不提供正常加油服务高高原复杂机场的运行控制
——以空客A319-115机型昌都/邦达机场起降为例
2021-03-15张序
张 序
(中国国际航空股份有限公司运行控制中心西南分控中心,成都 610202)
昌都/邦达机场(IATA:YUS,ICAO:ZLYS,简称“邦达机场”)海拔高度4 332.9 m,属于高高原机场,距离成都/双流机场(IATA:CTU,ICAO:ZUUU,简称“双流机场”)航路距离409 n mile,机场允许包括仪表飞行规则(Instrument flight rules,IFR)和目视飞行规则(visual flight rules,VFR)的飞行方式。目前邦达机场不能提供正常加油服务,高海拔对飞机起飞和着陆影响明显。2019年4月22日第五版《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》(CCAR-121-R5)修订完成,本文参考CCAR-121-R5的相关规章条款,完成运行控制政策的梳理、一发失效飘降和客舱释压紧急下降程序的设计。
1 邦达机场简介
1.1 邦达机场地形特征
邦达机场位于青藏高原东部的河谷中,地形复杂是机场区域的特点,八条大山沟分布在邦达机场的西侧,最高山峰海拔5 951 m。机场东西两侧有怒江和澜沧江两大水系分布,跑道东侧约1 000 m的玉曲河是怒江主要支流之一,平行于跑道自北向南流经机场,因此机场区域水汽饱和度偏高。
1.2 邦达机场气候特征
邦达机场的高海拔地形使其具有高原温带气候特点[1,2],如昼夜温差大、冬季降雪多、夏季降雨多、每年6-8月份的15时-18时易出现阵性大风、雷暴天气。由2011-2015年气象资料分析可得邦达机场月平均气温(图1)、邦达机场与双流机场日温度变化对比(图2)和邦达机场平均气压(图3)。
图1 邦达机场月气温变化趋势与年平均气温对比
图2 邦达机场与双流机场日温度变化对比(2020年5月4日为例)
图3 邦达机场平均气压
由上述数据可知,受高海拔特殊地形的影响,虽然进入5月,邦达机场的气温依然偏低,甚至部分时段在0℃以下,同一时段与双流机场对比温差达到25℃以上。日出后,邦达机场的气温快速升高,日落后气温急剧下降,昼夜温差达到10℃以上。邦达机场海拔高度高,空气相对稀薄,在无风状态下,虽然阻力减小了,但单位时间进入发动机的空气总量也减少,发动机推力相应减小,飞机显示飞得更“慢”,油耗降低。
1.3 邦达机场跑道特点
邦达机场共有4个停机位,机场跑道编号14/32,根据机场公布的信息可知机场跑道物理特性(表1)信息。
表1 邦达机场跑道物理特性(单位:m)
2 成都—邦达往返航线签派放行研究
与一般机场的签派放行一致,飞行高高原机场的航班必须对航空器、飞行人员和飞行环境展开评估,在确认适航的条件下才可以签派放行该航班。
2.1 成都—邦达往返航线机组资质评估
由于邦达机场涉及高高原机场和RNP AR的运行[3],因此对执行航班的机组有特殊的资质要求[4,5]。以国航为例,为确保执行航班任务的机组满足邦达机场的运行要求,将机组在飞行经历、培训情况、资质保持等派遣规定的相关规定条款在《特殊运行手册》《运行规范》中做出了明确要求,只有满足手册中所有要求的机组才有资质执行飞往邦达机场的航班任务。如双机长执行航班规定,飞行关键阶段需要双机长在座,责任机长需要在规定时间内完成相关的模拟机训练和资质考核,这些严格而详细的标准也为放行签派员在签派放行时提供判断依据。
2.2 成都—邦达往返航线的基础数据
依据中国民航公布的航行资料汇编数据[6],成都—邦达的飞行航路数据为“ZUUU CZH B213 RG J503 DCH ZUBD”,回程拉萨—邦达的飞行航路数据则为“ZUBD DCH W9 VIPIB W17 KAMAX B213 CZH ZUUU”(图4)。
图4 成都—邦达往返航线航路图
2.3 成都—邦达往返航线邦达机场天气(运行)标准评估
从邦达机场对外公布的仪表进近图和由中国民航科学技术研究院为邦达机场设计的RNP AR程序进近图可知,邦达机场的天气(运行标准)较高(表2)。
表2 邦达机场天气(运行)标准
邦达机场特殊的地形造成午后风速较大,使得飞机在邦达机场的起飞和落地时跑道使用受到限制。由于在不同跑道方向的起飞标准有差异,因此做好签派放行时天气(运行)标准评估就显得尤为重要。
2.4 成都—邦达往返航线油量政策介绍
CCAR-121-R5在燃油政策上做出了较大的调整[7],对所有以涡轮发动机为动力的飞机以及所有运行类型都不再区分,即国内运行和国际运行不同的发动机种类都执行一样的燃油政策。在燃油政策中的一些细节也有所改变,包括对不可预期燃油内容的重新定义,对最后储备燃油的定义等,并新增了滑行燃油和酌情携带燃油的规定。不可预期燃油是为补偿不可预见因素所需的燃油量,根据航程燃油方案使用的燃油消耗率计算,本课题定义为占计划航程燃油5%的所需燃油,但在任何情况下不得低于以等待速度在目的地机场上空450 m(约1 500 ft)高度上在标准条件下飞行10 min所需的燃油量。因此在计算燃油时,CCAR-121-R5的起飞燃油中至少包含以下4个部分,即起飞燃油(TOF)=航程燃油(TF)+备降燃油(AF)+最后储备燃油(RES30)+不可预期燃油(5%TF或10 min HF)。
2.5 成都—邦达往返航线使用机型介绍(以A319-115机型为例)
同一型号的航空器由于航空公司的需求不一样,在交付前都会对客舱布局、发动机选装等项目进行客户化的差异配置[8],本文研究采用的A319-115机型安装的发动机型号为CFM56-5B7P,客舱布局包含8个头等舱,120个普通舱,飞机油箱的最大容积为18 968 kg,可用业载达到49 363 kg,不考虑性能限制重量的情况下结构限制的最大滑行重量70 400 kg,最大起飞重量70 000 kg,最大着陆重量62 500 kg,最大无油重量54 657 kg。
2.6 成都—邦达往返航线邦达机场着陆性能和起飞性能介绍
本课题采用性能软件PEB(Performance Engineer’s Programs)开展性能计算。高高原机场对飞机性能影响明显[9,10],起飞过程因推力的衰减,飞机的起飞全重较平原机场低很多[11](表3),着陆过程中,因飞机地速大,反推作用衰减,所需着陆距离也远低于平原机场[12](表4)。
表3 A319-115机型邦达机场14跑道与双流机场02L跑道起飞全重对比
表4 A319-115机型邦达机场14跑道与双流机场02L跑道所需着陆距离对比
由此可知,剔除大气压力的影响,在相同温度条件下,成都双流机场02L跑道即使不采用增重程序起飞,相同的A319-115机型起飞全重比邦达机场多15 500 kg左右,在所需着陆距离上,邦达机场干燥的道面计算得出比双流机场多200 m以上,如果是污染跑道上着陆,邦达机场的地面所需着陆距离比双流机场的长约1 000 m。因此对高高原机场有降水、特别是降雪天气出现时着陆性能的计算和分析成为重中之重。
3 成都—邦达往返航线签派放行案例(以2020年5月4日为例)
3.1 成都—邦达往返航线航班信息
本课题以某航空公司在2020年5月4日执行的“成都—邦达”往返航线为例进行签派放行流程的研究,航班信息如下:
航班时刻:成都—邦达,双流机场起飞时刻08:25,到达邦达机场时刻09:50;邦达—成都,邦达机场起飞时刻10:40,到达双流机场时刻12:10。旅客人数:成都—邦达,头等舱7人,普通舱102人;邦达—成都,头等舱5人,普通舱85人。无油重量:成都—邦达,525 343 kg;邦达—成都,49 363 kg。
3.2 成都—邦达往返航线机组资质评估
航班的执行为三人制机组,双机长编制,可以满足“起飞、离场和进近、着陆时,必须双机长在座”的要求,客舱乘务员(含安全员)6人,满足CCAR-121-R5第121.491和第121.493条对客舱乘务员最低配备、执勤时间要求[13]。最后,对机组和乘务组在年龄、训练和运行经历等方面的评估,均满足相关条款的要求,机组人员处于适航状态。
3.3 成都—邦达往返航线相关机场天气评估
根据签派放行工作的实际情况,成都—邦达段最远备降场可以选择双流机场,邦达—成都段最远备降场可以选择贵阳机场。同时,“航空器营运人及其代理人应当于航空器预计撤轮档时间2.5 h前提交飞行计划”是2012年10月8日修订的《民用航空飞行动态固定格式电报管理规定》简称:AP-93-TM-2012-01)中对航班签派放行的要求,因此针对成都—邦达往返航班,成都—邦达段需要在05:55前,回程需要在08:10前拍发领航计划报,依据签派放行的评估时间需要,“成都—邦达”段参考世界协调时5月3日20时的气象报文完成放行评估(表5),邦达—成都段参考世界协调时5月3日23时的气象报文完成放行评估(表6)。放行签派员将对所涉及的机场运行标准、保障能力等多方面的条件展开放行评估。通过对所涉及机场的评估确认。
表5 相关机场天气情况(成都—邦达段)
表6 相关机场天气情况(邦达—成都段)
3.4 成都—邦达往返航线油量政策评估
根据CCAR-121-R5中不可预期燃油的定义,成都—邦达段起飞加注燃油油量(表7),参考邦达机场不提供加油服务的现状[14],依据成都—邦达段飞机在邦达机场的落地剩油完成邦达—成都段的计算机飞行计算制作(表8)。
表7 成都—邦达油量政策(最远备降场双流机场)
表8 成都—邦达油量政策(最远备降场贵阳机场)
3.5 成都—邦达往返航线着陆性能和起飞性能评估
A319-115机型在双流机场常采用CONF 2的襟翼在02L跑道起飞[15],在邦达机场一般采用CONF 1+F的襟翼在14号跑道起飞[16],按照签派放行和性能计算的需要,结合表5和表6的气象数据,完成两个机场的起飞性能分析(表9、表10)。
表9 双流机场02L跑道起飞性能分析
表10 邦达机场14跑道起飞性能分析
从性能软件的计算结果可以得到,在签派放行时,航班在双流机场和邦达机场的起飞均满足性能的要求,可以正常执行航班,处于适航状态。由于两个机场均无降水情况发生,可以采用干跑道的状态完成飞机在双流机场和邦达机场的着陆性能计算,经计算同样不受性能的限制,处于适航状态。
3.6 成都—邦达往返航线签派放行其他项目
结合上述的分析和放行评估可知,涉及安全飞行的各个环节均处于适航状态,因此航班可以正常签派放行。但由于航班是清晨执行,气温处于一个持续上升的状态,特别是邦达机场气温上 升很快,对起飞性能影响明显[17,18],因此在航班起飞前再次根据实况气温条件完成起飞性能分析,确认不受性能的限制,航班正常起飞。
4 高高原机场运行控制建议
4.1 关注初夏季节的跑道积冰
5月为农历立夏的季节,双流机场的最高气温已经在20℃以上,但是邦达机场在日出前后的气温依然在0℃以下,遇到降雨、降雪或者水气饱和的情况依然会出现跑道积雪、积冰或者降霜的天气,污染跑道直接导致飞机所需着陆距离偏长,甚至导致飞机不能在邦达机场着陆。好在日出后,温度上升迅速,污染物会很快融化。因此,需要放行签派员关注跑道道面情况,适时推迟起飞时刻。
4.2 关注双流机场起飞燃油加注
受邦达机场不提供正常加油服务的影响,航班从双流机场起飞将加注成都—邦达—成都往返航段的燃油,邦达—成都段根据航班在邦达机场的落地剩油完成签派放行燃油政策的评估。那么,当成都周边的绵阳/南郊(IATA:MIG,ICAO:ZUMY,简称“绵阳机场”)、重庆/江北(IATA:CKG,ICAO:ZUCK,简称“重庆机场”)、贵阳/龙洞堡(IATA:KWE,ICAO:ZUGY,简称“贵阳机场”)天气不太乐观时,需要选择西安/咸阳(IATA:XIY,ICAO:ZLXY,简称“西安机场”)、昆明/长水(IATA:KMG,ICAO:ZPPP,简称“昆明机场”)等距离较远的机场,增加了备降航段的燃油量,因此需要增加在成都起飞前加注的燃油,这是类似机场签派放行工作的重中之重。
4.3 关注高温天气下邦达机场的性能衰减
高高原机场特点造成飞机在邦达机场起飞和着陆性能衰减明显[19,20],特别是日出后的气温快速升高,可能导致日出前后30 min性能大幅衰减。航班在邦达机场起飞是在午后,也是全天气温最高的时段,但我们的签派放行工作却在起飞前150 min已经完成,就要求签派员在航班起飞前,结合最新的气温计算起飞性能,如有问题需及时处置。
5 结论和展望
加强不提供正常加油服务高高原机场运行控制的研究,对藏区航班的安全飞行具有积极意义,同时也对当雄机场等高原复杂机场开航具有借鉴作用。
随着中国民航继续优化中国区域内航线布局,高高原机场的发展将进入快车道,和邦达机场类似不提供正常加油服务的机场新开航线会越来越多。以成都—邦达—成都和成都—邦达—拉萨—成都为例,按照2010年开始实施的《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》(CCAR-121-R4),邦达后续航段不同,相同季节双流机场起飞的燃油加注也会有所不同。
表11的数据表明,受邦达机场不提供加油服务的影响,同样由成都机场飞往邦达机场的航班,但后续所衔接的航段情况不同,成都机场加注的燃油是不一样的,同为空客A319-115机型相差达到了4 000 kg以上。放行油量的不正确成为航班签派放行过程中最关键的风险点之一,油量偏少,不满足后续航段油量政策,油量偏多,有可能对后续航段载量造成影响。因此,结合CCAR-121-R5做好类似机场的油量政策研究具有积极的作用。同时,下一阶段,课题组将引入所需导航性能(Re-quired Navigation Performance,RNP),对高原复杂机场的运行进行研究,以双拉复线投产为背景,完成特殊航线一发失效飘降和客舱释压紧急下降程序的设计,以期对相关机场的安全、平稳运行提供指导。
表11 成都机场飞往邦达(拉萨)机场A319-115机型油量政策