利用模拟飞行辅助类精密进近训练可行性研究

刘志霖

(中国民航大学飞行技术学院 天津300300)

1 类精密进近概述

国际民航组织将仪表进近类型分为3类(图1)：精密进近(PA)、非精密进近(NPA)与类精密进近(APV)。其中的类精密进近(APV，Approach Procedure with vertical guidance)是指一种拥有水平引导与垂直引导，但是不满足建立精密进近着陆运行要求的仪表进近程序。类精密进近程序主要有 Baro-VNAV APV与SBAS APV两类：Baro-VNAV APV运行通过GNSS提供水平引导，采用气压高度提供垂直引导。SBAS APV的水平与垂直引导都依靠 SBAS和GNSS的定位信息。我国民航主要侧重于采用 Baro-VNAV，而SABS APV在美国得到了广泛的应用[1]。

图1 仪表进近分类Fig.1 Classification of instrument approach

类精密进近有以下特点和优势：

①类精密进近对地面设备的需求显著低于精密进近，类精密进近可以只依赖于卫星导航信号，不需要任何地面保障设备的支持，这便使类精密进近具有了精密进近难以比拟的经济性及灵活度[2]。

②类精密进近提供下滑道指引，相对非精密进近程序，可提高飞行人员的情景意识，降低发生可控飞行撞地事故的风险，有利于提高飞行的安全性。

③类精密进近程序可以提供连续的下滑道，采用类精密进近程序进行进近时空速，下降率变化幅度显著小于非精密进近程序，飞行路径也更加平稳。这可以显著降低飞行员下降过程中的操作难度，便于飞行员进行更加稳定的进近，降低工作负荷，同时也降低了油耗水平和噪音水平。

④相对于精密进近程序，类精密进近程序更加灵活。

由于类精密进近采用的实际上是计算机虚拟出的飞行路径，在进近程序的设计上具有精密进近难以企及的灵活性。类精密进近程序可以根据实际运行的需要，灵活地调整进近程序的飞行路径和下滑角等参数，便于根据实际情况选择最为便捷、经济的飞行路径。

目前类精密进近程序在FAA的推广下已经在美国得到广泛应用。其主要使用的是 SBAS APV的技术路线。早在2012年，美国已有超过3000个类精密进近程序，其中约 2/3应用于没有 ILS的跑道端。此外，类精密进近在澳大利亚等一些国家也得到了一定程度的应用。

我国民航正处于 PBN推广的第二阶段，在类精密进近方面，主要采用的是Baro-VNAV APV的技术路线。目前国内一些机场已经率先编制了类精密进近程序，类精密进近在我国有广阔的应用和发展前景。

2 类精密进近应用于飞行训练的必要性分析

根据我国 PBN推广的发展规划，类精密进近程序在我国的推广势在必行，因而作为将来民航业发展人才储备的飞行学员，应该在飞行训练阶段对类精密进近这种具有广阔应用前景的飞行技术具有一定程度的了解。

类精密进近应用于飞行训练可以显著降低训练风险。在低能见度和夜间目视参考条件较差的情况下，单纯依靠目视进近或非精密进近对于飞行经验不足的飞行学员来说难度较大，而类精密进近可以显著提高情景意识，减少可控飞行撞地的风险，显著提升飞行安全性。

3 模拟飞行软件概述

目前相对较为流行的模拟飞行软件主要有：XPLANE 11、P3D、FSX。笔者采用 X-PLANE 11软件进行相关研究。

X-PLANE由Laminar Research于2017年发布，是目前最为完善和先进的模拟飞行软件之一。不同于 FSX等模拟飞行软件采用的通过预定义查表来模拟飞机飞行性能的方式，X-PLANE 11使用了被称为叶素理论的空气动力学模型，可以更加真实地模拟和还原飞机的飞行特性。此外，X-PLANE 11能够真实地还原真实世界中的机型及其机载设备，在地景的真实性以及画质、人机交互页面的易用性方面也具有相对明显的优势。

4 利用模拟飞行辅助类精密进近训练的可行性和必要性分析

模拟飞行作为一种模拟仿真训练手段，可以便捷、低成本且较为真实地构建飞行环境和外界条件，在类精密进近飞行训练中有重要的应用价值，例如：

①利用模拟飞行软件提高对于程序的熟练程度。飞行员可以通过模拟飞行进行类精密进近程序的模拟仿真练习，提前熟悉类精密进近程序及相关的操作方法等，提高操作的熟练性，减少差错。同时对注意力分配等进行针对性训练，以便于在真实的飞行中提高飞行员的注意力分配能力和情景意识，提升飞行安全性。

②利用模拟飞行辅助飞行训练，成本非常低廉。以常见的模拟飞行软件为例，XPLANE-11的价格在200元左右，一套功能相对完备的模拟飞行摇杆价格大致在千元以内，且模拟飞行软件的运行对于计算机设备的要求并不太高。因此，飞行学员可以用相对低廉的成本搭建模拟飞行环境进行练习[3]。

5 利用 XPLANE-11软件进行类精密进近模拟飞行实践

笔者采用塞斯纳 172(G1000)机型在 XPLANE-11平台进行类精密进近模拟飞行实践，机场为美国旧金山国际机场，ICAO代码 KSFO，该机场有各种类精密进近程序。

在模拟类精密进近场景中，飞机起始位置位于初始进近点附近，高度 7000ft(2/33.6m)。根据该类精密进近程序和 C172(G1000)机型标准操作程序，我们在机载航电设备上设置飞行程序，成功截获航向引导与下滑引导，具体操作方法不再赘述。如图 2所示，截获航向引导和下滑路径之后，便可以根据引导进行进近，其进近方式与显示方式与精密进近相似。根据引导飞行至决断高度，选择继续进近或按程序复飞。

图2 按航向引导与下滑引导飞行至决断高度Fig.2 Descent to decision altitude with guidance

在实践中不难发现，通过模拟飞行软件，可以对类精密进近的全过程进行相对完整和真实的模拟，在过程中实现了对进近飞行程序和类精密进近 SOP的熟悉，也锻炼了进近过程中的情景意识和注意力分配能力。同时也可以感受到模拟飞行对类精密进近理论教学及飞行训练的辅助作用。

6 结 语

类精密进近是一种具有显著优势和巨大应用前景的进近方式，在我国民航飞行人才的培养过程中应该注重对这种技术的培训和应用。模拟飞行作为一种低成本、简单高效的辅助训练手段，嵌入类精密进近的理论和实践教学培训具有重要意义，此种教学辅助方法应该得到相应的重视和推广。