空客3D进近与类精密进近的简介——掌握类精密进近

林先生。

空客3D进近与类精密进近的简介——掌握类精密进近

——四川航空  刘蓝

摘要：在日常飞行运行中，我们经常接触到类精密进近程序和概念，而3D进近的概念似乎接触得比较少，3D进近和类精密进近有什么关系呢？本文将对3D进近和类精密进近的区别和联系进行介绍，并分析类精密进近执行过程中的一些关键点，帮助飞行员从实际运用的角度理解此类概念。

关键词：类精密进近；3D进近；APV；仪表进近程序分类；仪表进近运行分类；FDP；最后下降点。

一、引言

之前，BEA(法国民航事故调查分析局)发布了一份初步调查报告指出：2022年5月，一架A320-214飞机载客172人，在巴黎戴高乐机场执行27R跑道RNP进近时，由于管制员发布了错误的气压基准（QNH 1001误发布为QNH 1011），导致机组气压基准设置错误，飞机在五边持续低于剖面280英尺飞行，距接地点1海里时飞机无线电高度52英尺，距接地点0.8海里时飞机无线电高度最低达到了6英尺......

这可能是近年来，距机毁人亡最近的一次严重事故症候。为什么错误的气压基准会造成如此严重的后果呢？本文将究其原理进行解析，并对类精密进近、3D进近、空客FINAL APP引导等基本概念进行梳理。

二、3D进近定义简介

3D进近的定义，摘自《ICAO 附件6-航空器的运行11th》内容，见图一。


图一

3D进近，是仪表进近运行(Instrument Approach Operations)分类的一种，这里的“Operations”如果翻译成“操作”的话，会更加便于理解。3D进近，从操作层面来讲，是执行进近程序的一种操作方式。除了3D进近，还有2D进近，定义同样见图一。

三、类精密进近定义简介

同样，类精密进近的定义摘自《ICAO 附件6-航空器的运行11th》内容，见图二。



图二

类精密进近，是仪表进近程序(Instrument Approach Procedures)分类的一种，在ICAO文件中全称为“垂直引导的进近程序(APV - Approach procedure with vertical guidance)”，因其和精密进近(PA)有诸多相同之处，所以为方便理解，CAAC文献中使用“类精密进近”的名称。

类精密进近和精密进近的相同点：1)飞机的水平和垂直航径均为飞机自动控制，机组只需要执行监控；2)两种进近均推荐使用相同的操作技术（减速进近）执行进近。
类精密进近和精密进近的不同点：1)导航源不同（水平+垂直）；2)决断高不同（精度影响）。

除了类精密进近(APV)，还有非精密进近(NPA)和精密进近(PA)，这里不作详细介绍。图二提到了另外一个概念——仪表进近运行类型，也就是“A类进近”和“B类进近”，见图三。



图三

根据图三来看，可以简单理解为：仪表进近程序的决断高/最低下降高决定其运行类型。常识告诉我们，仪表进近程序类别的精度越高，其决断高/最低下降高就越低，所以仪表进近的精度也决定其运行类型。

了解了基本概念和定义之后，下面简单总结一下什么是类精密进近。

综上所述，类精密进近就是符合具有垂直引导、A类、PBN这三个特征的仪表进近程序。由于国内并未实施LPV 最低标准的PBN进近，也就是说国内运行的PBN程序暂时还达不到B类进近的标准（即所有的PBN进近都是A类进近运行），所以为了便于记忆，这里去掉了进近运行分类。对于国内运行来讲，具有垂直引导的PBN进近程序，就是类精密进近，即RNP(baro-VNAV)进近和RNP(AR)进近。

四、3D进近和类精密进近的关系

3D进近≠类精密进近。

正如上文所述，3D进近是仪表进近运行(IAO)分类的一种，类精密进近是仪表进近程序(IAP)分类的一种，一个是从程序操作层面进行分类，另一个是从程序设计层面进行分类，有着本质的区别，如图四和图五。



图四



图五

虽然3D进近和类精密进近从分类上讲有着本质的区别，但在实际应用中却有着密不可分的联系，这也是日常运行中人们容易将它们混淆的原因。

再看看空客A330/A320关于3D进近和2D进近操作程序的示意图，见图六、图七、图八、图九。



图六



图七



图八



图九

通过以上四张图我们总结出：

使用FINAL APP引导的进近属于3D进近，使用FPA引导的进近属于2D进近。这就和空客的标准操作程序衔接上了。我们继续来看摘自A320系列机型《飞行机组操作手册》的表格，见图十。



图十

通过图十，结合上文的图四和图五，我们将操作层面分类和设计层面分类串联起来，总结出程序操作层面和程序设计层面的关系，见图十一。



图十一

这样我们就可以很清晰地认识到3D进近和类精密进近的区别与联系了。

五、类精密进近的优点(相对于非精密进近)

优点1 - 机组工作负荷更低
飞机的水平和垂直航径均为飞机自动控制，机组只需要执行监控，出错概率更小；而非精密进近需要机组人工控制五边的垂直剖面。

优点2 - 降本增效
由于推荐使用减速进近技术，只需要最迟在指定高度达到稳定进近的目标即可，节约时间和燃油成本；而非精密进近要求使用提前稳定的进近技术，最晚在FAF点就要达到稳定进近，时间和燃油成本更高。程序设计的五边越长，这个对比越明显。

优点3 - 安全裕度更大
使用减速进近技术时，最迟在1000英尺场高达到稳定进近即可，飞机在五边的平均能量更高（平均速度大），在五边存在乱流时，接近失速的安全裕度更大；非精密进近使用提前稳定的进近技术时，减速早，五边的平均能量相对较小，在五边存在乱流时，接近失速的安全裕度更小。

优点4 - 精度更高
进近程序的导航源为GNSS，程序设计方面可以使用更高的精度使得决断高DH更低。

优点5 - 无地面设备限制
进近程序的导航信号为卫星，不受地面导航台位置限制，节约了导航设备基础建设成本，并且在某些特殊复杂机场，可以达到更小的五边下滑角，更小的五边偏置角，还可以定制传统进近无法做到的进近程序，提高可用载量，甚至定制传统进近做不到的飞行路径（如昭通22号RNP AR）。

六、类精密进近实施的要点

对于任何一种仪表进近来讲，其最终目的都是引导飞机至合适的位置落地，为实现这一目的，就需要重点关注飞机沿进近程序飞行时轨迹的准确程度，也就是水平位置和垂直剖面。对于RNP和RNP(AR)类精密进近来说，依靠机载性能监视和告警功能，配合飞行员正确实施监控，可以很容易地对水平位置进行掌控。如果水平导航相关设备出现故障或降级，飞行员按照飞机制造商提供的飞行程序，也可以很方便地进行判断和处置，此处不再赘述。相对来说，容易出现问题的地方在于垂直剖面，其要点有三个，下面将结合部分典型的不安全事件，来说明这些要点的重要性，以及如何抓住要点。

(一) 要点1：气压基准
由于RNP和RNP(AR) 类精密进近的垂直剖面控制，都是依靠baro-VNAV气压垂直导航，所以气压基准的准确度将直接影响垂直剖面的准确度。

我们回到本文开头提到的那个严重事故征候：某航A320-214飞机在戴高乐机场27R跑道RNP进近时，由于管制员发布了错误的气压基准（QNH 1001误发布为QNH 1011），导致机组气压基准设置错误，飞机在五边持续低于剖面280英尺飞行，距接地点1海里时飞机无线电高度52英尺，距接地点0.8海里时飞机无线电高度高度最低达到了6英尺。

事发时该飞机五边剖面示意图见图十二，其英文部分内容翻译见图；水平航径示意图见图十三，英文部分内容按照时间轴翻译如下：

11:41:32，无线电高度=200英尺，MSAW警告。

11:41:41，无线电高度=122英尺，PFD为决断高度(QNH 1011)。来自ATCO的MSAW消息发给机组：“红鼻子4311，我这儿刚有个近地告警，你还好吗？你看到跑道没有？”

11:41:47，无线电高度=52英尺，机长实施了俯仰抬头输入。

11:41:50，无线电高度=6英尺，最低点，实施TOGA。

11:42:00，无线电高度=326英尺，机组向ATCO宣布复飞。

11:42:03，无线电高度=479英尺，ATCO许可机组飞到5000英尺QNH 1001，但机组复诵5000英尺QNH1011。



图十二

图十三

该事件中，管制员对机组发布了错误的修正海压，导致机组气压基准设置错误，在整个进近过程中管制员和机组均未发现错误，最终差点造成可控飞行撞地事故。该事件暴露出了使用错误的气压基准执行baro-VNAV进近可能是致命的，且机组无法通过进近图上的高度-距离交叉检查来发现该错误（原理如图十四）。同时，没有相关的手册程序要求机组使用另外信息来源的气压基准（如ATIS、METAR、管制员二次确认）来对照设定值进行交叉检查。


图十四

飞行员应该怎么做？

飞行员首先应当了解气压基准的设定，对气压垂直导航造成的影响（原理见图十四），然后在FINAL APP或FPA引导的进近过程中使用另外信息来源的气压基准（如ATIS、METAR、管制员二次确认）来对照设定值进行交叉检查。

(二) 要点2：气温
同气压基准一样，气温也会对垂直剖面的准确度造成影响。气压基准的设定，会造成垂直剖面的平行偏移，而气温的变化会造成垂直剖面以跑道入口为基准点的下滑角度变化，下面会进行简单的原理说明。



图十五

如图十五，对于没有温度补偿的航空器，在高温时受“热胀”影响，气压垂直剖面受垂直方向的“拉伸”而变得更陡；在低温时受“冷缩”影响，气压垂直剖面受垂直方向的“压缩”而变得更缓。所以温度的偏差将导致气压垂直下滑角的偏离，当温度高于某特定值时，实际下滑角将由于过大而不满足程序设计要求，当温度低于某特定值时，实际下滑剖面过缓将会导致不能满足超障要求。由于低温造成的影响对飞行安全的影响更大，所以RNP或RNP(AR)类精密进近航图都会给出一个最低运行温度限制，部分设计下滑角较大的航图还会给出最高运行温度限制，当机场温度不满足运行温度限制时，将不允许使用气压垂直引导。

飞行员应该怎么做？

对于没有温度补偿的航空器，飞行员在执行带气压垂直引导的进近之前，必须确认当前机场场面温度在航图要求的温度限制范围内，否则不能使用气压垂直引导。

(三) 要点3：导航数据库
类精密进近程序是由五边下滑角度、下滑起始点、下滑起始点高度、下滑结束点，这4个参数“描绘”出了该类精密进近的垂直剖面形状。只要飞行员以计划的高度将飞机飞到计划的位置对正五边并激活引导模式，飞机即可进入这个“管道”形状，按照计划的下滑角下降至下滑结束点，最后由飞行员目视操作完成落地。这4个参数相当于“飞行计划”，飞机在五边需要按照这个“飞行计划”飞行，飞行员需要做的就是确保这个“飞行计划”的正确性并且执行它。在这个“飞行计划”的确定过程中，最容易产生问题的是下滑起始点位置和下滑起始点高度的确定，用空客的定义来讲，就是最后下降点(FDP - Final Descent Point)的确定。在空客A320《飞行机组技术手册》FCTM PR-NP-SOP-190-GUI 19 MAY 21中，关于FDP的识别有详细的文字和图片的说明，见图十六。



图十六

导航数据库简介：
机载导航数据库，是现代大中型运输机飞行管理系统及自动飞行控制系统飞行操控的主要信息源和重要依据，是保障飞行及运行安全的重要环节之一。基于PBN运行，使航空器飞行运行极大地依赖导航数据库。导航数据库是指以电子形式存储在系统中、用于支持导航应用的导航数据集合、导报及格式化文件的总称。简单来说，就是一个“数据文件”，导航数据库供应商将AIP中的标准数据和航空运营人需求客户化数据，按ARINC 424规则制作满足用户实际需求的导航数据文件，如图十七。



图十七

而什么是ARINC 424？咨询通告《航空运营人导航数据库管理规范》中有明确的定义（见图十八），他是导航数据库供应商和航空电子设备供应商之间的导航数据转换的工业标准。



图十八

数据库供应商按照客户需求，将NAIP航图中RNP进近程序按ARINC424编码规则制作为航电设备可识别的标准数据文件，并加载至FMS中供实际运行使用。

FDP的定义：

FDP是空客对于3D进近操作程序自己定义的一个点，在国际民航或中国民航相关规范资料中，笔者没有找到任何FDP相关的定义。空客FCTM中描述的FDP为——“最后下降点是指使用编码FPA开始FMS航段的航路点”，这个定义和航图中的FAF或FAP无关，而是跟数据库供应商如何对这个程序进行编码有关。因为数据库供应商在制作数据库下滑角编码时，不一定会依照航图上FAF或FAP往后进行FPA编码，供应商考虑飞机性能、避免“Dive and Drive”现象，或者根据航空公司需求，可能会在FAF或FAP之前就进行FPA编码，即FDP有可能和FAF或FAP是同一个点，也有可能是其它航路点，这就需要飞行员通过查看飞行计划数据库进行识别。所以，最常见的误解就是飞行员未仔细查看数据库，将航图中的FAF或FAP认定为FDP进行进近操作。FCTM要求使用航图和数据库对照检查：五边下滑角、FDP位置(具体到数据库某航路点)、FDP高度、复飞点，这四个检查项目正好对应上本节开头提到的4个参数——五边下滑角度、下滑起始点、下滑起始点高度、下滑结束点。

错误识别FDP可能造成的影响？

这里我们通过一个非正常案例来说明这个问题。

某机组在宜春/明月山机场实施24号跑道RNP进近。如图十九（空客机型），机组将进近程序的FAF点YC701作为该程序FDP使用，飞过YC702之后机组使用OPEN DES模式从修正海压高度3000英尺开始下到2100英尺，在距离YC701约2海里时飞机在2100英尺改平。此时机组待命APPR，随后FIANL APP模式生效，生效后飞机由平飞转为爬升（非预期），机组断开自动驾驶操控飞机回到2100英尺平飞状态，过YC701以后恢复正常，后续飞机落地。



图十九

这个案例中，飞机为什么会出现非预期爬升呢？我们根据空客FCTM中关于FDP识别的相关内容来看（见图十六），结合航图、MCDU、ND的信息判断，对于此程序来说，FDP应该是YC702，FDP高度为3000英尺，下滑角-3.0°，复飞点在YC700(跑道入口)。正确识别此程序的FDP以后，最迟在YC702将飞机飞到3000英尺并按压APPR，飞机将会生效FINAL APP模式，过YC702后保持平飞到FAF向上3°延伸到3000英尺高度的位置（大约过YC702之后2.0nm），再转入3°下滑（如图十九中金色虚线所示的FMS剖面）。回答本段的第一个问题，在这个案例中飞机在YC701航路点之前2100英尺进入FINAL APP模式后，FMS认为飞机低于了预定剖面（金色虚线），所以引导飞机爬升修正试图回到预定剖面。

飞行员应该怎么做？

就如上文所述，空客飞行员在类精密进近前必须按照FCTM中的方法使用航图和数据库对照检查四个要素：五边下滑角、FDP位置(具体到数据库某航路点)、FDP高度、复飞点。机组充分认识到FDP识别的重要性，并按照“FINAL APP引导的进近”SOP进行操作。这里列出一个进近程序相关的图示（见图二十），读者可自行进行FDP的识别，如果能够识别出该程序的FDP，说明您已经掌握了相应的识别方法。



图二十

最后，总结一下类精密进近的实施要点：正确的气压基准、符合航图限制的场温、导航数据库编码的检查，这三者是正确实施类精密进近的关键点。

七、总结

一种仪表进近程序应当选择使用3D进近方式还是2D进近方式（即选择FINAL APP引导还是FPA引导），应当以运营人政策为准（对应图十一中“注②：空客主流机型均具备使用3D方式实施非精密进近的能力，具体实施规定应以运营人政策为准。”）。对于VOR、NDB、RNP with LNAV minima等非精密进近，空客机型是有能力执行3D进近的。但对于这些非精密进近，绝大部分的进近航图没有给出最低运行温度，且运营人也没有制定相应的最低运行温度，低温情况下实施3D进近存在一定的风险。另外，由于FMS导航数据库中定义非精密进近的FDP，也可能会和航图定义的FAF点存在位置、高度、下滑角等不一致的现象，若数据库定义的FDP和航图FAF点不一致，在进入FINAL APP模式时，可能会遭遇非预期爬升或者过大的下降率等异常现象，对飞行安全造成威胁。若将检查数据库编码和航图是否一致的责任交给飞行员，其风险不可控。所以部分公司为了保护机组，同时为了避免过度的自动化依赖造成飞行员核心胜任力下降，可能会采取禁止使用3D方式实施非精密进近的措施来进行管控。

国内民航未来展望：

3D进近在机组工作负荷管理和飞行精度方面，固然是有着先天性的优势，但是对飞行员理解程序基础知识却提出了更高的要求，如果能够正确使用，对于安全绝对是有正向收益的，但如果方式不当，也有可能“杀敌一千，自损八百”。

(一) 航空公司飞行技术管理部门能做什么？

1. 加强类精密/非精密进近程序的训练。

建立系统化的理论培训课程并突出培训重点，同时将EBT理念运用到模拟机资质类检查和训练中，以提高飞行员的核心胜任力为主要目标。

2. 手册内容展现形式的优化。

公司在制定手册时，需要考虑满足局方各项规章要求。在保证要求的基础上，是否可以考虑知识体系内容聚合度，配合飞行员的使用频率、使用习惯，以人体工学角度思考并结合标准操作程序来进行一些优化呢？这样不仅可以提高飞行效率，还可以不知不觉中让飞行员更容易抓住重点，提升了安全性。

例如，在使用3D方式实施类精密进近或非精密进近前，需要飞行员按照标准操作程序执行一系列必要的准备和检查，还要针对关键点进行必要的进近简令。这对正常的巡航-下降-进近流程来说，是有充分准备时间的；但对于低高度临时更换跑道或进近方式等情况，执行完整的进近准备流程（翻阅手册）和有效的简令是有些仓促的，特别是对于那些不是经常执行该类进近的人员。通过多个不安全事件的调查和分析我们发现，在实际空中运行环境的压力下（天气、空中交通、油量等），部分飞行员会产生流于形式的心理，甚至直接跳过部分重要的检查程序，就开始执行进近，以致后续进近过程中产生了一系列本可避免的偏差，甚至会直接导致进近失败。如果公司在管理层面能够提供一种让飞行员快捷有效地抓住重点，并且又符合SOP要求的工具，例如针对该类程序定制的充分考虑人体工学编排的快捷程序备忘单卡，则可以最大限度地减少由于机组熟练度不高带来的衍生问题。飞行员只要正确的使用，就可以在此类压力较大的环境中，更加有效地管理工作负荷，掌控关键点。

3. 做好相关仪表进近程序的风险管控。

近年来，国内大力发展PBN进近程序并已取得良好的成果，在PBN程序和传统非精密进近同时存在的情况下，飞行员也会更倾向于选择PBN进近。在机载设备满足要求的情况下，只能使用传统非精密进近的机场少之又少。在这种条件下，反而有利于运营人筛选出特定机场执行非精密进近程序的风险，这样更易于管控。在各项基础条件趋于成熟时，承运人是否能够尝试放开使用3D方式实施非精密进近的限制？

(二) 航空公司运行控制部门能做什么？

1. 针对类精密进近实施的要点3：导航数据库。

航行情报管理部门应考虑加强机载导航数据库的校验工作，控制前端风险，督促数据库供应商严格按照AIP或运营人提供的NAIP进行数据库编码，同时不仅限于向机组提供AIP与NAIP航图公布差异的汇总信息，还可向机组提供AIP或NAIP与数据库程序制作差异的汇总信息（包含水平、垂直高度和下滑角的比对结果）。这样一来，结合公司客户化程序的制定，飞行员在执行相关进近前，获取差异比对结果，就可准确识别出程序FDP的位置和高度信息，发现FDP和程序FAF的空间差异（如果存在由于数据库编码导致的差异），最大限度解决了由于数据库编码问题导致的非预期航径风险。

2. 针对使用3D方式实施非精密进近。

航行情报管理部门应考虑对可能出现极端低温的机场，进行非精密进近相关障碍物评估，并制定相应的最低运行温度。这不仅仅考虑到为保证使用3D方式实施非精密进近时五边航径的越障要求，还对低温时使用2D方式实施非精密进近是否应当执行低温修正提供了参考标准。

保障飞行安全不仅仅依靠飞行员在空中“单打独斗”，也离不开政策制定者提供系统性的帮助，更离不开地面运行控制的支援。一旦出现不安全事件，将绝大部分责任归咎于飞行员自身，是有失公平的。只有各单位精诚协作，携手与共，才能促进安全水平的不断提升。



参考文献

[1]   国际民用航空公约 附件6 — 航空器的运行 第I部分 国际商业航空运输 — 飞机 [S].国际民用航空组织,2018,(11):1-6,1-7,4-5；

[2]   四川航空培训课件INT(RT)-B6(B10)正常、非正常和应急操作的原则以及相应的程序和限制1.4版[Z].四川航空飞行技术管理部,2022:87-88,104-105；

[3]   飞行机组操作手册 [S].空中客车,2022,(16 FEB 22):PRO-NOR-SOP-18-A；

[4]   PRELIMINARY REPORT of Serious incident to the AIRBUS A320 Registered 9H-EMU On 23 May 2022 [R].BEA,2022:5-6；

[5]   飞行机组技术手册 [S].空中客车,2022,(16 FEB 22):PR-NR-SOP-190-GUI.

——本文源自《飞行员》杂志2024年第1期 总第123期

---

文章部分图片/视频源自网络，如对版权有异议，请与我们联系。

《飞行员》杂志社

地址：北京市东城区东四西大街155号

杂志投稿邮箱：pilot_magazine@163.com

微信公众平台投稿信箱：pilot_magazine@163.com