基于AutoCAD二次开发的指定点转弯离场程序保护区的自动生成

郭凯 荆瑞霞

[摘 要] 通常情况下，飞行程序设计工作一直依靠手工进行，设计周期长，工作效率低。因此，为实现飞行程序设计的自动生成而进行飞行程序设计的辅助设计势在必行。文章讨论了基于AutoCAD软件，采用VisualLisp语言对其进行二次开发，结合国际民航组织的Doc 8168文件，经过调研研究，完成了航迹角小于75度的指定点转弯情况下离场保护区的自动生成。

[关键词] 飞行程序设计；离场保护区；自动生成；Visual-LISP；Auto CAD

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 11. 062

[中图分类号] TP311 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）11- 0142- 04

0 引 言

传统的飞行程序设计为手工制图，设计难度大，修改复杂，工作费时费力。我国目前使用的一些飞行程序由于设计数据不准确，障碍物数据准确性难以保证，直接影响飞行运行，造成安全隐患。特别是我国许多机场的空域和地形十分复杂，为充分利用空域资源和安全避开不利地形，就更需要精确地设计飞行程序，以保证运行正常和安全。随着计算机技术和地理信息系统的发展，依靠计算机辅助系统是解决飞行程序设计这一困难的有效的手段。在飞行程序的设计和审核过程中可以通过借助计算机辅助设计（ CAD ）等技术手段， 利用信息化的方法，将设计方案直观地展现出来， 帮助飞行程序设计人员和管理人员对设计方案进行评审和修改， 并为有关领导做出最终决策提供科学有效的帮助。目前很多国家都开始致力于飞行程序自动生成这方面的研究，为航空器的运行提供了很多便利条件，确保了其安全有序的运行。

离场程序是一种规划的离场航线， 为飞机提供终端区至航路结构的过渡。它是以跑道的起飞末端（DER）也就是公布适用于起飞区域的末端（即跑道端或净空道端）为起点，在沿规定的飞行航迹到达下一飞行阶段（即航路， 等待或进近允许的最低安全高度的一点）为终点。离场程序又可以分为直线离场和转弯离场，转弯离场又可以分为指定點转弯和指定高转弯。本文就是研究了航迹角小于75度的指定点转弯情况下离场保护区的自动生成。

1 开发流程

1.1 编写DCL程序

在编写DCL对话框之前，需要先了解下离场程序都需要的参数有哪些。

在离场程序设计过程中，需要先获得以下数据：

（1）机场数据。跑道中心点坐标、跑道入口标高、跑道长度、跑道正北角度；

（2）航空器的指示空速换算表。

然后依据飞行程序设计方案选择或输入：

（3）DER到跑道端口的距离；

（4）离场程序类型；

（5）跑道代号；

（6）飞机类型；

（7）温度、海拔和指示空速。

此后，离场程序将从数据库中读取以下的数据：

（8）机场周边所有电台位置（经纬度）和性质（VOR，NDB，VOR/NDB，VOR/VOR，VOR/DME）；

用户需要输入或确认下面这些参数：

（9）DER点对跑道中心线的偏移距离；

（10）转弯角度；

（11）转弯后的航向；

（12）定位点信息；

（13）离场区全长度；

最后，离场程序将计算出下列数据，画出航迹和保护区图：

（14）电台到跑道中心点的距离；

（15）跑道的坐标角；

（16）跑道中心点与电台所成正北角；

（17）离场航迹角度。

由于采取相对坐标绘图，所以程序中需要用户输入的飞行参数少了很多。

DCL是对话框设计语言， 利用它可以设计出界面简洁美观、功能齐全的用户对话框， 使得开发程序应用起来具有较强的人机交互性。DCL文件与Visual Lisp程序一样，是单纯的ASCⅡ格式的文本文件，可使用Visual LISP或一般的文本编辑器来编辑和修改。本文主要设计了2个对话框，一个主对话框和一个子对话框，主对话框主要是对离场程序的4种分类，分为有引导的直线离场，无引导的直线离场，指定点的转弯离场和指定高的转弯离场。子对话框是在主对话框选了任意一个后，继续出现的方便用户输入参数的一个对话框。分别如图1和图2所示。

1.2 编写Visual LISP程序

用DCL语言编写的对话框只是完成了一个与用户交互的一个界面，便于用户直接输入离场程序的相关信息，离场程序仍需用Visual Lisp编写的程序来驱动，才能实现离场程序的自动绘制的功能。主程序流程如图3所示。

1.2.1 指定点转弯离场程序

在有条件的机场，为了避开直线离场方向上的高大障碍物，或受空域等条件的限制，需要设计转弯离场时，可以要求航空器在一个指定点（TP）开始转弯，我们称之为在指定点转弯离场。本文是要自动绘制指定点的转弯离场程序且转弯后向台飞行，转弯角小于75°的保护区。

1.2.2 转弯离场保护区的绘制

转弯保护区的绘制基本上分为2个部分：转弯前的保护区（转弯起始区）和转弯后的保护区（转弯区）。

（1）转弯起始区，也就是转弯前的保护区。同直线离场的保护区画法一致。如图4所示。

（2）转弯区，也就是转弯后的保护区的画法又可以分为转弯区的内侧边界画法和外侧边界画法，转弯内侧的画法，它起始于转晚点定位容差的最早位置（K-K线）；转弯外侧的画法则是起始于转弯点定位容差最晚位置+C（容差）。其中C=（TAS+W）×6，又叫S-S线（参见图5和图6）。

（3）转弯以后，在有导航台（VOR或者NDB）引导的条件下，又可以分为背台飞行和向台飞行，它们的画法如下图7所示，而本文就是针对转弯后向台飞行而研究的。

按照上述步骤完成后，就可以得到如图8所示的整个指定点转弯离场保护区，向台飞行，转弯角度小于75°的保护区图。

1.2.3 绘制保护区所用到的转弯参数

（1）高度。指定点转弯：机场标高+5 m+10%×d（d为DER至TP的水平距离）；

（2）温度。温度相当于上述高度上的ISA+15°；

（3）指示空速。设计离场程序使用飞机分类速度表内所列各类航空器的“最后复飞”速度增加10%（由于起飞离场时飞机重量增加）；

如果要求避开障碍物可使用较低速度，即表中列出的“中间复飞”速度增加10%，只要在程序中说明“离场转弯最大指示空速限制为××× km/h（kt）”。

（4）真空速

TAS=K×IAS

（5）风

如有统计风的资料，可用最大95%概率的全向风；

如没有风的资料则应使用56 km/h（30 kt）的全向风；

（6）转弯坡度

平均转弯坡度为15°；

（7）定位容差

取决于定位形式

（8）飞行技术容差（共6 s）

驾驶员反应时间3 s；建立坡度延迟3 s。

2 程序的运行

在图2和图3所示的对话框中输入既定的参数后，可以得到如图9所示的结果。

可以看到在对话框里输入一些正确的参数后，在CAD上得到的图形与转弯离场向台飞行的图几乎是一样的。而且整个保护区乃至整个图形都是自动生成的，大大提高了绘制飞行程序的效率。

3 总结与展望

本文研究了在基于AutoCAD的二次开发语言Visual-Lisp的基础上，实现了指定点转弯离场程序的保护区的自动生成。采用了dcl对话框模式与Visual-Lisp语言相结合的方式开发了指定点轉弯离场程序的保护区的自动绘图。本程序采用对话框模式实现基本参数的输入，简单明了，易于操作。极大地方便了飞行程序设计人员对保护区的设计，提高了工作效率。

但是，飞行程序设计是一项庞大，讲究细节的工程，虽然目前已经实现了大部分通用航空的飞行程序设计内容。但在实际应用中程序还有待于进一步完善功能，逐渐提高软件的可用性和易用性。

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