浅析低空空域航空器的飞行安全

2014-12-13 06:56岑国忠

岑国忠

(交通运输部南海第一救助飞行队,广东珠海 519000)

浅析低空空域航空器的飞行安全

岑国忠

(交通运输部南海第一救助飞行队,广东珠海 519000)

本文简要介绍了低空空域飞行特性及其定义,揭示了低空空域管理及其在可能出现在通用航空运行中的问题并做出适当改革。同时针对低空空域的冲突探测以及告警系统做出说明,并建立了针对对头相遇和交叉相遇两种情况下的航空器短期冲突告警系统风险概率分析模型,发现了飞行员反应时间和风险概率之间存在的潜在关系。

低空空域告警风险概率冲突探测

1 低空空域飞行特点

低空空域是指飞行区域在1km以下空间范围内的相应飞行区域,2009年时有关方面将1km以下的空域分为3部分,报告、监视、管制;2013年之后放松航空管制。它作为一名国家空域体系中的重要组成成员,按照ICAO的空域分类标准,包括除去公共运输航空以及特殊用途空域之外的所有空域。

按照中国《飞行间隔规定》：在不包括3km本身的3km以下的人眼距离飞行时,能见度需要大于5km,指示空气速度小于等于450km/h,在同一高度两架航空器对头相遇时,应相互保持自己距离对方500m以上避让,若是在同一高度交叉相遇时,在座舱右侧看到另一航空器则升高高度,若在左侧则降低[2]。

由于我国对低空空域的管理制度将会逐渐放松,就管制运行、信息服务、安全防卫等管理方面将会面临着一系列的难题。

目前实施的低空飞行管理中,基础资料应用于信息服务的匮乏,复杂的审批程序、飞行任务,以及落后的管理空域方式导致了低空飞行的制约性发展,一定程度上减少了飞行活动的数量。针对管理改革,可以划分出报告空域和部分低空监视空域,简化审批程序,从而提高低空飞行活动迅速发展。

管制运行方面则大部分是由于存在很多现有设备和系统无法监视的覆盖盲区,因此造成使用限制,资源利用制约。因此如果将开发力度投入在低空空域资源以及提高低空用户的服务能力,必将促进现在的管制服务发展以及提高低空管制能力。

安全防卫问题则受制于现有装备技术条件,在严格管制空中活动时安全为题并不突出,但由于低空飞行活动逐步放松管制,安全问题将会凸显,因此,对于重点地区的监控防卫能力急需提高以保证安全。

使用报警系统计算目标物是否在未来与地面某障碍物在高度上接近,如果发生即向管制员发出低高度预警,当飞行目标物进入危险区时,应该马上发出低高度告警信号。

图1 同高度对头飞行航空器避让图

以上需要在数据初始化初期加载位置范围和标高以及地标参数,从而在初始化后可以判断目标物是否会在将来一段时间内进入与地面某障碍物的不安全的高度差范围内。

告警系统是指在设定告警距离范围内目标物有冲突,也就是任何两架飞行目标物水平和垂直间隔均不大于安全飞行所规定的的最小值时则发出冲突告警信号。

当飞行目标物在限制区和危险区时其具有侵入趋势,并且水平和垂直间隔均不大于标准的告警的规定值时即产生侵入告警。而在禁区由于只存在水平间隔,所以当其水平间隔不大于告警标准的规定值时即产生侵入告警。

当两架飞行器发生对头相遇时,即,当两架飞行器在同一高度,初始位置我们分别设为A1和A2(如图l所示)。以任一飞行器的位置为原点,两飞行器所在的直线为x轴,y轴为垂直方向建立笛卡尔坐标系统。

假设：两飞行器在最低能见度为5km时相互发现,其要在相应的距离(x10,y10)和(x20,y20)处进行转弯,不能在发现对方时立即转弯,应该按照规定各自向右避让,这是由飞行员反应延迟时间和操作延迟时间共同决定的。在经过σ后即转弯时间,飞行器的位置分别为

(x11,y11)和(x21,y21)。在确保高度的非滑移的不变条件下,其转弯时间为σ,转弯角度为θ,转弯半径为R。在进行计算时,我们假设这两个飞机飞行参数,在计算更为方便的基础上,是完全相同的,由相应的下标区分。

假设飞机右转弯时以ψ坡度角进行飞行,受到向下的重力G垂直于地面而向上的升力Y垂直于飞机平面,向后的阻力D则沿着飞机纵轴以及向前推力U是沿着飞机纵轴。

根据相应的盘旋运动方程式以及飞行原理,加以平飞和盘旋的受力原理,可得出转弯的位置坐标,从而计算出此时的两飞行器的距离即为二者坐标的空间距离d。若d＜500m,则表明两架航空飞行器处于危险的间隔内,反之则处于安全的间隔内。

国家针对低空空域的开放是势在必行的,因此必将大幅提高通用航空的需求。在国家准确的制定相关法规的引导下,通用航空将步入一个新的阶段,而我们的航空制造业也会迅猛发展,但是同时要加强监督飞行安全的力度,保障飞行器安全的飞行。

[1]王世锦,隋东.低空空域飞行冲突风险研究[J].西南交通大学学报,2010,45(1)：116-123.

[2]钱瑛.空管飞行冲突与低高度报警系统的设计与实现[D].电子科技大学,2003.