飞行程序设计-第6章 气压垂直导航

第六章气压垂直导航非精密进近NPA带垂直引导的进近APV精密进近PA传统导航VOR/DMENDBLOC区域导航（水平引导）GNSS-ABASDME/DMEVOR/DME区域导航（水平引导+垂直引导）APVBaroVNAVGNSS-ABAS+BarometerAPVSBASGNSS-SBAS传统导航区域导航（水平引导）ILSMLSGNSS-GBAS气压垂直导航（BarometricVerticalNavigation）是一个导航系统，该系统能够向飞行员显示参考指定垂直航径角（VPA，通常是3°）的计算得来的垂直引导信息；由计算机模拟的垂直引导信息是基于气压高度的，表现形式是从RDH延伸的一个垂直航径角。所有APV程序的关键特征：由于是一种带垂直引导的进近程序（APV:ApproachProcedurewithVerticalGuidance），所以有以下与ILS程序类似的特征：有最后进近点FAP，而不是最后进近定位点FAF；；使用决断高度/高（DA/H），不使用最低下降高度/高（MDA/H）；没有MAPt；使用OAS评估障碍物并计算OCA/H。APVBaro-VNAV程序的关键特征：考虑低温修正需要公布运行的最低温度Baro-VNAV在供垂直引导时没有辅助地面导航设施，障碍物评估使用类似于ILS的障碍物评估面，但此面的建立却是基于特定的水平引导系统，Baro-VNAV本身没有水平引导。因此只能与水平区域导航程序LNAV结合使用。不能使用远距的高度表拨正值最低运行标准的分类名称为“LANV/VNAV”APV程序对跑道和障碍物的要求附件14没有关于实施APV程序对跑道和机场障碍物要求的专门条款；为评价跑道是否能够实施APV程序，提出以下要求：-若公布的OCH大于90米，则跑道和障碍物限制面（OLS）需满足附件14中对非精密进近跑道的要求；-若公布的OCH小于90米，则跑道和OLS需满足附件14中对I类精密进近跑道的要求。航空器性能要求：遵循AC20-129标准《AirworthinessApprovalVerticalNavigationSystemforuseintheU.S.NationalAirspaceSystem(NAS)andAlaska》更多细节参见PBN手册VOLIIatt4.3垂直方向FTE<200ft垂直方向精度<100ft水平方向精度满足LNAVPNPAPCH的要求Baro-VNAV的APV航段航迹设置要求：APV航段必须与跑道中线延长线一致APV航段包括最后进近航段和复飞的起始、中间及最后阶段起始于FAP（中间进近航段的OCH与垂直航径角的交点）终止于复飞转弯点MATF或复飞等待点MAHF（以其中距入口较近者为准）FAP距跑道入口的距离通常不大于19KM（10NM）垂直航径角VPA最佳为3.0°,

VPA∈[3.0°,3.5°]RDH=15mBaro-VNAV的障碍物评估：Baro-VNAV程序利用类似ILS的OAS面对障碍物进行评价OAS面由三个面组成：最后进近面（FAS）、水平面（horizontalplane）、中间和最后复飞面（Zi和Zf），

每个面的两侧都有侧面。OAS面的水平范围使用水平导航（LNAV）保护区的水平范围；使用LNAV程序的FAF和MAPt来限定保护区范围，但它们不是VNAV程序的组成部分；

所有障碍物的高都是相对于跑道入口的OAS侧面的划设：侧面的外/高边界基于LNAV保护区副区的外边界；侧面的低/内边界基于LNAV保护区主区的外边界。侧面的外/高边界的高度如下确定：1、FAS侧面的外/高边界等于FAS的高度加最后进近MOC（75M）；2、中间复飞面侧面的外/高边界等于中间复飞面的高度加30M；3、与FAS相交处的水平面侧面的外/高边界等于75M，然后线性降低至与中间复飞面相交处为30M；4、最后复飞面侧面的外/高边界等于最后复飞面的高度加50M。FAS是位于跑道入口前的一个斜面，斜率与VPA、FAP的高度、温度校正等有关。在初始设计时，一般将VPA设置为3°，根据得出的APVOAS评价障碍物，根据障碍物分布、高度反过来再调整VPA的值。最后进近面从入口高度开始，在入口之前垂直航径的高达到入口以上MOCapp

的位置再平移444m（ATT）的纵向距离为起点，延伸到标称FAP+ATT，平行于经低温校正的VPA。最后进近面FAS：FinalApproachSurface确定FAS的几个要素：水平方向：LNAV面位于跑道入口的MAPt在FAP处的FAFLNAV保护区的副区作为OAS面的外边界垂直方向：VPA低温修正FAS的起始位置距跑道入口的距离XFASMOCATT=0.8*RNP（NM）=444mATTXTTBV1/2WFAF0.240.311.45MAPt0.240.30.50.95MATP0.810.52FAPMAPt30°平面图VPAXFASXFAS跑道入口FAP剖面图MOCAPP温度对最后进近航段垂直剖面的影响温度为ISA+15℃时,VPA=3.2°温度为ISA-30℃时,VPA=2.7°温度为ISA时,VPA=3°天气寒冷时，飞机的实际飞行高度将比高度表指示高度低很多，实际的VPA也将比指定的VPA小很多。低温和高温情况下VPA的变化TANMINVPA=(HFAP-TCORR-RDH)/DFAP-THRFAPRDH跑道入口TCORR温度校正值（TCORR）的确定确定最低公布温度：-机场标高位置前5年中每年最冷月份最低温度的平均值，按5°C向下取整；如航空器飞行管理系统具有最后进近温度补偿功能，则无最低温度限制根据上述温度、机场标高和FAP位置高应用公式计算TCORR；或在附表中根据最低公布温度和FAP位置高查出TCORR，该表是海平面标高机场的温度校正值，应用在标高高的机场应该更保守。TCORR计算公式TCORR=H*((15-t0)/(273+t0-0.5*L0*(H+Hss)))其中：H为中间进近航段的OCH（以高度表拨正值来源处为基准）L0=0.0065℃/m或0.00198℃/ftHss为高度表拨正值来源处的高度（通常为机场标高）Taerodrome为机场温度Haerodrome为机场标高t0=taerodrome+L0*Haerodrome----将机场温度修正至海平面温度检查最小VPA计算最小VPATANMINVPA=(HFAP-Tcorr-RDH)/DFAP-THR如VPA低于2.5°增加VPA（最大不超过3.5°）提高公布的最低运行温度FAP跑道入口TcorrMOCMOCFASFAS的起点ATTATTVPARDH跑道入口MOCFASFAS的起点ATTVPARDHXFASFAS起点的计算XFAS=[(MOC-RDH)/TANVPA]+ATTFAP跑道入口TcorrMOCMOCFASATTATTVPARDHFAS梯度的计算D=(HFAP-MOC)/TANVPATANαFAS=(HFAP-Tcorr-MOC)/DTANαFAS=(HFAP-Tcorr-MOC)*TANVPA/(HFAP-MOC)DDFAPMAPt30°平面图VPAXFASXFAS跑道入口FAP剖面图MOCAPPαFAS最后进近航段超过5NM的OAS为保护装备有垂直角度调节(VerticalAngularScaling)功能的航空器，当最后进近航段长度超过5NM时，需要对障碍物进行额外的评估；使用ILSOAS中的W面，计算面的高度时考虑以下参数：-VPA-RDH=15M-航空器类别-与LLZ至入口距离无关；W面的水平范围同LNAV保护区范围；最后采用的OAS面是选取W面和FAS面中较低的面。FAPMAPt平面图VPAXFAS跑道入口剖面图MOCAPP+HWFASFASXWW面W∩FASW面侧面侧面MOCAPP+HFASFAS侧面高度和MOC的计算剖面图平面图YX入口平面YMOCapp=75mHside(x,y)=

HFAS(X)+

MOCSEC(X,Y)MOCSEC(X,Y)=

MOCapp(2Y/SW–1)SWFAS计算总结已知数据：-FAP高度、入口高度、最低公布温度、VPA、航空器类别（用来计算W面）、RDH=15米；计算：-计算或查表得出温度修正值TCORR-计算FAS起点坐标XFAS=[(MOC-RDH)÷TanVPA]+ATT-计算FAS角度

TANαFAS=[(HFAP–TCORR-MOC)×TanVPA]÷（HFAP–MOC）结果：-FAS在坐标X处的高：HFAS(X)=（X–XFAS）TANαFAS

-FAS侧面在坐标X，Y处的高：Hside(x,y)=

HFAS(X)+MOCSEC(X,Y)

-如果HOBST＞HOAS，OCH=HOBST+MOC水平面和复飞面水平面：-开始于XFAS-终点位于Xzi中间复飞面：-起点位于Xzi，高度为入口高度，此处中间复飞的MOC（30m）开始获得；-终点位于50m的MOC获得的位置；最后复飞面：-起点位于XZf，此处最后复飞的MOC（50m）开始获得；-终点是APV航段的结束；复飞面的标称爬升梯度是2.5%，可以调整增加至3%、4%和5%；水平面和复飞面的侧面水平范围都与相应的LNAV保护区副区范围一致。FAPMAPt30°VPAXFASXFAS跑道入口FAPMOCAPPαFASXZiXZf最后进近面水平面中间和最后复飞面复飞障碍物进近障碍物VPA跑道入口MOCAPPXZi中间复飞面起点ZiXZi=(MOCapp–RDH)/TANVPA–ATT–(3s+15s)*(TAS+19km/h)+(MOCapp–30)/TANZTANZ=2.5%ATT3S15SMOCMA=30mRDH飞行方向(MOCapp–RDH)/TANVPAZi(MOCapp–30)/TANZ0复飞障碍物进近障碍物VPA跑道入口MOCAPPXZfTANZ=2.5%ATT3S15SMOCMA=30mRDH飞行方向(MOCapp–RDH)/TANVPAZf(MOCapp–50)/TANZ0最后复飞面起点ZfXZf=(MOCapp–RDH)/TANVPA–ATT–(3s+15s)*(TAS+19km/h)+(MOCapp–50)/TANZZiMOCMA=50m复飞面计算总结已知数据：-复飞梯度（TANZ）-18s过渡飞行时间-VPA-航空器类别（确定TAS）计算：-XZi=(MOCapp–RDH)/TANVPA–ATT–(3s+15s)*(TAS+19km/h)+(MOCapp–30)/TANZ-XZf=(MOCapp–RDH)/TANVPA–ATT–(3s+15s)*(TAS+19km/h)+(MOCapp–50)/TANZ结果：-在坐标X处复飞面的高HZi=(XZi–X)TANZ

HZf=(XZf–X)TANZ-若HOBST＞HOAS，计算当量障碍物高。水平面和复飞面侧面高度的计算复飞面侧面高度与FAS侧面高度计算方法相似，只是将MOCapp改为MOCma（30m或50m）；水平面侧面是曲面，内边高为0，外边的高在XFAS处是75米，线性减少至XZi处是30米；因此计算（X，Y）处侧面高时应先计算在坐标X处的侧面外边高，再以线性减少的方法计算坐标Y处的高。MAPtXFASXFAS跑道入口75mXZiXY30mXZiZXXOYOMOCO=30+(XO-XZi)/(XFAS-XZi)*45Hso=2*(1-YO/SW)*MOCO0当量进近障碍物高的计算FAP与XZi之间的障碍物是进近障碍物，Xzi以后的障碍物是复飞障碍物；但为减少某些复飞障碍物引起过高的运行代价，可以规定高于从Xzi开始平行于垂直航径的面的障碍物为复飞障碍物，即障碍物的高大于（-Xzi

+X）TANVPA；ha=hmacotZ+(X–XZ)

cotZ+cotVPA

式中ha=当量进近障碍物的高

hma=复飞障碍物的高

cotZ=Z面倾角的余切

cotVPA=VPA的余切XZ=中间复飞面或相应的最后复飞面的起点至入口的距离（之前为正，之后为负）