RNP AR新航行技術(shù)因其保護(hù)區(qū)寬度、RF航段以及提供垂直引導(dǎo)能夠降低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全天候運(yùn)行，提高了航空器運(yùn)行正常性。本文從RNP AR設(shè)計(jì)規(guī)范著手，以某機(jī)場(chǎng)為例進(jìn)行RNP AR飛行程序自動(dòng)化計(jì)算實(shí)例分析。

　　2014年9月17日，中國(guó)東方航空公司一架A320飛機(jī)國(guó)內(nèi)首個(gè)下滑角最大、五邊最短的RNP AR飛行程序試飛，在南方地區(qū)受臺(tái)風(fēng)影響大范圍出現(xiàn)陣雨、低云等不利天氣環(huán)境下，抓住天氣轉(zhuǎn)好的短暫有利時(shí)間，順利完成各項(xiàng)科目的試飛驗(yàn)證后，平穩(wěn)降落在XX機(jī)場(chǎng)跑道上，標(biāo)志著中國(guó)民航借鑒國(guó)際成熟技術(shù)開展對(duì)特殊機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)的安全運(yùn)行模式研究又向前邁進(jìn)了一大步。

　　一、引言

　　基于性能導(dǎo)航（PBN）是國(guó)際民航組織（ICAO）在整合各國(guó)區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）和所需性能導(dǎo)航（RNP）運(yùn)行實(shí)踐和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出的一種新型運(yùn)行概念，是近年來(lái)國(guó)際民航界發(fā)展的一項(xiàng)新航行技術(shù)[1]。RNP AR即“需要特殊授權(quán)的所需導(dǎo)航性能”，是一種高性能的RNP程序，其本質(zhì)利用飛機(jī)自身的機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備和GNSS（Global Navigation Satellite System）引導(dǎo)飛機(jī)起降的新技術(shù)，RNP AR是目前國(guó)際航空界公認(rèn)的未來(lái)飛行導(dǎo)航的發(fā)展趨勢(shì)[2]。RNP AR飛行程序一般用于有空域限制或周圍地形復(fù)雜的特殊機(jī)場(chǎng)，而且通過(guò)使用該程序能夠提升機(jī)場(chǎng)的效益（如減小因天氣原因的返航、延誤，增加特殊機(jī)場(chǎng)客貨運(yùn)輸能力、節(jié)約燃油等），進(jìn)近航段精度值一般在0.3NM至0.1NM之間，而且其只允許使用GNSS為主要導(dǎo)航源。通常情況下，RNP AR 程序設(shè)計(jì)原則非常有利于最后進(jìn)近航段，可以降低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，提高航班正常率，為民航運(yùn)輸安全、正點(diǎn)、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了重要保障。

　　截止2014年底我國(guó)現(xiàn)有特殊機(jī)場(chǎng)42個(gè)，分布圖見圖1。那曲、瀘沽湖、紅河等特殊機(jī)場(chǎng)正在積極籌建之中。在以上這些機(jī)場(chǎng)中運(yùn)行的RNPA AR飛行程序幾乎都是GE航空集團(tuán)、空客prosky等國(guó)外公司設(shè)計(jì)，最近國(guó)內(nèi)也開始研究RNP AR飛行程序設(shè)計(jì)與試飛工作。

　　圖1：我國(guó)特殊機(jī)場(chǎng)分布圖

　　二、RNP AR介紹及技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

　　隨著PBN技術(shù)的運(yùn)用，RNP APCH和RNP AR成為更多機(jī)場(chǎng)的飛行程序的選擇，為提高運(yùn)行效率和安全水平提供了更有效的途徑。經(jīng)過(guò)多年的艱苦努力，中國(guó)民航已經(jīng)在玉樹、拉薩、林芝、麗江、九寨、昌都、黃山、阿里、日喀則、康定、西昌、武夷山、延吉、張家界、喀納斯等十五個(gè)機(jī)場(chǎng)建立了RNP－AR程序，這些機(jī)場(chǎng)均已完成模擬機(jī)試飛和實(shí)地驗(yàn)證試飛。迄今為止，實(shí)施RNP AR運(yùn)行或進(jìn)行過(guò)RNP程序試飛的機(jī)型有：A319（A319－115、A319－133）、A330（A330－243、A330－300）、B737－700、B757－200四種。

　　RNP AR飛行程序采用了額外的導(dǎo)航精度、完好性和功能，允許使用較低的超障余度容差來(lái)運(yùn)行，可以在最后進(jìn)近航段中使用曲線航段—RF（Radius to Fix）航段，因此可以在其它類型的進(jìn)近和離場(chǎng)程序在運(yùn)行上不可能或者不令人滿意的情況下實(shí)施進(jìn)近和離場(chǎng)程序。RNP AR各程序允許利用高質(zhì)量的受控水平和垂直導(dǎo)航（VNAV）能力，以改進(jìn)運(yùn)行安全并降低可控飛行撞地（CFIT，Controlled Flight Into Terrain）風(fēng)險(xiǎn)。而RNP APCH程序適用于大多數(shù)配備GNSS的飛機(jī)，其最后進(jìn)近階段引導(dǎo)形式的不同分為只有水平引導(dǎo)（LNAV ，Lateral Navigation）、既有LNAV也有垂直引導(dǎo)（VNAV ，Vertical Navigation）進(jìn)近、以及航向臺(tái)性能垂直引導(dǎo)（LPV ，Localizer Performance with Vertical guidance）進(jìn)近三種形式，但是它仍然要求最后進(jìn)近航段保持為直線進(jìn)近，從而使程序設(shè)計(jì)的靈活性受限。RNP AR飛行程序的安全性取決于航空器性能、運(yùn)行程序和程序設(shè)計(jì)之間的相互關(guān)系是否適當(dāng)。

　　RNP AR飛行程序設(shè)計(jì)規(guī)范支持多種導(dǎo)航精度，如RNP0.3、RNP0.2，一直到RNP0.1。在國(guó)內(nèi)，除非由于運(yùn)行上的需要而由民航局批準(zhǔn)，通常不使用RNP小于0.3的程序，因?yàn)镽NP值下降使告警門限值（HAL，Horizontal Alert Limit和VAL，Vertical Alert Limit）降低，并增加告警及隨后復(fù)飛的可能性，從而影響航班正常性。和RNP APCH程序相比，RNP AR飛行程序航段和保護(hù)區(qū)變得更窄，只有主區(qū)沒有緩沖區(qū)或副區(qū)，保護(hù)區(qū)寬度為2RNP值如圖2。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，使用固定半徑至定位點(diǎn)RF轉(zhuǎn)彎，可給航路設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的靈活性。RF航段是飛機(jī)沿一個(gè)固定半徑轉(zhuǎn)彎的弧形航徑飛行，如圖3。

　　圖2：RNP AR保護(hù)區(qū)寬度

　　圖3：RF航段轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)

　　在RNP AR進(jìn)近程序設(shè)計(jì)中，起始和中間進(jìn)近航段設(shè)計(jì)與RNP APCH差別不大，但是保護(hù)區(qū)卻不一樣，且RNP AR在起始和中間航段都可以使用RF航段。與RNP APCH區(qū)別最大、最困難的就是最后進(jìn)近階段。以下附上部分RNP AR中間最后進(jìn)近程序設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

　　三、RNP AR程序中間最后進(jìn)近參數(shù)自動(dòng)化計(jì)算

　　目前國(guó)內(nèi)一些程序設(shè)計(jì)單位進(jìn)行RNP AR飛行程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于設(shè)計(jì)方案中每個(gè)方向的進(jìn)離場(chǎng)都需要計(jì)算參數(shù)進(jìn)行保護(hù)區(qū)繪制，然后進(jìn)行安全評(píng)估障礙物，這些參數(shù)計(jì)算都是基于手工計(jì)算，比較繁瑣、周期長(zhǎng)、工作量大而且容易出錯(cuò)，精度也比較低。本文將采用Microsoft的.NET平臺(tái)中C#語(yǔ)言通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)大量參數(shù)的自動(dòng)計(jì)算，這是一個(gè)與Windows服務(wù)和API整合的全新編程接口，集成了多種核心的技術(shù)和服務(wù)。其中Microsoft C#語(yǔ)言是一種在.NET Framework上運(yùn)行程序而設(shè)計(jì)的。通過(guò).NET Framework類庫(kù)（FCL），可訪問許多操作系統(tǒng)服務(wù)以及其它許多有用的、精心設(shè)計(jì)的類，這些類可顯著加快開發(fā)過(guò)程，直白的說(shuō)Visual Studio只是C#的一種開發(fā)工具[3]。

　　本文通過(guò)整理某機(jī)場(chǎng)RNP AR飛行程序保護(hù)區(qū)計(jì)算過(guò)程的參數(shù)，簡(jiǎn)化了輸入確定了輸出，最后得到保護(hù)區(qū)繪制評(píng)估障礙物所需的參數(shù)計(jì)算軟件的框架體系，其實(shí)也就是一個(gè)多輸入多輸出的系統(tǒng)，如上圖4所示。通過(guò)用戶界面輸入需要的參數(shù)，導(dǎo)入程序后臺(tái)運(yùn)算，輸出需要的計(jì)算結(jié)果并顯示在用戶界面的窗口中。

　　圖4：C#程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

　　在設(shè)計(jì)軟件中輸入所需的已知參數(shù)，所求的參數(shù)就會(huì)隨著已知參數(shù)輸入而顯示出來(lái)，運(yùn)行結(jié)果為圖5為中間進(jìn)近航段計(jì)算設(shè)計(jì)窗口，圖6為最后進(jìn)近航段計(jì)算設(shè)計(jì)窗口。

　　圖5：中間進(jìn)近航段計(jì)算設(shè)計(jì)窗口

　　圖6：最后進(jìn)近航段實(shí)例計(jì)算

　　五、展望

　　本文根據(jù)民航局新技術(shù)路線推廣，RNP AR飛行程序?qū)?lái)可能成為每個(gè)機(jī)場(chǎng)主用飛行程序。但是RNP AR程序設(shè)計(jì)時(shí)保護(hù)區(qū)參數(shù)的計(jì)算工作量比較大、易出錯(cuò)的部分，采用Visual C#設(shè)計(jì)了參數(shù)的自動(dòng)化計(jì)算設(shè)計(jì)，能減輕飛行程序設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。由于篇幅原因，不在給出設(shè)計(jì)界面的部分編碼。

　　參考文獻(xiàn)：

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