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  • 仪表飞行程序验证管理政策的对比分析和建议

    王莉莉 编 辑:王亚玲 2021-11-02 16:55:00

        

      摘要针对我国仪表飞行程序验证管理工作,在搜集、翻译、对比了美国和国际民航组织的相关文件规章的基础上,提出我国存在在飞行程序验证环节重试飞飞行管理过程和责任归宿,但对仪表飞行程序验证工作内容和人员资质管理方面存在不足的问题,并给出了自己的四点建议。 

        

      仪表飞行程序是航空系统中的一个重要组成部分。每一天,每一次飞行期间,全世界有成千上万的航空器执行仪表离场、进场或进近程序至各国机场。因此,飞行程序是日常飞行运行不可分割的一部分,它们的质量也需要各国民航当局的重视。 

      为了保证仪表飞行程序的质量和安全,通常会在飞行运行前实施仪表飞行程序的验证工作。然而,由于各国的民航体制、发展背景和技术推广差异较大,各国民航当局对于仪表飞行程序验证管理政策也各有不同。本文拟针对有代表性的国外的仪表飞行程序验证政策进行分析,并期对我国今后在该方面的政策法规的调整提出有建设性的意见和建议。 

    一、 美国

      国针对仪表飞行程序的验证要求,201611月颁布了Order 8200.1D-US Standard Flight Inspection Manual (USSFIM)》,并于 20193月颁布了AC 90-113BInstrument Flight Procedure Validation (IFPV) of Performance Based Navigation (PBN) Instrument Flight Procedures (IFP)》。 

    (一) Order 8200.1D相关规定

      Order 8200.1D美国标准校飞手册的第六章对仪表飞行程序(IFP)的校飞和飞行验证进行了介绍,并规定所有新建和修订的仪表飞行程序都需要进行飞行校验和飞行验证。 

      飞行验证(FV)是飞行程序验证过程的一部分,并且与除导航辅助设备或系统的性能以外的因素有关。 FV是对新的或经修订的IFP进行的飞行评估,以确认该程序在安全性、可飞行性和设计准确性(包括障碍物和数据库验证)方面满足运行要求。它包括对任何所需基础设施的评估,例如跑道标志、进近和跑道灯光系统、通信、航图等;也包括障碍物,地形和导航数据,并对程序的可飞行性进行评估。 验证过程在程序开发阶段开始,包括对开发标准和文档的深入质量保证(QA)审查。一旦完成了设计组织内部的地面验证,便会将程序转发给飞行检查组织,以继续进行飞行前验证。飞行检查验证过程通常包括飞行前验证,飞行验证和飞行后分析。 

      1、飞行前验证。飞行检查员收到仪表飞行程序的相关资料后,便开始进行飞行前验证。在该阶段,将验证所提供的数据和信息并确定仪表飞行程序设计中的潜在错误。飞行前验证的目的是要熟悉程序的特定细节,从运行的角度识别程序设计中的潜在错误,并注意设计过程与标准和文件的差异。目的是在地面上尽可能地评估后续将在飞行验证阶段中需要评估的要素。当飞行标准部门认为有必要时,针对复杂的IFP或使用非标准设计规范的IFP,使用飞行模拟机进行评估。模拟机评估必须在具有FAA资格的能够执行程序的“ C”级或“ D”级飞行模拟机中进行。在需要对特殊设计或运行情况进行评估的情况下,应该对其他的IFP也进行模拟机评估。在进行飞行验证之前,飞行检察员应与程序设计人员解决相关的所有问题。 

      2、飞行验证。 FV需要在装备适当的飞机上进行飞行评估,以确认该程序在安全性、可飞行性和设计方面在运行上是可接受的。 该过程必须以设计所需的相关导航模式进行。FV的目标包括: 飞行性和总体安全性; 最终保证足够的障碍物超障余度; 验证导航数据正确无误,并可以飞出设计的飞行路线; 并确认所有必需的基础设施均已就绪且可运行。对于复杂的程序,需要在飞机或模拟机中进行额外的飞行能力检查。 

      3、飞行后分析。飞行后的分析和记录是验证过程的最后一步。在FV期间记录了飞行和导航参数。 对于带有FAS数据块的RNAV程序需要进行数据分析,以验证导航数据的准确性和完整性以及横向和纵向的适当飞行轨迹性能。最终应该确定出对验证的仪表飞行程序是否满意的结论,并确保仪表飞行程序资料包所有数据的完整性和正确性。最后对所有记录的电子数据和最终报告进行存档。 

      其中,还特别提到了对障碍物的验证要求。仪表飞行程序包可能包含验证已知障碍物的高度和位置的请求,以完善精度代码并可能允许降低最低着陆标准。通常,可以从地面最准确地执行此任务。但是,障碍物的位置或资源的缺乏可能会导致相关方要求进行空中评估。建议仅在无其他途径后才进行该项内容的空中评估。 

    (二) AC 90-113B相关规定

      AC 90-113BPBN仪表飞行程序(IFP)的仪表飞行程序验证 (IFPV)》是对Order 8200.1D的补充。同时主要针对的对象是非FAAPBN仪表飞行程序验证机构。主要包含仪表飞行程序的简介、对服务商的要求、仪表飞行程序验证的过程和验证飞行员的培训要求等内容。 

      IFPV是一系列涉及几个不同要素的行动,包括:地面验证、飞行前验证和飞行验证,如下图所示。 

        

      1 IFPV的具体步骤 

      地面验证是对整个IFP软件包的质量保证审查。飞行前验证将包括障碍物评估,并且可能包括模拟机评估。尽管鼓励所有固定翼程序使用,但当要求飞行标准部门批准以偏离特殊RNAVRNP)授权要求(AR)进近IAPs规范的标准时,必须进行模拟机评估。 

      该咨询通告对障碍物的验证也进行了较详细的说明。对障碍物评估区域(OEA)进行目视检查,以确定是否存在未记录或未正确记录的障碍物。虽然地面障碍物评估可能会得出最准确的结果,但空中障碍物评估可更轻松地找到障碍物和OEA边界。 

      此外,对于仪表飞行程序验证飞行员的培训也进行了规定。提出了对试飞飞行员要进行初始培训和阶段性培训。 

    二、 国际民航组织(ICAO

      国际民航组织针对仪表飞行程序的验证要求,于2012年颁布了DOC 9906 VOL 5Validation of Instrument Flight Procedures》和DOC 9906 VOL 6 Validation Pilot Training and Evaluation》两个文件。 

    (一) DOC 9906 VOL 5相关规定

      DOC 9906 VOL 5《仪表飞行程序验证》主要规定了验证过程、验证过程中活动的分步说明、障碍物评估和人为因素。该文件指出完整的验证过程包括地面验证和飞行验证。其中,地面验证包括独立的IFP设计审查和飞行前验证;飞行验证包括飞行模拟机评估和真机飞行评估。在以下情况下,需要进行真机飞行评估: 

      程序的可飞行性不能通过其他方式确定; 

      该程序要求偏离设计标准的情况,但给出了相关安全措施; 

      障碍物和地形数据的准确性和/或完整性无法通过其他方式确定; 

      新程序与现有程序有很大不同; 

      用于直升机的PinS程序。 

      在地面验证之前,程序检查需要由未参与原始设计的设计师来完成。飞行程序设计的检查可以采取抽样调查的方式,或根据程序复杂程度以及顺行检查和确认过程来完成。检查的内容还包括程序设计者使用的主观逻辑推理以及为促进确认的有效性所采取的独立方法和工具。 

      验证是程序设计过程中质量把关的最后一步,之后即将公布程序。验证的目的是验明所有的障碍物和航行数据,以及评估程序可飞行性。可飞性验证主要由地面验证和飞行验证组成。地面验证是一定要执行的步骤。如果政府能通过地面验证证实在程序设计中所有提到的障碍和航行数据都是准确且完整的,同时飞行验证中可能出现的因素也被考虑到了,那么即可省略飞行验证。 

      地面验证是全部仪表飞行程序的检查,由参加过程序设计培训一个成员来完成,该成员要有足够的飞行验证的知识。这个验证是为了抓住标准和文件中的漏洞,在地面验证的过程中来尽可能的衡量飞行验证中可能出现的要素。地面验证中出现的问题要在飞行验证开始之前处理完毕。地面验证也将决定是否需要飞行验证来改进和修正已经公布的程序。地面验证同时还要: 

      对比仪表飞行程序的用途是否能达到利益关系群体起初预期的目标,是否符合理念设计。 

      考虑安全活动的后果,前提是如果能正确应用的话。 

      地面验证也包括桌面模拟工具的使用和/或需要飞行模拟装置的使用。 数据验证和验证方法记载通常都储存在质量记录一项里。 

      验证的结果可能导致最初设计发生改变。可通过与初始设计师共同检查和合作来修改。或者验证者可以做出修改后交给设计师再验证。所有的修改都要清楚记录下来并能查询到。 

      为了程序设计过程中质量的保障,飞行检查和飞行验证是各自独立的活动,如果有要求,可能/也可不由同一单位来完成。飞行检查是为了验证程序中所依赖的航行辅助设施的能力,使程序与ANNEX10——航空导航通信的标准以及无线电导航辅助测试手册的指导(DOC8071)相吻合。飞行验证则与以上因素(航行中辅助工具的表现,辅助工具的表现是否影响程序的发表公布)无关。 

      程序设计的组织部门通常没有专家能决定在何种条件下飞行检查和/或飞行验证是必须进行的。政府对于飞行程序的总体表现要负责,同时对要公布的程序的质量和合适度也要把关。因此,推荐政府的程序设计过程流程图当中,在地面验证之后的一步,应包括通过飞行检查和飞行验证来对程序进行审查这一步。如果地面审查执行人员符合资格,那么他可以决定飞行检查和飞行验证的条件。 

      执行飞行检查工作的人员应该符合DOC8071 第一册基于地面的无线电导航系统测试一书提到的标准。PANS-OPS第二册第一部分第二节第四章质量保障一要求政府要有书面政策决定飞行验证飞行员资格和培训的最低标准,其中包括执行飞行检查任务的飞行员当执行仪表飞行程序飞行验证时要达到的标准。这项政策要求对于飞行验证飞行员的资格等级也要建立标准。 

      在复杂的空域环境中,当FPD将有新的复杂的程序或将改变已有的程序/路径时,十分建议政府部门在颁布新程序之前能与主要的商业导航数据库建立联系。这种联系能给数据库提供提前知晓改变的机会,并能使商业导航数据库能检验已经提出的程序,已解决的问题,从而在技术层面上给政府提供建议找到解决的办法。 

    (二) DOC 9906 VOL 6相关规定

      DOC 9906 VOL 6《验证飞行员的培训和评估》中针对飞行程序试飞驾驶员的能力给出了要求和培训建议,主要包含:飞行验证飞行员(FVP)的要求和评估、培训课程设计、教师能力要求以及FVP培训的验证和培训后评估。 

      该文件特别提出了FVP的关键技能和态度要求主要有: 

      演示三维可视化(技能); 

      多任务处理(技能); 

      数学理解(技能/知识); 

      表现出与团队合作的能力(态度); 

      座舱资源管理(CRM)(态度);  

      注意细节(态度)。 

    三、 中国

      中国民航局飞标司于2012年颁布咨询通告《中国民用机场试飞管理规定》(AC-97-FS-2012-02),对规范我国民用机场试飞组织与实施,明确各相关单位的责任和任务,统一试飞工作的内容和流程发挥了重要作用。主要包括机场试飞的分类、职责分工、试飞的内容和基本要求以及组织实施。 

      此外,我国正在草拟的《飞行程序质量保证管理规定》中也对仪表飞行程序的验证进行了规定和说明。飞行程序验证流程共分为4个分步骤,如下图2。在整个验证过程中各方都应进行充分协商,根据实际情况确定是否开展模拟机验证或实地试飞验证。 

        

      2 飞行程序验证的流程 

      重点看一下飞行程序验证的相关规定,其规定评审会(地面验证)由民航行业主管部门组织,目的是确保设计标准的适用性、仪表飞行程序的安全性、数据的准确性与完好性、可飞性。评审会对飞行程序设计相关文件进行全面评审。主题审核程序设计报告的正确性、可行性。会后评审专家向民航行业主管部门提交意见和建议 

      模拟机验证由民航行业主管部门组织,其目的是充分检验程序的可飞性以及机载导航数据库编码制作的正确性和完好性。机场管理机构应当自行或委托第三方确定合适的验证机型、机组和模拟机,制作机载导航数据库编码等。 

      民航行业主管部门应召开模拟机验证准备会议,检查模拟验证方案、飞行程序图、机载导航数据库、模拟机和机组人员的准备情况等。模拟机验证后应召开总结会议,会后应形成模拟机验证报告,报告内容应当至少包括:飞行程序的合理性、可飞行性和驾驶舱工作负荷如何、需要做哪些优化或调整工作以及是否需要开展实地试飞验证等事项的建议。 

      民航行业主管部门应按照民用机场试飞相关规定组织开展实地试飞验证相关工作。 

    四、 对比分析和建议

      通过对美国、国际民航组织和我国关于仪表飞行程序政策的解读和分析,可以看出各国政策关注的重点各有不同,总结如下表。 

      1 各国政策对比 

      

    中国 

    美国 

    ICAO 

    规范名称 

    AC-97-FS-2012-02 中国民用机场试飞管理规定 

    Order 8200.1D US Standard Flight Inspection Manual 

    DOC 9906 VOL 5 &VOL6 

    主要内容 

    机场试飞的分类、职责分工、具体内容 

    IFP验证的流程、实施要求和人员培训要求 

    IFP验证的流程和要求、人员能力要求、培训实施要求和建议 

    主要区别 

    1.仅涉及飞机实际试飞的相关要求,无IFP验证其他步骤的说明; 

    2.IFP的验证内容涉及较少; 

    3.未涉及人员要求; 

    4.未涉及障碍物验证要求。 

    1飞行前验证的内容与ICAO不同; 

    2.详细说明了IFP试飞的验证内容(涉及障碍物验证); 

    3.涉及人员培训要求。 

    1.详细说明了人员的能力要求(FVP及教员); 

    2.针对培训大纲和内容有详细指导方案。 

      针对我国的情况,现有的咨询通告重点是对机场开航前的试飞飞行管理,而并不是对仪表飞行程序的验证,而草拟的《飞行程序质量保证管理规定》更多强调是整个仪表飞行程序的质量管理,对仪表飞行程序的验证并未进行展开说明和规定。因此,提出以下建议: 

      1、开展仪表飞行程序验证的相关研究工作,结合我国实际运行情况,制定和更新原有管理文件; 

      2、建议我国民用机场飞行程序试飞验证工作进一步明确相关单位权责和试飞内容,并简化审定要求; 

      3、建议开展仪表飞行程序验证管理规定相应的调研和征求意见工作; 

      4、参考美FAA和国际民航组织的相关规定,建议我国IFP验证管理政策规定在以下几个方面进行优化和更新: 

      增加和细化对于仪表飞行程序验证类型的分类和界定; 

      增加飞行模拟机验证的适用条件及相关要求;  

      增加模拟机验证人员、验证系统的要求和验证内容的标准化; 

      增加验证软件的适用条件及相关要求;  

      增加对地面障碍物验证的相关要求; 

      修订试飞检查单,对飞行程序的可飞行、安全性有明确的填写项,填写项具体可量化; 

      增加试飞飞行人员能力的相关要求; 

      增加试飞飞行人员培训的相关要求。(作者:王莉莉 中国民航大学空中交通管理学院