民航中南空管局设计院 广东 广州 510403
近年来，随着环境保护意识的加强，机场噪声、燃油消耗与碳排放等环境问题日益凸显，如何在安全运行的前提下，尽可能地降低燃油消耗、缓解机场噪声、减少废气排放等已成为民航业关注的焦点。国际民航组织提出的连续下降运行（Continuous Descent Operations，CDO）与连续爬升运行（Continuous Climb Operations，CCO）技术可以很好的解决上述问题。如何科学有效地将该项技术贯彻到国内民航机场的空域规划、仪表飞行程序设计以及空中交通管制中是当前一个重要的研究方向，本文将重点介绍如何将CCO与CDO技术运用到飞行程序设计中。
一、何为CCO和CDO
连续爬升运行（Continuous Climb Operations，CCO）是一项通过空域设计、仪表程序设计和空中交通管制简化措施得以实现的航空器运行技术。该技术为采用根据航空器性能得到优化的飞行剖面创造了条件。连续爬升运行使得航空器能够以在整个爬升阶段设定的最佳空速和发动机推力调定值，达到初始巡航飞行高度，从而减少总的燃油消耗和排放。理想情况下，从起飞开始直至到达初始巡航高度的连续爬升运行，能够最大限度地提高运行效率、降低燃油和废气排放，以及减少管制员/飞行员通话。
连续下降运行（Continuous Descent Operations，CDO）是指使用最小推力并以一个连续下滑角度到达机场，飞行员或自动驾驶仪对航空器构型（襟翼、刹车装置、起落架、油门）管理的过程。因为航空器采用此类方式向目的地机场进场进近运行时，能够使用更少动力，在巡航高度保持更长时间，可以减少燃油消耗，降低噪音影响，不仅有利于节能减排和保护环境，还可以为航空公司节省成本。同时增加管制员/飞行的预见能力以及飞行稳定性和飞行航径一致。理想情况下，航空器在航路或进场阶段尽可能从最高的高度层开始连续下降运行，可以最大限度地减少平飞航段、燃油消耗、噪音污染、废气排放和管制员/飞行员通话，同时提升飞行的稳定性。
连续爬升运行（CCO）和连续下降运行（CDO）在设计理念上存有一定差别。在监视环境下，连续爬升运行设计应该考虑到，由空中交通管制提出的对航径的战术性改变可能是可取的。一般而言，应该让进行连续下降运行的航空器保持在设计好的航线上，而不要为其提供引导“捷径”，因为正在进行连续下降运行的航空器已经在以飞行慢车功率下降，如果以捷径所要求的更陡的角度下降，可能会导致不稳定的进近。
二、将CCO和CDO技术应用到飞行程序设计中
广州白云机场日均航班1300架次以上，日间高峰小时航班量最高约 110 架。目前，白云机场主要的进出走廊口可以概括为“五进六出”。如图1示意，五个进场走廊口：ATAGA、IGONO、P270、IDUMA、GYA；六个离场走廊口：YIN、LMN、P270、VIBOS、P50、P268。其中P50、P268为临时开放离场走廊口。西侧空域只有高要走廊口用于进港，占据进港航班流量的1/3以上。英德方向离港占白云机场离场航班流量1/3以上。
在运行初期，为了充分发挥CCO/CDO运行的效益及优势，同时保证运行安全，在征求空管部门意见后，实施CDO/CCO在不影响现行空域结构的基础上进行。釆用“优化垂直剖面为主、调整水平航迹为辅” 的技术思路。
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选取向北运行时高要 VOR、ATAGA西侧2个进场方向，以及英德 VOR离场方向实施CCO/CDO。为了保证管制间隔，在进离场航线交点前后设置航路点，通过高度控制达到进离场高度穿越。
为了进一步保证实施CCO/CDO的运行安全，在原有飞行程序的水平航迹上适当增加部分高度控制点。高度控制点高度的选取一方面需要满足飞机实施CCO/CDO运行的最佳性能从而发挥其效益，另一方面通过关键点高度的控制从而达到进离场航班满足垂直间隔进一步降低冲突风险。具体的飞行程序设计及高度调整可以描述为：（一）CCO飞行程序设计方案：1.YIN方向离场（移交高度5100米）；1）02L/02R跑道：起飞离场后过GG612，保持2400米以下过GG602（距离与ATAGA进场航线交点8km）后连续爬升至5100米。2）01跑道：起飞离场后过GG418，保持2100米以下过GG601（距离与ATAGA进场航线交点6km）后连续爬升至5100米。（二）CDO飞行程序设计方案：1.ATAGA方向进场（移交高度4200米）01/02L/02R跑道：沿ATAGA，GG441，GG428进场，保持2700米以上过GG603（距离与02L/02R跑道YIN方向离场航线交点8km），保持2400米以上GG424至GG421，高度1500米以下听管制指挥左转加入最后进近着陆。2.GYA方向进场（移交高度3900米）01/02L/02R跑道：沿GYA，GG443进场，机组选择时机开始下降，至AGVOS,高度1800米以下，听管制指挥加入最后进近着陆。
三、CCO/CDO程序的实施
飞行程序设计完成后经过了模拟机验证及实地验证试飞后最终明确了具体的实施步骤。广州进近管制员通常将在首次接收区域管制员移交的进场航班时，发布“预计 CDO”许可。条件允许时，区域管制员也可能在指挥特定航班联系进近管制单位的同时，发布“预计 CDO”的许可。接受 CDO 许可的航空器驾驶员，应当使用 FMC/FMGC 并按照指定的 CDO RNAV 程序规划下降航径；如不能实施，航空器驾驶员应当立即向管制员明确“不能实施”，并说明具体原因。航空器驾驶员应当在预计下降点前至少 1 分钟告知管制员并申请下降。获得管制员“可以下降”许可前，航空器驾驶员不得擅自下降高度。试点运行时段内，广州管制单位通常在发布放行许可时，同步发布实施 CCO 离场许可。航空器驾驶员一旦接收到该许可，应当按照公布的相关 CCO RNAV 程序实施连续爬升离场；如不能实施，航空器驾驶员应当立即向管制员明确“不能实施”，并说明具体原因。
四、实施CCO/CDO技术的效益评估
通过对实施CCO/CDO运行航班的性能数据分析，在节能方面，实施 CDO/CCO 程序均能在一定程度上减少飞行过程中的燃油消耗，具有明显的节能效果，其中 CDO 进场节能效果尤为显著，各个方向进场节能比例都超过 25%。在降噪方面，实施CDO/CCO 程序均能在一定程度上降低飞行过程中的噪声，具有明显降噪效果，其中，CCO 程序较 CDO 程序减噪效果更加明显，各个离场方向降噪比例均超过10%。在减排方面，实施 CDO/CCO 程序均能在一定程度上减少飞行过程中的污染排放，具有明显的减排效果，其中 CDO 进场减排效果尤为显著，各个方向进场减排比例几乎均达 30%。
五、结语
随着 CDO/CCO 研究应用的不断深入，减少发动机损耗、降低机组人员工作负荷、 缩短进近时间等潜在优势也逐渐显现。CDO 与 CCO 结合能确保终端运行的效率、安全的最大化，且同时大幅减少环境排放、燃油消耗，从而更好的保障了民航效益。此外，CDO与CCO技术理念不仅在运行安全和舒适性、节能减排和消音减噪等方面具有积极成效，还可为今后军民航空域协调规划提供有益参考，具有较广阔的应用前景。
论文作者:王学安
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/14
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