Анализ бесконфликтности существующих схем прилёта и вылета в районе аэродрома

Международный аэродром Новосибирск Толмачево класса «А» является аэродромом совместного базирования. Имеет индекс СБ-2.

Аэродром предназначен для выполнения рейсовых, международных, тренировочных полетов.

Краткое описание аэродрома: аэродром Толмачево расположен в 20 км западнее г. Новосибирска и в 9 км северо-западнее города Обь. Контрольной точкой аэродрома определен центр ИВПП 16/34, оборудованной для посадки по метеоминимуму 2 категории ИКАО.

Абсолютная высота аэродрома: Hаэр = +112,10 м, Hкта = +111,65 м Номер часового пояса: V.

Магнитное склонение: +8?53'.

В данной курсовой работе рассматриваются схемы прилета и вылета аэродрома Толмачево (Новосибирск). Основную часть работы составляет анализ бесконфликтности траекторий прибытия и отправления ВС, а также описание существующих схем прилета и вылета. В ходе работы описывается порядок построения конфликтных зон в окрестностях критических точек.

Приводятся подробные расчеты диапазонов высот в критических точках. В завершение даются краткие рекомендации по улучшению аэронавигационной обстановки на аэродроме.

РАЗДЕЛ 1. Характеристика порядка и условий выполнения полётов по существующим схемам прилёта и вылета в районе аэродрома Схема захода на посадку по приборам главным образом определяется окружающей аэродром местностью, видом предполагаемых полетов и категорией принимаемых воздушных судов. В свою очередь, эти факторы влияют на выбор типа и места расположения навигационных средств относительно ВПП или аэродрома. На выбор места расположения навигационных средств также могут влиять ограничения воздушного пространства. В таблицах 1 и 2 (см. далее) отражена характеристика порядка и условий выполнения полетов по существующим схемам прилета и вылета в районе аэродрома «Толмачёво».

Табл.1 Маршруты выхода ВПП 16.

Табл.2 Маршруты подхода ВПП 16.

РАЗДЕЛ 2. Построение зоны учета возможных конфликтных ситуаций в окрестности точек пересечения существующих траекторий прилета и вылета с учетом действующих норм продольного, бокового и вертикального эшелонирования Чтобы оценить бесконфликтность ситуаций в окрестности точек пересечения существующих траекторий прилета и вылета, необходимо выполнить ряд построений на карте стандартного прибытия по приборам ИКАО, ВПП 16 (построить зону учета возможных конфликтных ситуаций в районе аэродрома «Толмачёво», ВПП 16). На рис. 1 представлена карта стандартного прибытия по приборам (STAR) ИКАО ВПП 16, а на рис.2-карта стандартного вылета по приборам (SID) ИКАО ВПП 16.

На рис. 3 приведена совмещенная версия маршрутов прилета и вылета. Схемы прилета обозначены сплошной черной линией, а схемы вылета — пунктирной красной. Для того чтобы совместить схемы прибытия и вылета, необходимо произвести расчеты параметров основных элементов:

Длина траектории набора высоты L (откладывается непосредственно от торца ВПП с аналогичной градусной мерой):

L=1,18 см С учетом масштаба (один сантиметр на карте соответствует пяти километрам):

L=5,9 км В дальнейшем в формулах нахождения? h в точках 1, 2 и 3 она будет фигурировать как L3.

Радиус разворота R=4 см (стандартная величина) На данной схеме обозначены все точки пересечения прилета и вылета. Для анализа бесконфликтности выбраны только три — точки 1, 2 и 3. Для оценки бесконфликтности существующей совмещенной схемы используются следующие формулы:

Длина дуги окружности:

r — радиус разворота.

— изменение путевого угла Градиент набора высоты и снижения:

— изменение высоты за участок длиной L.

Для точного построения конфликтных зон на рис. 3 нужно определить действующие нормы продольного и бокового эшелонирования (которые необходимо применить именно в данной ситуации):

Продольное эшелонирование с наблюдением (км):

Пересекающиеся (с АС УВД) (от 45 до 135 и от 225 до 315 градусов); аэродромное диспетчерское обслуживание — 10.

Боковое эшелонирование с наблюдением (км):

Попутное при пересечении эшелона (с АС УВД) в момент пересечения эшелона; аэродромное диспетчерское обслуживание — 5.

Вертикальное эшелонирование:

300 м до эшелона 12 500 м (эшелон 410).

На основании вышеизложенных данных можно построить конфликтные зоны в окрестностях точек 1,2 и 3. Для анализа бесконфликтности существующих схем необходимо провести ряд расчетов по формулам (1) и (2).

Исходные данные для расчетов:

Используемая ВПП (МК посадки и взлета): 16.

Минимальный градиент набора высоты после взлета: 3,3%.

Максимальный градиент набора высоты после взлета: 10%.

Оптимальный градиент снижения на начальном этапе захода на посадку составляет 4,0%. Там, где для обхода препятствий необходим больший градиент, максимально допустимый градиент составляет 8,0%, или, если скорость на начальном участке захода на посадку ограничивается до IAS 165 км/ч, (IAS 90 уз) — 13,2%:

Минимальный градиент снижения ВС: 4%.

Максимальный градиент снижения ВС: 8%.

Магнитное склонение: +9?

На рис. 2 приведена схема построения конфликтной зоны.

Расчеты для точки 1 (по вылету):

Из формулы (2):

Расстояние L1 (вычисляется с помощью теоремы Пифагора):

С помощью пропорции можно найти расстояние L1 в километрах:

• 1,72 см-5 км
• 7,14 смX км

Следовательно, X= 20,75 км.

Для расчета расстояния L2 необходимо с помощью транспортира измерить угол ?1 и ?2:

Угол ?1: 16? + 270?(II четверть) + 9?(магнитное склонение)=295?

Угол ?2: 90?(IV четверть) + 76? + 9?(магнитное склонение)=175?

?1 — ?2= 295?- 175?=120?

L1+ L2 + L3 = 20,75 + 8,37 + 5,9 = 35,02.

Теперь есть все необходимые данные для расчета? h с минимальным градиентом набора высоты 3,3%:

Аналогично рассчитывается? h с максимальным градиентом набора высоты 10%:

Диапазон высот от 1155,6 м до 3502 м Аналогичные расчеты необходимо провести с точками 2 и 3.

Точка 2 (по вылету):

L1= 41,63 км Угол ?1: 80? + 270?(II четверть) + 9?(магнитное склонение)=359?

Угол ?2: 90?(I четверть) — 52? + 9?(магнитное склонение)=47?

?1 — ?2= 350?-47?=303?

L1+ L2 + L3 = 41,63+21,14+5,9=68,67 км.

Диапазон высот от 2266,11 м до 6867 м Точка 3 (по вылету):

L1= 28,11 км Угол ?1: 270?(II четверть) + 79?+ 9?(магнитное склонение)=358?

Угол ?2: 270?(II четверть) + 60? + 9?(магнитное склонение)=339?

?1 — ?2= 358?-339?=19?

L1+ L2 + L3 = 35,33 км.

Диапазон высот от 1165,89 м до 3533 м Расчеты для точки 1 с минимальным и максимальным градиентами снижения ВС 4% и 8% соответственно (по прилету):

L1= 25,5 км.

На карте стандартного прибытия видно, что в определенный момент времени ВС занимает высоту h = 700 м, следовательно, необходимо к? h прибавить 700 м:

1020 + 700 = 1720 м.

2040 + 700 = 2740 м Диапазон высот от 2040 м до 2740 м Расчеты для точки 2 (по прилету):

L1= 29,77 км.

1190,8 + 700 = 1890,8 м.

2381,6 + 700 = 3081,6 м Диапазон высот от 1890,8 м до 3081,6 м Расчеты для точки 3 (по прилету):

L1= 5,93 км.

На карте стандартного прибытия видно, что в определенный момент времени ВС занимает высоту h = 500 м, следовательно, необходимо к? h прибавить 500 м:

237,2 + 500 = 737,2 м.

474,4 + 500 = 974,4 м Диапазон высот от 737,2 м до 974,4 м На основании полученных данных составляются следующие таблицы:

Табл.3 Диапазоны высот в точках 1,2 и 3 по минимальному и максимальному градиентам (вылет).

Точка,№.	Расчет по минимальному градиенту, м (3,3%).	Расчет по максимальному градиенту, м (10%).
	1155,6.
	2266,11.
	1165,89.

Табл.4 Диапазоны высот в точках 1,2 и 3 по минимальному и максимальному градиентам (прибытие).

Точка,№.	Расчет по минимальному градиенту, м (4%).	Расчет по максимальному градиенту, м (8%).
	1890,8.	3081,6.
	737,2.	974,4.

После построения конфликтных зон в окрестностях точек 1, 2 и 3 необходимо рассчитать диапазон высот в точках h1, h2, h3, h4, h21, h22, h23, h24, h31, h32, h33, h34 аналогичным образом. Ниже представлены сводные таблицы результатов проведенных расчетов:

Табл.5 Диапазоны высот в конфликтной зоне точки 1 (критичные точки траекторий на границах областей конфликтов).

Точка,№.	Расчет по минимальному градиенту, м.	Расчет по максимальному градиенту, м.
h1 (прибытие).	2098,8.	3497,6.
h2 (отправление).	1175,46.
h3 (прибытие).	1476,4.	2252,8.
h4 (отправление).	668,91.

Табл.6 Диапазоны высот в конфликтной зоне точки 2 (критичные точки траекторий на границах областей конфликтов).

Точка,№.	Расчет по минимальному градиенту, м.	Расчет по максимальному градиенту, м.
h21 (отправление).	1934,13.
h22 (прибытие).
h23 (отправление).	2196,81.
h24 (прибытие).	1088,8.	1677,6.

Табл.7 Диапазоны высот в конфликтной зоне точки 3 (критичные точки траекторий на границах областей конфликтов).

Точка,№.	Расчет по минимальному градиенту, м.	Расчет по максимальному градиенту, м.
h31 (прибытие).
h32 (отправление).	1386,33.
h33 (прибытие).	811,8.
h34 (отправление).

На основании полученных данных можно проанализировать бесконфликтность совмещенной схемы прилета и вылета. Для конфликтной зоны в окрестности точки 1 (с минимальным градиентом):

Для конфликтной зоны в окрестности точки 1 (с максимальным градиентом):

Для конфликтной зоны в окрестности точки 2 (с минимальным градиентом):

Для конфликтной зоны в окрестности точки 2 (с максимальным градиентом):

Для конфликтной зоны в окрестности точки 3 (с минимальным градиентом):

Для конфликтной зоны в окрестности точки 3 (с максимальным градиентом):

Проанализировав полученные результаты расчетов, можно сделать вывод, что все три точки являются конфликтными (в связи с тем, что расстояние между некоторыми точками пересечения прибытия и отправления по вертикальному эшелонированию составляет менее 300 м).

РАЗДЕЛ 3. Оценка возможности обеспечения бесконфликтности существующих схем прилета и вылета при заданных ограничениях по градиентам набора высоты и снижения Одним из вариантов обеспечения бесконфликтности в точке 1 является уменьшение максимального градиента снижения воздушного судна до 7,1%:

Точка h1 (прилет):

2482,87 + 700 = 3182,87 м Точка h3 (прилет):

1378,11 + 700 = 2078,11.

Расстояние между точками составляет менее 300 м, следовательно, они бесконфликтны.

Надо отметить, что при уменьшении максимального градиента набора высоты и снижения нет необходимости в изменении существующих схем прилета и вылета (относительно точки 1).

РАЗДЕЛ 4. Разработка предложений по корректировке существующих схем прилета и вылета для обеспечения их бесконфликтности Одним из способов обеспечения бесконфликтности схем прилета и вылета является уменьшение или увеличение максимального или минимального градиентов набора высоты и снижения: градиент набора/снижения — тангенс угла наклона траектории набора/снижения, выраженный в процентах.

Расчетным градиентом схемы PDG (Procedure Design Gradient) является опубликованный градиент набора высоты, который измеряется от начала OIS (Obstacle Identification Surface, поверхность обозначения препятствий), (5 м (16 фут) над DER (Departure End of Runway, взлетный конец ВПП).

Расчетный градиент схемы (PDG) представляет собой градиент OIS плюс 0,8% (3,3%, кат. Н 4,2%), если отсутствуют препятствия, проникающие через OIS.

Там, где пересекается OIS с градиентом 2,5%, следует скорректировать маршрут вылета, чтобы избежать пересечения. Если это невозможно, PDG может быть увеличен для обеспечения минимального запаса высоты над пересечением (0,8% расстояния от DER). Подлежит опубликованию PDG, превышающий 3,3%, и абсолютная высота, до которой продолжается увеличенный градиент.

PDG понижается до 3,3% в точке после критического препятствия, над которым может обеспечиваться запас высоты над препятствием 0,8% от расстояния от DER, в тех местах, где PDG увеличивается, чтобы избежать проникающего препятствия.

Увеличенный градиент, который требуется до относительной высоты 60 м (200 фут) или менее (обычно обусловленный низкими близко расположенными препятствиями), не публикуется.

Публикуются местоположение и превышение/относительная высота близко расположенных препятствий, проникающих через OIS.

Оптимальный градиент снижения на начальном этапе захода на посадку составляет 4,0% (кат. Н, 6,5%). Там, где для обхода препятствий необходим больший градиент, максимально допустимый градиент составляет 8,0% (кат. Н, 10%) или, если скорость на начальном участке захода на посадку ограничивается до IAS (Indicated Airspeed) 165 км/ч (IAS 90 уз) — 13,2%.

Однако при применении такого метода на практике необходимо соблюдать ряд важных правил, зависящих непосредственно от НЛГ ВС (норм летной годности воздушного судна):

• 1. Установившийся градиент набора высоты должен определяться для каждого веса, высоты и температуры окружающего воздуха в пределах эксплуатационных ограничений, установленных Заявителем.
• 2. Данные чистой траектории начального набора высоты должны определяться таким образом, чтобы они представляли фактические траектории начального набора высоты, уменьшенные в каждой точке на градиент набора высоты, равный:
  • (1) 0,8% для самолетов с двумя двигателями;
  • (2) 0,9% для самолетов с тремя двигателями;
  • (3) 1,0% для самолетов с четырьмя двигателями.

Указанное уменьшение градиента набора высоты разрешается вводить как эквивалентное уменьшение ускорения на той части траектории начального набора высоты, на которой самолет разгоняется в горизонтальном полете.

• 3. Во всех точках траектории взлета, начиная от точки, в которой самолет достигает высоту 120 м над взлетной поверхностью, полный градиент набора высоты должен быть не меньше, чем:
  • (1) 1,2% для самолетов с двумя двигателями;
  • (2) 1,5% для самолетов с тремя двигателями;
  • (3) 1,7% для самолетов с четырьмя двигателями;
• 4. Для самолетов (кроме самолетов с лыжным шасси, для которых, как сухопутных, посадочные характеристики определяются в соответствии с настоящим параграфом и указываются в РЛЭ) посадочная дистанция — расстояние по горизонтали от точки на высоте 15 м над посадочной поверхностью до полной остановки или до путевой скорости 5,5 км/ч — при посадке на воду гидросамолетов и самолетов-амфибий, должна определяться в следующих условиях:
  • (1) Постоянное снижение до высоты 15 м должно происходить с градиентом 5,2% (3°).
  • (2) Если Заявитель может продемонстрировать испытаниями безопасное постоянное снижение с большей крутизной, чем 5,2%, до высоты 15 м, то этот градиент должен быть установлен как эксплуатационное ограничение, указан в РЛЭ и его значение должно легко определяться пилотом на предназначенном для этого приборе.

РАЗДЕЛ 5. Рекомендуемый порядок и условия выполнения полётов по предлагаемым схемам прилета и вылета в районе аэродрома В районе аэродрома установлены:

• 1. Безопасная высота полета в районе аэродрома в R<50 км от КТА
• 2. H эш.перех.-высота эшелона перехода — 1800 м при Pаэр>733 мм.рт.ст., и 2100 при P аэр<733 мм.рт.ст.
• 3. Hкр.-высота полета по кругу=(700)м
• 4. Hперех.-высота перехода=(1300)м

Рекомендуемые условия выполнения полётов по предлагаемым схемам прилета и вылета в районе аэродрома Толмачёво:

• -взлет ВС производится, как правило, от начала ИВПП. Взлет не от начала ВПП разрешается при условии, что взлетная масса ВС не превышает допустимую, для располагаемых дистанций используемой части ВПП, согласно РЛЭ каждого типа воздушного судна.
• -при взлете с МК=072? стандартный разворот выполняется севернее створа ВПП, начальная фаза разворота выполняется влево.
• -при взлете с МК=252? стандартный разворот выполняется севернее створа ВПП, начальная фаза разворота выполняется вправо.
• -при взлете с МК=161? стандартный разворот выполняется восточнее створа ВПП, начальная фаза разворота выполняется влево.
• -при взлете с МК=341? ограничений по выполнению стандартного разворота нет, рекомендуемая начальная фаза разворота выполняется вправо.
• -подход к аэродрому и заход на посадку по ППП производятся по маршрутам прилета. Подход к аэродрому производится, как правило, по кратчайшему расстоянию. В целях регулирования потоков движения ВС с учетом аэронавигационной обстановки и обеспечения установленных норм эшелонирования диспетчер ОВД может назначить маршруты прилета не заявленные в плане полета. Заход на посадку по ПВП применяется если позволяет аэронавигационная обстановка и метеорологические условия.

Рекомендуемый порядок выполнения полётов по предлагаемым схемам прилета и вылета в районе аэродрома Толмачёво:

1. МК=161?

• 2. МК=72?
• 3. МК=252?
• 3. МК=341?

В зависимости от конкретных условий действия экипажа могут отличаться от рекомендованных. Экипаж обязан согласовывать с диспетчером ОВД предпринимаемые действия.

бесконфликтность схема аэронавигационный.

Выводы и рекомендации

На сегодняшний день в районе аэродрома Толмачево наблюдается сложная аэронавигационная обстановка. С каждым годом увеличивается пассажиропоток аэропорта Толмачево, а следовательно, и загруженность воздушных линий. Для того чтобы избежать конфликтных ситуаций и столкновений ВС необходимо сократить количество воздушных трасс (без ущерба для показателей пассажирои грузопотока аэропорта). Однако необходимо при этом руководствоваться рекомендуемой практикой ИКАО и не отходить от заданных общепризнанных стандартов.

Если интенсивность полетов в районе аэродрома не позволяет сократить количество воздушных трасс, тогда необходимо совершенствовать систему существующих траекторий прилета и вылета (перестраивать схемы согласно рекомендуемой практике ИКАО, уменьшать или увеличивать градиенты набора и снижения ВС при взлете и посадке и т. д.