飞机最佳航路爬升时机研究.pdf

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1、第32卷第5期2014年10月中国民航大学学报JoURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINAV01．32No．50ctober2014飞机最佳航路爬升时机研究戴军，，王健1，王勇2，李胜1(1．民航华北空管局，北京100621；2．天津空管分局，天津300300)摘要：确定飞机最佳航路爬升时机对提高飞行安全与效率有着重要意义。以北京区域管制的穿越间隔标准为例，根据几种典型航空器型号、起飞重量、不同高度层等相关因素，编程计算穿越高度层前所需的间隔，再考虑飞机调速情况做出修正．最终确定了航路飞行阶段飞机的最佳爬升时机。研究结果可提高管制员工作效率、增加空中交通流

2、量。并可用于容量评估及空域规划研究。关键词：航路爬升：飞行安全；间隔标准；空中交通流量中图分类号：V355：U8文献标志码：A文章编号：1674—5590(2014)05—0027—04Researchonoptimalen-routeclimbingopportunityDAIJunl，WANGJianl，WANGYo存，LIShe吲(1．NorthChinaAirrraf缸ManagementBureauofCAAC，Beijing100621，China；2．TianjinAirrr,gfzcManagementSub—bureauofCAAC，Tianjin300300，China

3、)Abstract：Itissignificanttoconfirmtheoptimalen-routeclimbingopportunityforflightsafetyandefficiencyimprovement．TakethecrossingseparationstandardofBeijingcontrolareaasanexample，aircrafts’requiredlongitudinalseparationsbeforecrossingflightlevelsarecalculatedbyprogrammingaccordingtoseveraltypicalmode

4、lsofaircrafts，takeoffweights，flightlevelsandotherrelevantfactors，thentheseparationsarecorrectedbyconsideringspeedchangeofaircraftsandtheoptimalopportunityforen—routeclimbingisdefined．TheresultimprovesATC’Sworkefficiencyandincreasesairtrafficflow；meanwhile，itisworthwhileforcapacityevaluationandairs

5、paceplanning．Keywords：en-routeclimb；flightsafety；separationstandard；airtrafficflow飞机最佳巡航高度层即为最省油高度层，飞机应尽可能地在最佳高度层飞行。对于部分繁忙航路，由于受到航路上方飞行的影响，管制员在较长时间内不敢指挥下方飞机及时上升高度，造成了飞机巨大的燃油消耗。对于飞机爬升前需满足的间隔，由于没有具体标准作参考，管制员仅依靠经验进行调配，极大地降低了工作效率。管制员工作负荷是限制空域容量的一个重要因素，预计在未来20年内空中交通需求将大幅增加【lI。为提高管制员工作效率、增加空中交通流量，确定航路飞行

6、阶段飞机最佳爬升时机已成为一个亟待解决的问题。国内外对该问题的研究主要通过建立碰撞风险模型【2-51，结合概率论计算碰撞概率，再与相关安全等级进行比较从而确定是否满足标准，其中最著名的就是Reich模型口1。2010年，张勇等从概率论和交叉航路模型出发，建立了航路爬升时的碰撞概率模型，分别给出了同向穿越飞行和反向穿越飞行时初始距离与碰撞概率的关系[61。本文通过建立初步的数学模型，以北京区域管制的穿越间隔标准为例，根据几种常见航空器型号、起飞重量、不同高度层等相关因素，编程计算穿越高度层前所需的间隔，再考虑飞机调速情况做出修正，从而确定了航路飞行阶段飞机的最佳爬升时机。1飞机爬升性能计算方

7、法1．1爬升率计算由航路爬升时的动力学方程可得爬升率计算公收稿日期：2014—03—14；修回日期：2014—04～24作者简介：戴军(1966一)，男，江西安义人，工程师，硕士，研究方向为空中交通管理一28一中国民航大学学报2014年10月式为尺c=ysinp2耩‘1)其中：F为推力；D为气动阻力；形为飞机重量，一V下dV为加速因子；a为飞机迎角；p为航迹角同。由于民航客机p、a都很小，即COS0f一1。则上式可简化为