客機駕駛探秘5.4 儀器進場圖

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結合儀器進場圖來簡單總結一下儀器進場程序,以東京國際機場ILS Z RWY34R(CAT II類)程序為例。

進場(Approach)是指飛機下降時對準跑道飛行的過程。在進場階段,要使飛機調整高度,對準跑道,從而避開地面障礙物,飛行員必須要注意力高度集中才能準確操作,因此進場是有著嚴格的標準和操作規程的。上面的 "ILS Z RWY34R(CAT II類)"就是指進入東京國際機場34R號跑道時的第一個(Z,第二個以Y命名,第三個為X命名)儀器進場程序名。

根據機場在最後的進場航段是否提供垂直方向上的下滑引導,進場程序又可以分為精密進場和非精確近場2大類。用於精密進場引導的導航設施有儀器降落系統ILS(Instrument Landing System,俗稱盲降系統),微波降落系統MLS和精密進場雷達PAR,而非精確近場設備包括VOR, NDB, LOC,GPS等。ILS應該是知名度較高的自動降落系統了,因此本節介紹的 ILS Zulu RWY34R(CAT II類)進場圖就使用精密進場ILS程序為例。
進場階段一般包括起始(從最初近場定位點IAF到中間進場定位點IF,從到場到進場的過渡,根據導航設備使飛機轉向到跑道方向),中間(中間進場定位點IF到最後進場定位點FAF,航跡保持與跑道方向一致,平飛,調整速度姿態使飛機能夠平穩地進入最後進場),最後進場(從最後進場定位點FAF到重飛點,沿降落航跡下降,對準跑道中心,下降至決定高度)和重飛幾個階段。

儀器進場圖是儀器進場程序的直觀圖形表示,圖中包括了資訊欄,平面圖,剖面圖,降落最低標準等內容。


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先看最上部的資訊欄,這裡提供了飛行員所需要的通信頻率。

第一項TOKYO APP東京進場管制的頻率一共有6個,119.1-119.4-119.7-126.5-236.8-261.2MHz,具體需要使用哪個頻率要看到場時空管的分配。

第二項是導航設備的頻率資訊,儀器降落系統ILS-LOC導航台的頻率108.9MHz,後面的ITC為32R號跑道的識別號碼,後面還標出了它的摩爾斯碼,飛機上的導航設備捕捉到電波的同時,飛行員還需要監聽摩爾斯碼,以確定調諧頻率是否正確。
LOC(航向台Localizer的縮寫)是ILS的一個子系統,可以為飛機提供水平方向上的引導,使飛機能夠正確飛行在跑道中心線的延長線上。ILS-LOC導航台的頻率108.9MHz。
GP(下滑台,Glide Path的縮寫,有時也叫Glide Slope)是ILS的另一個子系統,提供了垂直方向上的引導,以使飛機能夠以正確的坡度降落下來。ILS-GP的頻率是329.3MHz。
另外,航向台和下滑台的載波頻率是配對的,這樣只要一次選擇就能將兩台接收機調諧好。
最下面的CH-26x是ILS-DME測距儀的代碼。測距儀也是一個裝備在機場內的裝置,能夠提供給飛行員一個以海里為單位的飛機距離跑道的直線距離(即斜距)。

第三項是塔台空中管制用頻率,這裡有5個,124.35-118.1-118.575-118.725-118.8MHz,具體使用哪個也需要進場管制的聯繫,一般來說每個頻率都對應一條跑道一般不會變更。

第四項是在5.1節 下降準備中提到的ATIS廣播頻率,這裡是128.8MHz。

接下來看平面圖這部分。平面圖一般提供了進場程序的地圖,包括地形地貌,導航設施資訊,航跡資訊,各種定位點等等。

首先平面圖中央的灰色部分是指東京灣,而東京國際機場位於圖中的左上方,以機場為圓心的圓弧線表明了機場塔台管制區的範圍。上面的圖有些小,可能看不太清楚,可以點擊這裡看大圖。圖的左上角處有TOWER 1148的字樣,這應該是著名的景點東京塔的標識吧,它的標高為1148英尺。

ILS儀器降落系統的航道在圖中用帶有羽狀短線的大箭頭來表示,非常醒目,其方向順著進場方向,指向機場跑道頭。箭頭處的IM字樣表明了內指點標IM的位置,內指點標表明了鄰近跑道入口的位置,"D0.3 ITC"意味著這裡距離ITC測距儀的距離為0.3海里。指點標也是一種地面導航設施,包括有外指點標OM(Outer Marker),中指點標MM(Middle Marker)和內指點標IM(Inner Marker),提供飛機相對跑道入口的粗略的距離資訊,在平面圖中以棗核形標示出來。

平面圖中右下側給出了最低扇區高度資訊MSA,以指向機場內HME VOR為中心,把空域分為多個扇區,分別公布各空域的MSA。MSA提供給飛行員在起飛離場和到場降落時的一個最低安全高度。360度~180度扇區為6300英尺,180度~270度上去為3100英尺,270度~360度扇區為2500英尺。本圖中3個扇區可以看到機場西側的扇區最低高度明顯比東部要高,因為機場西邊就是東京市內,而東部是東京灣海上,障礙物當然西部要比東部多得多,所以安全高度也要高得多。

平面圖中用粗實線繪出進場航跡,其中最初近場定位點IAF(Initial Approach Fix)作為航跡的起點,在上面平面圖的中下部可以找到3個,即CREAM,SINGO和ARLON定位點。圖中每個定位點處都標出其經緯度和最低安全高度資訊,在這裡的高度為4000英尺,因此下落過程中,飛行員要操縱在飛到IAF時,把飛機降低高度到4000英尺或以上高度。SINGO IAF處還標出來距離該定位點離ITC測距儀的距離,"D20.3 ITC"表明此處距離機場20.3海里。

重飛航跡使用帶末端箭頭的虛線繪出。可以看到上圖中左上方沿跑道方向並轉至15度方位角,"to KASGA"的航跡即為重飛航線。

在航跡線中還標出了磁航線角資訊,比如從CREAM到CLOAK定位點之間的航跡為247度磁航向,從CLOAK到CAMEL定位點的航跡為307度磁航向,從ARLON到CAMEL定位點為006度磁航向,從SINGO到CAMEL為337度。同時在磁航線角下面還用小號字體標出了真航線角,在數值後面由大寫字母T註明,如從CREAM到CLOAK定位點之間的航跡為240度真航向等等。

航線角上方還提供了各個定位點間的距離資訊,比如從CREAM到CLOAK定位點之間為3.8海里,從CLOAK到CAMEL之間為3海里,從ARLON到CAMEL為1.9海里,從SINGO到CAMEL為2.5海里。

進場過程中另外兩個重要的地位點是中間進場定位點IF(Intermediate Fix)和最後進場定位點Final Approach Fix (FAF)。從不同方向飛來的飛機經過不同的IAF調整航向,匯集到中間進場定位點IF處後,繼續飛行至FAF,然後飛機進入最後的沿ILS下滑道降落的過程。

平面圖右側的NOTE中有使用該進場程序的注意事項,一個是使用CREAM和ARLON最初近場定位點的飛機必須裝備有區域航行或者DME/IRU/GUSS等導航設備,一個是必須事先得到雷達引導。

圖中左下方還標明了速度限制的資訊,距離ITC測距儀10海里(約為18公里)處時的速度限制為180節(約為330公里/小時),距離5海里(約為9公里)處的限制為160節(約為300公里/小時)。

下面介紹進場圖中的剖面圖部分。剖面圖用立體圖直觀地表示了進場程序的飛行航跡,一般包括了下降航跡,各種空域定位點,推薦的下降高度以及重飛圖標。

上圖的下降航跡從右向左以帶箭頭的粗實線表現出從中間進場定位點IF CAMEL開始飛向FAF CACAO,到下降至內指點標IM的過程。IF處的推薦飛行高度為4000英尺,距離ITC為17.8海里(距離跑道入口處17.6海里)。

從IF到FAF飛機以337度磁航向保持平飛,到達距離ITC測據點12.1 海里(距離跑道入口處11.9海里)處的最後進場定位點FAF(非精確近場程序的FAF在圖中用Maltese Cross馬爾他叉標誌出來,但是精密進場程序的最後進場航段的起點叫做最後進場點FAP,其位置一般不在圖中標註任何符號)時開始下降,垂直導航下降線終止於內指點標IM,圖中標出了垂直導航下滑角為3.0度,磁航向337度。

重飛點是儀器進場程序中未能取得所需目視參考,必須開始實施重飛的位置,重飛航跡在圖中用帶有箭頭的虛線表示。在精密進場程序中,重飛點是飛機沿下滑道下降到決定高度對應的位置。而對於非精確近場程序,重飛點是在一個導航台或者用距導航台的距離來表示。執行重飛時需要維持磁航向337度爬升至800英尺後,右轉切入HME VOR導航台15度/SYE VOR導航台195度徑向線並爬升至4000英尺,在KASGA定位點加入等待程序,等待程序資訊在平面圖中右上部標註出來。


剖面圖下面是降落最低標準表格,給出飛機進場時必須達到的降落標準,作為轉入目視進場降落的限制條件。最低標準包括最低高度和最低能見度(VIS,Visibility)或者跑道視程(RVR, Runway Visual Range),精密進場的最低高度為決定高度(DA,Decision Altitude)和決定高度距離(DH, Decision Height),而非精確近場的最低高度為最低下降高度(MDA, Minimum Descent Altitude)和最低下降高(MDH, Minimum Descent Height)。在天氣情況不佳、ILS進場最後階段看不清道面的情況下仍強行降落,往往導致重大飛行事故的發生,因此飛行員要嚴格遵守每個進場程序的降落最低標準,如在通過決定高度之前還未建立進場所需的目視參考 ,必須在決定高度上進行重飛(Go Around)。

決定高度DA以平均海平面(mean sea level)為基準,而決定高度距離DH是以跑道的入口標高(threshold elevation)為基準的。DH用於ILS CAT II以上的精密進場,也就是DH在200ft以下的情況,此時應該使用無線電高度計而不是氣壓高度計。

可以看到在這裡對於直線進場降落時,第二類ILS的DA為120英尺,DH為100英尺,無線電高度RA(Radio Altitude)為100英尺,RVR為350米,而第一類來說DA為220英尺,DH為200英尺,RVR為550米。對於目視盤旋降落來說,MDA為730英尺,MDH為709英尺,能見度根據航空器分類不同,A和B類為1600米,C類為2400米,D類為3200米。

現代客機上的飛行資料庫內都有完整的到場和進場數據,飛行員只要在CDU中把需要的機場到場程序,進場程序和跑道選擇好,就可以在CDU中的航路頁面看到被更新的至降落跑道的所有航路資訊了。

最後作為參考資訊,把盲降等級和航空器等級定義抄錄如下:
儀器降落系統根據精密度分為幾個等級,







等級決定高度距離跑道視程
第一類儀器降落系統(CAT Ⅰ) 200英呎以上550米以上或能見度800米以上
第二類儀器降落系統(CAT Ⅱ) 100英呎以上且低於200英呎350米以上
第三A類儀器降落系統(CAT ⅢA)低於100英呎或無決定高度距離 200米以上
第三B類儀器降落系統(CAT ⅢB)低於50英呎或無決定高度距離 75米以上且低於200米
第三C類儀器降落系統(CAT ⅢC)無決定高度距離無跑道視程限制


航空器的進場速度直接影響著實施儀器進場程序的各種機動飛行所需的空域和能見度。為了給具體儀器進場程序提供航空器操縱可能性的標準化基礎,根據航空器在最大允許降落重量的降落形態,按照航空器在跑道入口時的速度Vat,ICAO將航空器分為五類:
●A類 指示空速小於169km/h;
●B類 指示空速為169km/h或以上,但小於224km/h;
●C類 指示空速為224km/h或以上,但小於261km/h;
●D類 指示空速為261km/h或以上,但小於307km/h;
●E類 指示空速為307km/h或以上,但小於391km/h。

關於航空器等級分類,我把國際民航組織的Doc 8168 OPS/611 Aircraft Operations中的說明部分貼出來供大家參考。
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