直升机PinS程序的优势及目视航段设计

直升机PinS程序的优势及目视航段设计

林善祯

（民航中南地区空中交通管理局，广东.广州.510405）

摘要：直升机具有灵活、快速高效等特点，进行作业时，机动性和灵活性较大，在应急救援、治安巡逻、石油、电力等方面发挥着越来越重要的地位，但由于城市建设的范围不断扩大，建筑物高度不断增高，导致现有目视或仪表飞行程序运行标准增大，甚至无法使用。随着配置GNSS接收机的直升机数量增多，为了保证直升机运行需求，特别是直升机应急救援需要全天候服务。我们须打破传统飞行观念，利用GNSS提供全天候、高精度的信号导航，采用PBN技术实现灵活的仪表飞行路线加上目视飞行方法。本文将介绍直升机PinS（空间点）飞行程序相对传统飞行程序的优势及PinS程序目视航段的设计规范。

关键词：传统程序；PBN；PinS程序；目视航段；OCS；OIS

0引言：基于性能导航（PBN）是国际民航组织（ICAO）和我国民航正在大力推广的一项空中航行新技术，是国际民航组织在整合了世界各国和地区的区域导航（RNAV）和所需性能导航（RNP）的运行实践和技术标准的基础上，提出的一种新的运行概念，它将飞机先进的机载设备与星基导航及其他先进技术相结合，涵盖了从离场、航线、进近到着陆的所有飞行阶段，提供了航迹灵活、精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式。直升机PinS飞行程序是直升机PBN飞行程序的延伸，它由星基导航的PBN仪表航段和目视航段组成，专门供直升机使用的飞行程序。

1直升机飞行程序分类

目前，直升机飞行程序包括目视飞行程序、传统仪表飞行程序和PBN飞行程序。目视飞行程序是指在可见天地线和明显的地标（江河、公路、高大建筑物等）的条件下，供飞行员能够根据地标判明航空器飞行状态和目视判定方位的飞行程序。传统仪表飞行程序是指利用地面导航设施（VOR、NDB、LOC等），采用向台或背台信号进行接力引导飞机，一段连着一段飞行方法的仪表程序。PBN飞行程序是一种基于性能导航的飞行程序，它是依靠星基或陆基设备进行对飞机引导，在导航信号覆盖范围内，或在机载设备能力限度内，或是两者的相结合，不受导航台位置限制而允许航空器按任何期望的航迹飞行。

2PinS飞行程序相对传统飞行程序的优势

PinS飞行程序是PBN飞行程序的延伸，它既有星基导航能提供足够的完好性、高精度、连续性和可用性的仪表导航飞行优势，又有机动性和灵活性较大的目视飞行优势。主要优点有以下部分。

（1）精确地引导航空器，避开地形复杂区域，提高飞行运行安全性，并同时能提供垂直引导，实施连续稳定的下降程序，减少可控撞地的风险。

（2）PBN导航具有大范围任意定位的能力，在导航信号能够覆盖的范围内比较自由地设计，可以实现灵活和直线的飞行航经，增加飞机业载，减少飞行时间，节省燃油，并能实施平行航路和终端区进离航线分离，提高空中交通流量。

（3）基于GNSS的PBN飞行程序无须依靠地基导航台信号引导，不受到导航台信号限制，可以减少导航基础设施投资和运行成本，改善全天侯运行，提高运行的整体经济效益。

（4）实施RNP规范飞行时，因为机载设备性能具有监视和告警功能（OPMA），偏离航迹时能及时告警，减少地-空通信和雷达引导需求，便于指挥，降低飞行员和管制员的工作负荷。

（5）采用目视起始离场及着陆，使飞行路线更加灵活，不用直线离场或着陆能更加有效避开机场周边有影响的高大障碍物，提高飞行安全和降低运行标准。

3直升机PinS（空间点）飞行程序设计

PinS飞行程序是直升机PBN飞行程序的延伸，它包括PinS离场程序和PinS进近程序。PinS离场程序是由一个目视航段后紧跟一个仪表航段组成。离场的目视航段起始于直升机场着陆位置，结束于起始离场定位点（IDF），高度不低于起始离场定位点的最低飞越高度（MCA）。仪表航段是从IDFMCA起至衔接航路上的一个点的离场航段，该航段使用直升机一般PBN设计标准。PinS进近程序是由仪表进场和仪表进近过渡到目视着陆的进近程序，其中进场、起始进近、中间进近、最后进近及复飞程序均为仪表航段，使用直升机一般PBN设计标准。从PinS（MAPt）至直升机场着陆位置为目视航段。

3.1PinS飞行程序与直升机一般PBN飞行程序的区别

设计PinS飞行程序主要是由于受到机场周边障碍物高度限制等原因，导致PBN程序高度太高而无法实施直线仪表离场或着陆，需要增加目视机动飞行区域来避开障碍物，并同时进行上升离场或下降着陆的PBN程序。直升机一般PBN飞行程序和PinS飞行程序主要区别在于离场起始段和复飞点至着陆段，其它航段均遵循直升机一般PBN程序设计规则。两者的主要区别如表1所示：

表1直升机一般PBN程序与PinS程序的主要区别

3.2PinS程序目视航段设计规范

PinS飞行程序由于仪表航段与直升机一般PBN程序设计规范一致，本文不再介绍PinS程序仪表段的设计内容，下面主要介绍PinS程序目视航段设计要求。PinS飞行程序离场和进近目视航段均可以实施直线目视航段或机动目视航段，且该两种航段的保护面均由OCS（目视超障面）和OIS（障碍物鉴别面）提供保护，OCS内不应该有障碍物穿透，如有穿透须调整目视航段梯度或范围，OIS可以被障碍物穿透但须记录并在图上标示，以帮助飞行员熟悉相关的障碍物进行有效的目视飞行。其中，机动目视航段OIS是由机动区外扩0.4nm之后的区域，而机动区是由IDF/PinS直接连接至转弯区内边界而形成的区域。转弯区是由起飞爬升面中心线单侧一个角度α或两侧各一个角度α和半径r来确定的区域（MCH/OCH≤183m时，r=1482m,α=50°；MCH/OCH＞183m时，MCH/OCH每增加30m时，r增加185m,α减少5°，α最少值为30°）。如图1所示。

图1直升机机动飞行OIS的范围

3.2.1PinS离场程序目视航段设计规范

（1）PinS离场程序直线目视航段是从机场着陆位置至IDF段，且在IDF处的目视航迹与仪表航迹最大变化是30°，标称目视航段设计梯度（VSDG）为13.3%，VSDG不得低于附件14起飞爬升面之上0.8%，目视航段长度只允许在1482-13900米之间。

（2）机动目视航段是指飞行员不是从机场起飞位置直接指向IDF的方向起飞，而是沿着起飞爬升面中心线起飞，达到一定高度（MCH/2和90米两数取最大值），然后机动目视加速爬升以不低于IDFMCA高度飞越IDF加入起始仪表航段。在IDF的航迹改变对于所有可能的目视轨迹都应该小于30°，且IDF最小飞越高（MCH）不得低于机场标高之上90米，目视航段设计梯度（VSDG）标称值为13.3%。

（3）直线目视离场航段由直线目视航段OCS、OIS提供保护。机动目视离场航段由机动目视航段OCS、OIS提供保护。直线目视离场航段和机动目视离场航段的OCS、OIS设计参数如表2所示。

表2离场OCS、OIS设计参数

3.2.2PinS进近程序目视航段设计规范

（1）直线目视航段从PinS（MAPt）开始连接至着陆位置，这可以是直接至着陆位置，或经过一个下降点（DP），在该点可以进行不超过30°航迹调整来进行目视着陆,共有五种目视着陆方式。目视航段水平长度限制在1km至3km之间，最佳为1.2km，标称目视航段设计角度（VSDA）为8.3°，VSDA须高于倾斜OCS至少1.12°。

（2）机动目视航段是指当MAPt不是直接对准着陆方向，飞行员需要目视获取直升机场或着陆区，或与其相关的其它目视参考，围绕直升机场或着陆区，通过目视机动完成着陆而设计一个区域，且MAPt处的最低下降高OCH不能小于机场着陆标高之上90米，标称目视航段设计角度（VSDA）为8.3°。

3、直线目视进近航段由直线目视航段OCS、倾斜OIS和水平OIS提供保护。机动目视进近航段由机动目视航段倾斜OCS、水平OCS、OIS提供保护。直线目视进近航段和机动目视进近航段的OCS、OIS设计参数如表3所示。

表3进近OCS、OIS设计参数

4结束语

直升机PinS飞行程序是一种直升机特有的性能导航程序，根据空间定位点的理念，在不依靠地面导航设施的条件下实现直升机仪表飞行。PinS程序可以充分的发挥直升机目视机动性和飞行管理系统智能优势。同时能有效减少直升机场导航设施的建设和维护成本，改善全天侯运行，降低着陆运行标准，提高运行的整体经济效益。

参考文献

[1]蒋维安《基于性能导航（PBN）程序理论与实践》.西南交通大学出版社,2015,8.

[2]航空器运行第二卷目视和仪表飞行程序设计（Doc8168）.国际民航组织,2018.