然向下下降高度至600 m后出现向上追踪下滑道现象，如图2所示。

图2中机载接收端记录的下滑DDM曲线，反映出飞机相对于实际下滑道的位置。下滑DDM值是根据飞行数据中对高度数据进行修正后计算得到的实际下滑台DDM曲线。

图1 飞行数据图

图2 下滑DDM偏移值

2.2 飞行程序分析

该机场北侧为受控空域，受空域限制，此进近程序中间进近航段较短，IF点距离跑道入口14.7 km（下滑角为3°，对应下滑道高度770 m）[4]，FAF点距跑道入口11.1 km（对应下滑道高度600 m），中间进近航段仅为3.6 km，四边转入五边切入角度约90°，且在四边由IAF点至IF点高度由900 m下降至600 m。其中，中间进近航段等于航向道至切入下滑道之间的距离，它应该能使航空器切入下滑道前稳定在航道上，最佳距离为5 n mile，最小长度根据切入角度限制而定[3]。

2.3 分析结论

根据以上分析可以得出以下结论：

（1）根据该进近程序，航空器需要在四边由900 m高度下降至600 m，将会经过在这一距离的下滑面（14.7 km对应下滑面高度约为770 m）。

（2）截获仪表着陆系统（Instrument Landing System，ILS）信号需要飞行员接通自动驾驶进近（Approach，APPR）预位按钮，且截获顺序为先截获航向道而后截获下滑道，当航空器地速足够大，将在较为靠近五边的位置穿越下滑面，如果此时航空器已经截获航向道，即可启动下滑截获，这与航空器均在四边转入五边的区域发生向上追下滑道的现象相符。

（3）航空器在下降高度的同时截获下滑后，由于还没达到既定下降高度，将会继续下降高度至下滑道以下，到达下降高度后，航空器开始追踪下滑信号，而此时航空器在下滑道下方，因此会立即向上追下滑道，即发生航空器反应下滑道不稳的现象。

（4）在此案例中，由于四边下降高度，且五边平飞段较短，当航空器地速足够大时，将会在更靠近航道中心线的位置下降高度穿越下滑面，触发此现象发生。空客A320/A330机型配备先进的“增强型航道截获功能”，用于改善航空器在大角度切入航道时飞过航道导致多次摇摆方可稳定的不足。当航空器地速较大时，会激活此功能，且地速越大，接近率越快，基于飞行管理系统（Flight Management System，FMS）计算的航向预截获点也就越提前，加剧了发生此现象的可能性。

3 处置措施

3.1 优化飞行程序

通过优化飞行程序可从根源上避免此情况发生，具体优化方案如下：

（1）将飞行程序五边延长2 km，IF点（16.5 km）对应下滑面高度为875 m，即使在四边从IAF点至IF点由900 m高度下降至600 m，航空器将不会在距离航道中心线附近下高度的过程中穿越下滑面，航空器不会提前截获下滑信号[4]；

（2）在现有飞行程序四边设置报告点，令航空器提前降低高度至600 m，并限制空速，将避免航空器在距离航道中心线附近穿越下滑面，导致航空器在四边转入五边前且处于下降高度过程中，错误截获下滑信号[5]。

3.2 缓控措施

在优化飞行程序前，需通过控制空速及调节下降率，尽可能令航空器在距离五边较远位置下降高度，避免航空器在四边转入五边前错误截获下滑信号。

4 结语

为降低运行风险，杜绝安全隐患，遇到异常情况时，应秉承“安全问题无小事”、“不查清原因不放过”的原则，深入调查研究，确保运行安全。针对此问题，总结工作经验如下：

（1）在机场运行过程中，航空器反映仪表着陆系统信号不稳多为偶发现象，应详细记录每一架航空器报告不稳的时间、位置、航空器机型、不稳的现象描述等信息，为后续统计分析工作提供重要线索。

（2）造成航空器反映仪表着陆系统信号不稳的原因不只是涉及到地面设备，可能涉及到航空器、驾驶员习惯、飞行程序、地面保护区、天气等多种因素，应进行全链条系统排查。必要时通过提取运行数据、组织研讨等多种方式，深入挖掘原因，才能够合理制定处置措施。

[1] 中国民航局. 航空器运营人全天候运行要求[S]. 2012.

[2] 秦伟，杜海浪. 仪表着陆系统下滑台航道宽带告警的分析与解决[J]. 中国新技术新产品，2016，3：179.

[3] 郭康，傅强，张先浩，等. 仪表着陆系统干扰源分析及传播影响研究[J]. 中国民航飞行学院学报，2021，32（5）.

[4] 国际民用航空组织. 国际民用航空公约[S]. 附件10，无线电导航设备，2014，1.

[5] 中国民航局. 航空器运行目视和仪表飞行程序设计规范[S]. 2021.

Research on Approach Instability Caused by Prematurely Intercepting Glide Signal

ZHANG Qin, WANG Changzheng, LI Fei, HAN Kang

The instrument landing system provides important approach guidance for aircraft, ensures the stability and reliability of glide signal, and keeps the aircraft approach smoothly, which guarantees operation safety. When the aircraft is unstable during approach, the crew should promptly feed back to the CNS technical supporter through the controller. In case of an abnormal condition is reported by multi crew, it shall be systematically sorted out and investigated to ensure operation safety. There are many factors causing aircraft approach instability, which may be abnormal spatial signal structure caused by abnormal amplitude or phase, non-compliance with requirements of siting, radio interferences, or wrong interception of signal. Researching on an instability of glide signal reported by multiple flights in an airport, the instability of approach caused by aircraft intercepting glide signal prematurely due to procedures, operations and other factors is analyzed, and relevant improvement methods and mitigation measures was put forward.

Instrument Landing System; Flight Procedure; Glide Signal Instability

V217

A

1674-7976-(2021)-06-430-04

2021-11-16。

张沁（1990.01—），北京人，工程师，主要研究方向为民用航空导航技术应用。