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  • 乌鲁木齐机场III类运行能力探究

    吴德庆 编 辑:王亚玲 2021-10-29 15:35:00

     

    摘要:乌鲁木齐机场配置III类仪表着陆系统,按II类运行标准开放。本文通过乌鲁木齐机场冬春低能见度气象观测数据比对,结合仪表着陆系统飞行校验数据,地面活动引导及控制系统等空管设备运行能力分析,阐述乌鲁木齐机场III类运行的可行性。

    背景:

      北京大兴机场具备仪表着陆系统IIIBHUD75米标准起飞以及高级地面引导四级等运行标准。20191210日,大兴机场有冻雾和霜,跑道能见度为RVR 175米,大兴国际机场开航后正式启用仪表着陆系统CAT III运行起降,保障航班正常运行。与此同时,乌鲁木齐机场因低能见度天气超过II类运行标准,致使航班大面积延误、取消,出港仅24班,进港0班,航班运行受到严重影响。 

    第一章 乌鲁木齐机场低能见度运行情况

      受地理、环境等因素影响,新疆地区冬春季雾、霾等低能见度天气现象频发,是影响辖区航班运行品质的重要原因。多年来,新疆民航为提高乌鲁木齐机场运行整体效率,一直致力于改善乌鲁木齐机场冬春季低能见度运行能力。 

      20036月,民航总局关于乌鲁木齐国际机场开放II类运行工程初步设计及概算批复(民航机函〔2003480号)批复乌鲁木齐机场25号跑道方向类建设,航管工程包括新增东内指点标台、增加远场监控器、平整场地以及RVR供电线路和控制线路改造等。 

      200711月《关于新疆乌鲁木齐机场三期改扩建工程民航空管工程初步设计及概算的批复》(民航函〔20071219 号),更新改造乌鲁木齐机场25号方向仪表着陆系统,设备配置满足II类运行标准。 

      201511月,民航新疆管理局《关于乌鲁木齐国际机场III类运行改造工程(空管工程)初步设计及概算的批复》(新管局函〔2015180号),按照III类运行标准增配25号方向仪表着陆系统组件,系统满足III类配置要求。2016826日,乌鲁木齐国际机场正式批复II类运行标准,11 24 日,乌鲁木齐国际机场正式实施类运行。 

    第二章  乌鲁木齐机场低能见度运行程序

      为提高乌鲁木齐机场运行整体效率,民航 新疆管理局大胆创新、敢为人先,全面、稳妥推进乌鲁木齐机场低能见度运行能力。 

      20151127日,民航新疆管理局《关于乌鲁木齐机场HUD特殊批准II类运行标准及低能见度运行程序的批复》(新疆局发明电〔2015850号),同意乌鲁木齐机场HUD特殊批准II类运行标准及低能见度运行程序, 25号跑道起飞标准为RVR200米,落地标准RVR350米。 

      20161116日,民航新疆管理局《关于乌鲁木齐地窝堡国际机场低能见度运行程序的批复》(新疆局发明电〔2016837号),2017 11 24 日,《关于乌鲁木齐国际机场低能见度运行程序修订的批复》(新疆局发明电〔2017937 号),同意机场实施低能见度 II 类运行、基于 HUD 特殊 II 类运行及使用 HUD 实施 RVR150 米起飞的工作程序。 

      民航新疆管理局对执飞乌鲁木齐机场的航空公司和机场保障单位的冬季运行提出考核要求。乌鲁木齐机场启动低能见度运行后,进港航班因不具备II类能力发生返航、备降,以及造成后续航班延误的; 离港航班因不具备低能见度起飞能力,造成取消、延误的,不论该时段能见度是否满足起降标准,一律裁定为航空公司原因。 

      多措并举,在航空公司、机场、空管等单位的共同努力下,乌鲁木齐机场冬春季运行能力显著提升,航班正常性大幅提高。 

    第三章乌鲁木齐机场III类运行的必要性

      一、乌鲁木齐机场航空业务的发展  

      2019年乌鲁木齐机场旅客吞吐量2396.3万人次,同比增长4.06%,年起降架次17.84万架次,同比增长1.14%。乌鲁木齐机场单跑道日高峰606架次,起降500架次以上已达157天。 

      以上数据看出乌鲁木齐机场航空业务量发展迅猛,年旅客吞吐量已突破了2300万人次。乌鲁木齐国际机场作为一带一路战略枢纽,对乌鲁木齐机场保障能力提出了更高的要求,特别是需要提升乌鲁木齐机场冬春季复杂天气条件下的航班运行正常率,避免低能见度天气引发航班大面积延误,取消,给旅客带来更安全、便捷的出行体验。 

      二、乌鲁木齐机场气象条件 (新疆空管局气象中心数据) 

      乌鲁木齐机场历年低于I类标准(决断高度低于60m,能见度小于800m或跑道视程小于550m)天气出现的时次数(每个单位小时段出现的次数的累计统计如下表:  

      乌鲁木齐机场历年低于I类标准(跑道视程小于550米)天气出现的时次数(每个单位小时段出现的次数)累计统计如下表: 

    月份 

    年度 

    一月 

    二月 

    三月 

    四月 

    五月 

    六月 

    七月 

    八月 

    九月 

    十月 

    十一月 

    十二月 

    合计 

    2010 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    66 

    5 

    71 

    2011 

    8 

    38 

    1 

    1 

    0 

    0 

    1 

    0 

    0 

    0 

    71 

    34 

    154 

    2012 

    48 

    7 

    1 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    22 

    25 

    103 

    2013 

    35 

    6 

    30 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    2 

    43 

    25 

    141 

    2014 

    12 

    14 

    5 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    1 

    0 

    1 

    23 

    56 

    2015 

    58 

    5 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    1 

    39 

    72 

    175 

    2016 

    36 

    27 

    13 

    1 

    0 

    0 

    0 

    3 

    0 

    0 

    30 

    58 

    168 

    2017 

    29 

    12 

    4 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    8 

    26 

    11 

    90 

    2018 

    5 

    21 

    3 

    0 

    0 

    0 

    0 

    1 

    0 

    0 

    10 

    6 

    46 

    2019 

    23 

    6 

    36 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    83 

    148 

    平均 

    25.4 

    13.6 

    9.3 

    0.2 

    0 

    0 

    0.1 

    0.4 

    0.1 

    1.1 

    30.8 

    34.2 

    115.2 

      3-1乌鲁木齐机场低于I类标准天气统计数据 

      由图可见,乌鲁木齐低能见度天气数量集中在春季和冬季,时间跨度从当年11月至次年3月,机场受到低于I类标准的天气影响较大,起降航班有较大影响。月高峰次数平均达34次。201912月,低于I类运行标准时次高达83次,乌鲁木齐低能见度天气有愈演愈烈的趋势。 

      进一步分析乌鲁木齐机场II类运行标准天气统计数据(跑道视程小于550米但不小于300米)天气出现的时次数(每个单位小时段出现的次数)累计统计如下表: 

    月份 

    年度 

    一月 

    二月 

    三月 

    四月 

    五月 

    六月 

    七月 

    八月 

    九月 

    十月 

    十一月 

    十二月 

    合计 

    2010 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    19 

    5 

    24 

    2011 

    7 

    19 

    1 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    28 

    11 

    66 

    2012 

    34 

    6 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    13 

    20 

    73 

    2013 

    16 

    5 

    10 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    11 

    15 

    57 

    2014 

    6 

    6 

    2 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    8 

    22 

    2015 

    28 

    4 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    28 

    40 

    100 

    2016 

    14 

    19 

    5 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    7 

    29 

    74 

    2017 

    10 

    5 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    17 

    6 

    38 

    2018 

    1 

    9 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    5 

    1 

    16 

    2019 

    11 

    6 

    15 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    17 

    49 

    平均 

    12.7 

    7.9 

    3.3 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    12.8 

    15.2 

    51.9 

      3-2乌鲁木齐机场II类标准天气统计数据 

      对比乌鲁木齐机场III类运行标准天气统计数据天气出现的时次数(每个单位小时段出现的次数)累计统计如下表: 

    月份 

    年度 

    一月 

    二月 

    三月 

    四月 

    五月 

    六月 

    七月 

    八月 

    九月 

    十月 

    十一月 

    十二月 

    合计 

    2010 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    47 

    0 

    47 

    2011 

    1 

    19 

    0 

    1 

    0 

    0 

    1 

    0 

    0 

    0 

    43 

    23 

    88 

    2012 

    14 

    1 

    1 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    9 

    5 

    30 

    2013 

    19 

    1 

    20 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    2 

    32 

    10 

    84 

    2014 

    6 

    8 

    3 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    1 

    0 

    1 

    15 

    34 

    2015 

    30 

    1 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    1 

    11 

    32 

    75 

    2016 

    22 

    8 

    8 

    1 

    0 

    0 

    0 

    3 

    0 

    0 

    23 

    29 

    94 

    2017 

    19 

    7 

    4 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    8 

    9 

    5 

    52 

    2018 

    4 

    12 

    3 

    0 

    0 

    0 

    0 

    1 

    0 

    0 

    5 

    5 

    30 

    2019 

    12 

    0 

    21 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    0 

    66 

    99 

    平均 

    12.7 

    5.7 

    6 

    0.2 

    0 

    0 

    0.1 

    0.4 

    0.1 

    1.1 

    18 

    19 

    63.3 

      3-3乌鲁木齐机场III类标准天气统计数据 

      从表中可以看出,乌鲁木齐机场II类运行后,确实缓解了低能见度天气对航班运行的影响。但进一步细分,乌鲁木齐机场低于II类运行标准的天气仍十分显著,近十年统计数据中十一月、十二月III类天气平均时次达到18次,19次,超过II类天气平均时次。201912III类天气时次更是达到了66次,远超当月II类运行标准天气17时次。 

      乌鲁木齐机场的II类运行已然3年有余,期间空管、机场及航空公司积累了一定的运行经验。20191210日,北京大兴机场仪表着陆系统首次启用CAT IIIB运行,这一历史性的时刻,也为进一步提高乌鲁木齐机场冬季低能见度复杂天气航班正常率,提升旅客真情服务点亮了明灯。乌鲁木齐机场如果具备III类运行标准,将大幅减少天气原因航班延误,以及给航空公司造成的经济损失,提升安全裕度,消除飞行安全隐患。 

      三、建设民航强国,实现高质量发展 

      建设民航强国,民航要实现高质量发展,必须落实新发展理念,充分发挥科技创新引领作用。日前,民航局发布《关于促进机场新技术应用的指导意见》,明确了机场新技术推广应用的基本原则、总体目标和实施计划,为机场新技术应用指明了方向。 

      近年来乌鲁木齐机场加快推进以平安机场、绿色机场、智慧机场、人文机场为核心的四型机场建设,着力打造集内在品质和外在品位于一体的现代化民用机场。在运行环境越来越复杂的背景下,民航持续安全这根弦儿越绷越紧,必须向技术要安全、拿技术换安全、用技术保安全。近年来,乌鲁木齐机场作为新技术的试验田,迫切需求引进新技术,提升安全能力,推进高质量发展。 

      第四章 低能见度运行标准选择 

      按照《运输机场仪表着陆系统(ILS)低能见度运行管理规定》(AC-91-CA-2019-01)要求,对照乌鲁木齐低能见度天气情况,选择乌鲁木齐机场适宜的运行标准。 

      前文气象条件中已有叙述,目前乌鲁木齐机场III类天气频发。图1中数据可明显看出,20162019年,III类天气已远超II类天气时次,正成为影响乌鲁木齐机场低能见度天气航班正常运行的魁首 

     

     

      4-1 II类天气和III类天气比较 

      运行机场低能见度运行包括: 

        

      III类运行标准又具体细化为:IIIAIIIBIIIC类运行标准。乌鲁木齐机场应该选择III类运行标准中的哪一类别呢? 

      直接选取CAT IIIC是一劳永逸的办法。但是和安全相对的还有效益。对比数据我们发现,2010年至2019CAT IIIA CAT IIIB平均时次分别为35.322.9次,而CAT IIIC天气平均时次只有5.1次。如图表4-1所示: 

       类别 

    年度 

    CAT II 

    CAT III 

    CAT IIIA 

    CAT IIIB 

    CAT IIIC 

    2010 

    24 

    19 

    19 

    9 

    2011 

    66 

    45 

    38 

    5 

    2012 

    73 

    12 

    16 

    2 

    2013 

    57 

    39 

    37 

    8 

    2014 

    22 

    19 

    11 

    4 

    2015 

    100 

    47 

    23 

    5 

    2016 

    74 

    47 

    32 

    15 

    2017 

    38 

    36 

    15 

    1 

    2018 

    16 

    22 

    6 

    2 

    2019 

    49 

    67 

    32 

    0 

    平均 

    51.9 

    35.3 

    22.9 

    5.1 

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      

      4-1 II类天气标准和III类天气比较 

        

        

      4-2 低能见度天气RVR年均统计(2010-2019 

      低能见度运行标准的提高,伴随着机场和航空公司巨大的安全投入。完全不顾及成本推进CAT IIIC的做法是不明智的。 

      进一步比较IIIAIIIB运行标准。乌鲁木齐机场低能见度天气一旦出现,有愈演愈烈的趋势。III类天气全天24小时均有分布,高峰小时段集中在凌晨4时及傍晚21时前后,而且IIIB天气往往伴随着IIIA天气出现,数量上不分伯仲。如图4-3所示。 

      IIIAIIIB仪表着陆系统保护区,目视助航设施、导航和气象设备故障或降级等并无二致,甚至IIIA对灯光系统故障要求更严苛(进近灯故障即要求退出IIIA)。 

      CAT IIIB具备更高的安全裕度,且已在国际上以及北京大兴机场进行验证,我们认为,近期内乌鲁木齐机场可考虑CAT IIIA运行标准建设,逐步过渡至IIIB运行。 

        

        

      4-3 低能见度天气高峰小时统计(2010-2019 

    第五章 飞行校验数据分析

      20168月,乌鲁木齐机场完成25号方向仪表着陆系统III类配置升级,航向信标和下滑信标增加了热备份监视器(具备同时监视主备机能力)、机柜电源系统,更新了远场航道、宽度监测天线,系统达到三类运行能力,按照II类运行标准校验并对外开放使用。 

      民航局《关于明确 Π类精密进近运行中仪表着陆系统设备性能要求的通知》(局发明电〔20161621号)中规定,仪 表着陆系统应 当严格按照 《飞行校验规则》中相关 要求进行飞行校验,其冲 lI类 仪表着陆系统航 向信标航道结构应当检查到 T点 。如有特殊需要检查到 D点的,则应按要求保持相应航道结构。我局在申请HUD特殊II类时,明确校验中心要求校验到D点。 

      国际民航公约附件10无线电导航设备附篇C中规定,II/III类航道和下滑道结构数据如图5-1虚线范围: 

        

      5-1 II/III类航道、下滑道弯曲幅度范围 

      类仪表着陆系统航道结构的要求如下:  

     

    幅度DDM (95%概率) 

    从覆盖区外缘到ILS“A” 

    0.03130μA 

    ILS“A”点到ILS“B” 

    0.005(必须为线性下降)(5μA 

    ILS“B”点到ILS基准数据点    

    0.0055μA 

    ILS“B”点到ILS“D” 

    0.005 

    ILS“D”点到ILS“E” 

    线性增至0.01 

    5-1 III类仪表着陆系统航道结构  

      20191026日,最近的一次飞行校验中,观察航道结构如下: 

        

      5-2 25号方向仪表着陆系统II类校验航道结构 

      图中所以校验数据中显示D点之前航道结构均满足要求。D点到E点数据结构(结构5区)未验证。 

      类仪表着陆系统下滑道结构的要求如下:  

     

    幅度DDM (95%概率) 

    从覆盖区边缘到ILS“A” 

    0.035 

    ILS“A”点到ILS“B” 

    0.023(必须为线性下降) 

    ILS“B”点到ILS基准数据点 

    0.023 

      5-3 III类仪表着陆系统下滑道结构 

      下滑信标校验结果显示,下滑道结构全部满足要求,如图5-3所示。 

        

      5-4 25号方向仪表着陆系统II类校验下滑道结构 

    第六章 地面活动引导及控制系统

      按照《运输机场仪表着陆系统(ILS)低能见度运行管理规定》要求,III类运行的机场应配置高级场面活动引导与控制系统(A-SMGCS系统)。 

      按照高级场面引导与控制系统配置标准(图6-1所示),乌鲁木齐机场2019年起降架次17.84万架次,实现单跑道III类运行,25号方向配备IIA-SMGCS系统,实现对相应低能见度运行区域的监视、告警等功能,为塔台管制和机场运行提供切实有效的监控手段。 

        

      6-1 高级场面引导与控制系统配置标准 

      乌鲁木齐机场配备一套一、二次空管监视雷达,一套场面监视雷达,一套多点定位系统(MLAT)及一套广播式自动相关监视系统(ADS-B )等监视设施,作为A-SMGCS系统信号源;以及相应的通信、气象观测及目视助航等设备,符合《民用机场飞行区技术标准》的有关规定。乌鲁木齐机场场面监视融汇系统显示界面应能显示仪表着陆系统临界区、敏感区和额外增设的控制区域范围边界,具备一定的场面监视和告警功能。 

      需要注意的是,实施低能见度运行的机场,其机动区域内活动的飞机和车辆应配置相应级别的监视二次雷达应答机或ADS-B信标机等监视设备,以实现A-SMGCS系统对相关区域的有效监控。乌鲁木齐机场飞行区内车辆尚未配置二次雷达应答机或ADS-B信标机等监视设备。 

    第七章 结论

      乌鲁木齐机场改扩建工程初步设计已于20196月批复。空管工程包括新建第二跑道和第三跑道的双向仪表着陆/测距仪系统,更新1部二次雷达,新建2部场面监视雷达,新建1部多点定位系统(接收站31个、询问/接收站5个、参考站2个和中心处理站1个)等,以及主、备用场监融汇系统(与集成塔台系统一并建设),实现A-SMGCS系统IV级标准。 

      乌鲁木齐机场二、三跑道投运之后,将进一步提高机场的服务质量。现阶段,提升25号跑道方向IIIB类运行标准,加强运行保障能力储备,对于进一步保证飞行安全,提高航班正常率是可行且具备条件的。 

      围绕实施民航强国战略,乌鲁木齐机场将以四型机场建设为引领,以北京大兴国际机场仪表着陆系统IIIBA-SMGCS四级应用为切入点,推进新疆民航高质量发展。(作者:吴德庆 民航空管局)