航空器相遇時(shí)間的計(jì)算與相關(guān)間隔應(yīng)用

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）航空器相遇時(shí)間的計(jì)算與相關(guān)間隔應(yīng)用二〇一六年六月中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)論文中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）航空器相遇時(shí)間的計(jì)算與相關(guān)間隔應(yīng)用CalculationofAircraftEncounterTimeandApplicationofRelatedSeparation創(chuàng)見(jiàn)性聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的工作和取得的成果，論文中所引用的他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，均加以特別標(biāo)注并在此表示致謝。與我一同工作的同志對(duì)本論文所做的任何貢獻(xiàn)也已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。畢業(yè)論文作者簽名：簽字日期：年月日本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者完全了解中國(guó)民航大學(xué)有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。特授權(quán)中國(guó)民航大學(xué)可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件和磁盤(pán)。（保密的畢業(yè)論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）畢業(yè)論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)論文中國(guó)民航大學(xué)本科畢業(yè)論文第2章航空器相遇時(shí)間計(jì)算及其相關(guān)間隔標(biāo)準(zhǔn)2.1間隔標(biāo)準(zhǔn)概述在航空運(yùn)輸中，飛行間隔主要是指為了避免航空器碰撞或者降低航空器的碰撞風(fēng)險(xiǎn)而設(shè)立的航空器飛行過(guò)程中為了確保飛行器的運(yùn)行安全必須要遵守的安全距離。通常來(lái)說(shuō)，飛行間隔主要兩大類(lèi)。一類(lèi)是水平間隔，該間隔又可分為側(cè)向間隔和縱向間隔，而另一類(lèi)是垂直間隔。其中，在側(cè)向間隔的定義中一般采用航空器之間的距離或者航跡角度來(lái)進(jìn)行，該間隔不但與相關(guān)規(guī)定相關(guān)，也與航空器在飛行的過(guò)程中沿著航路飛行的能力相關(guān)；而縱向間隔主要是通過(guò)航空器運(yùn)行的時(shí)間來(lái)說(shuō)明，該間隔一方面與管制指揮人員所了解到的航空器當(dāng)時(shí)的地理位置的精確度相關(guān)。另一方面，該間隔也與航空器飛行過(guò)程中航空器機(jī)組機(jī)組人員與官制員之間的溝通時(shí)間、信息決策時(shí)間、相互協(xié)調(diào)時(shí)間等密切相關(guān)，一旦出現(xiàn)延誤現(xiàn)象，畢竟對(duì)縱向間隔造成影響。而垂直間隔通常是由航空器之間的距離來(lái)定義，該間隔主要是由高度保持誤差引起的,而高度保持誤差主要包括儀表誤差和壓力測(cè)量誤差。在程序管制下，間隔標(biāo)準(zhǔn)主要是指在民航運(yùn)輸?shù)目罩薪煌ü苤?ATM)過(guò)程中為了航空器的安全運(yùn)行將航空器在縱向、側(cè)向和垂直方向等三個(gè)方向按照一定的規(guī)則進(jìn)行調(diào)配間隔的最小距離。其運(yùn)行間隔標(biāo)準(zhǔn)的不但與相關(guān)部門(mén)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)的理論基礎(chǔ)相關(guān)，也與當(dāng)前環(huán)境中空中交通管理服務(wù)對(duì)航空器的管制方式有緊密的聯(lián)系。通常來(lái)說(shuō)，空中交通管制(ATM)得管制方式有兩類(lèi)，一類(lèi)是前面提到的程序管制，另一類(lèi)是目前應(yīng)用最高、技術(shù)最完善的雷達(dá)管制。但在我國(guó)目前的運(yùn)行情況中，主要實(shí)行的是在雷達(dá)的監(jiān)視下實(shí)施程序管制，這樣不但確保了航空器的運(yùn)行安全，也為緩解航空器延遲提供了技術(shù)手段。同時(shí)，在航空器的飛行過(guò)程中實(shí)施雷達(dá)管制不但能夠?qū)崟r(shí)地、動(dòng)態(tài)地跟蹤飛機(jī)并對(duì)其當(dāng)前的飛行狀態(tài)信息和所在位置的地理信息及時(shí)的反饋到空中交通管制(ATM)服務(wù)機(jī)構(gòu)，保障航空器的運(yùn)行安全。2.2航空器相遇時(shí)間計(jì)算在本課題中，主要研究的是程序管制下，儀表間隔標(biāo)準(zhǔn)的具體應(yīng)用與航空器相遇時(shí)間的計(jì)算和判斷，并根據(jù)航空器不同速度條件下不同時(shí)刻的運(yùn)行情況，為管制員和飛行員提供準(zhǔn)確的航空器飛行信息保障。鑒于此，以下先就相同速度的兩架航空器相對(duì)相遇時(shí)間計(jì)算和不同速度的兩架航空器相對(duì)相遇時(shí)間計(jì)算進(jìn)行研討：2.2.1相同速度兩航空器相對(duì)相遇時(shí)間計(jì)算相同速度的兩架航空器相對(duì)相遇時(shí)間計(jì)算：在本實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)不同速度相對(duì)相遇的兩航空器分別為A航空器和B航空器（如下圖2-1所示），其共同速度為，已知A航空器到導(dǎo)航臺(tái)DME的距離為，B航空器到導(dǎo)航臺(tái)DME的距離為。圖2-1相同速度相對(duì)相遇通過(guò)上圖可知，A航空器到B航空器的距離，則兩航空器相對(duì)相遇的時(shí)間為：。2.2.2不同速度兩航空器相對(duì)相遇時(shí)間計(jì)算不同速度的兩架航空器相對(duì)相遇時(shí)間計(jì)算：在本實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)不同速度相對(duì)相遇的兩航空器分別為A航空器和B航空器（如下圖2-2所示），A航空器的速度為，B航空器的速度為，已知A航空器到導(dǎo)航臺(tái)DME的距離為，B航空器到導(dǎo)航臺(tái)DME的距離為。圖2-2不同速度相對(duì)相遇由上圖可知，A航空器到B航空器的距離，則兩航空器相對(duì)相遇的時(shí)間為：。2.3與航空器相遇時(shí)間相關(guān)的間隔標(biāo)準(zhǔn)由于本科題的目的是為了研究不同環(huán)境下航空器相遇時(shí)間的計(jì)算方法，并結(jié)合當(dāng)前民用航空運(yùn)輸中的間隔標(biāo)準(zhǔn)及其與航空器運(yùn)行過(guò)程中兩航空器之間的關(guān)系，計(jì)算了同高度同速度不同環(huán)境下航空器的相遇時(shí)間。因此，為了確保計(jì)算的航空器相遇時(shí)間吻合當(dāng)下航空器實(shí)際運(yùn)行需求，以下就我國(guó)高度層劃分及當(dāng)前程序管制下垂直儀表間隔的標(biāo)準(zhǔn)及其運(yùn)行要求進(jìn)行詳細(xì)地論述。2.3.1高度層劃分及其配備標(biāo)準(zhǔn)為了確保航空器的運(yùn)行安全及其經(jīng)濟(jì)效益，必須要有合理的、科學(xué)的和專(zhuān)業(yè)的飛行高度層管理規(guī)定和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)當(dāng)前的高度層具體劃分如下：（1）當(dāng)航空器飛行過(guò)程中的真航線角大于0度且小于180度時(shí)，根據(jù)其運(yùn)行高度層的劃分標(biāo)準(zhǔn)在900米到8100米之間，高度層間隔為600米；在8900米到12500米之間，高度層間隔為600米；在12500米及以上高度層中，每隔1200米為一個(gè)高度層。（2）當(dāng)航空器飛行過(guò)程中的真航線角大于180度且小于359度時(shí)，根據(jù)其運(yùn)行高度的劃分標(biāo)準(zhǔn)在600米到8400米之間，高度層間隔為600米；在9200米到12200米之間，高度層間隔為600米；在13100米及其以上高度層中，每隔1200米為一個(gè)高度層。（3）在航空器的實(shí)際飛行過(guò)程中，為了確保航空器的運(yùn)行安全，其飛行高度層的計(jì)算必須要按照標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下所假定的海平面標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。對(duì)于真航線角的量取要從該航空器實(shí)際飛行中的航線起點(diǎn)和轉(zhuǎn)彎點(diǎn)進(jìn)行，保證真航線角的計(jì)算是相對(duì)切合航空實(shí)際飛行軌跡。航空器在不同環(huán)境下的具體高度層配備標(biāo)準(zhǔn)具體如下表2-1和表2-2所示：表2-1航空器飛行高度層配備標(biāo)準(zhǔn)表（一）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)飛行高度層具體劃分航線角000°-179°180°-359°具體高度層數(shù)值米英尺米英尺依次類(lèi)推依次類(lèi)推依次類(lèi)推依次類(lèi)推↑↑↑↑14900489001550050900137004490014300469001310043000125004110011900391001220040100113003710011600381001070035100110003610010100331001040034100950031100980032100890029100920030100810026600840027600750024600780025600690022600720023600630020700660021700570018700600019700510016700540017700450014800480015700390012800420013800330010800360011800270089003000980021006900240079001500490018005900900300012003900－－6002000表2-2航空器飛行高度層配備標(biāo)準(zhǔn)表（二）飛行高度層走向米制RVSM高度層（米）米制RVSM高度層轉(zhuǎn)換為英尺（英尺）米制RVSM高度層轉(zhuǎn)換為英尺并按照100英尺取整（英尺）管制員看到的實(shí)際雷達(dá)標(biāo)牌顯示向東1490048885489001490向西1430046916469001430向西1310042979430001311向東1250041010411001253向西1220040026401001222向東1190039042391001192向西1160038058381001161向東1130037073371001131向西1100036089361001100向東1070035105351001070向西1040034121341001039向東1010033136331001009向西98003215232100978向東95003116831100948向西92003018430100917向東89002919929100887向西84002755927600841向東81002657526600811向西78002559125600780向東75002460624600750向西72002362223600719向東69002263822600689向西66002165421700661向東63002066920700631向西60001968519700600向東57001870118700570向西54001771717700539向東51001673216700509向西48001574815700479向東45001476414800451向西42001378013800421向東39001279512800390向西360011811118003602.3.2與航空器相遇時(shí)間相關(guān)的垂直間隔標(biāo)準(zhǔn)在管制程序下，垂直儀表間隔主要包括兩方面的間隔要求。一方面是航空器運(yùn)行過(guò)程中航路儀表的飛行最低安全高度要求，該要求規(guī)定航空器的中心線兩側(cè)各25千米以?xún)?nèi)不允許存在障礙物；在一些高原或者是山區(qū)地區(qū)，航空器的飛行最低要求必須要不小于600米；在其他一些沒(méi)有特殊限制的地區(qū)通常大于400米即可；當(dāng)然不同的航空器不同的機(jī)型可能也存在一些不同的特殊要求，執(zhí)飛飛行人員按照具體飛行器的具體規(guī)定執(zhí)行即可。另一方面，就是兩個(gè)航空器在運(yùn)行的過(guò)程中在垂直方向上的間隔要求，首先，航空器之間的最低垂直間隔必須要嚴(yán)格按照不同地區(qū)不同高度層的相關(guān)配備規(guī)定來(lái)執(zhí)行；其次，航空器在跟進(jìn)下降的過(guò)程必須要按照規(guī)定的或者管制員的指令進(jìn)行梯級(jí)下降；同時(shí)，航空器在整個(gè)進(jìn)近的過(guò)程中必須要按照管制員的指令或者進(jìn)近程序與前機(jī)保持應(yīng)有的安全間隔。同時(shí)，在飛行高度層的配備中，考慮到不同的航空器、不同性質(zhì)的飛行任務(wù)及不同地區(qū)不同時(shí)刻的氣象條件和飛行情況的不同，在航空器飛行航路及航線飛行或者航空器在實(shí)施轉(zhuǎn)場(chǎng)飛行起飛前，必須要根據(jù)航空器當(dāng)前所在環(huán)境下的場(chǎng)面氣壓數(shù)值對(duì)航空器上的氣壓高度表進(jìn)行調(diào)整，使得航空器上的固定指標(biāo)在此時(shí)此刻剛好指到“0”刻線位置。2.3.3與航空器相遇時(shí)間相關(guān)的縱向間隔標(biāo)準(zhǔn)在航空器的縱向間隔運(yùn)行研究中，主要研究的是相同速度和不同速度的兩架航空器的相對(duì)相遇情況，具體有以下四種情況。在8400米以下的高度層中，其間隔標(biāo)準(zhǔn)為300米。8400米高度為向西方向，8100米為向東方向，以此類(lèi)推，直至3600米為向西方向。在該高度范圍內(nèi)，當(dāng)兩航空器可能出現(xiàn)相對(duì)相遇情形時(shí)，為了確保航空器的順利飛行，必須要保持10分鐘的間隔。在本例中，只選取了6000米到6600米高度層的間隔標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，具體運(yùn)行情況如下圖2-3所示：圖2-38400米以下相遇在8400米到8900米高度層之間，其間隔標(biāo)準(zhǔn)為500米。其中，8400米高度層方向?yàn)橄蛭鳎?900米高度層為向東方向。在航空器的飛行過(guò)程中，當(dāng)某個(gè)航空器需要上升或者下降到某一高度層且需要穿越8400米到8900米高度層時(shí)，為保證兩架航空器在相對(duì)相遇的情況下能安全運(yùn)行，其運(yùn)行過(guò)程中必須要保持12min以上的時(shí)間間隔。為了進(jìn)行詳細(xì)分析，本例取8100米到9200米高度層間隔，某一航空器從9200米高度下降到8400米高度層來(lái)進(jìn)行考慮，具體如下圖2-4所示：圖2-48400米到8900米高度層航空器相遇在8900米至12500米的高度層中，其間隔標(biāo)準(zhǔn)為300米。其中，8900米高度層為向東方向，9200米高度層為向西方向，以300米為一個(gè)間隔，以此類(lèi)推，至12500米的高度層為向東方向。在該高度范圍內(nèi)，航空器的安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)同上述（1）完全類(lèi)似。在本例中，取9200米到9800米高度層的間隔進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)某一航空器從9800米下降到9200米時(shí)，該航空器與可能與其相對(duì)相遇的航空器之間必須要保持10分鐘間隔。具體如下圖2-5所示：圖2-58900米至12500米航空器相遇在12500米以上的高度層中，航空器的運(yùn)行間隔標(biāo)準(zhǔn)為600米。其中，12500米高度層的方向?yàn)橄驏|，以600米為一間隔，以此類(lèi)推，至14900米高度層時(shí)其方向?yàn)橄驏|。在該高度范圍內(nèi)，當(dāng)兩航空器可能出現(xiàn)相對(duì)相遇情形時(shí)，為了確保航空器的順利飛行，必須要保持5分鐘間隔。在本例中，只選取了13100米高度層到14300米高度層的間隔標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，具體運(yùn)行情況如下圖2-6所示：圖2-612500米以上航空器相遇不同環(huán)境下航空器相遇時(shí)間計(jì)算通過(guò)以上對(duì)程序管制下儀表間隔標(biāo)準(zhǔn)及航空器相遇時(shí)間計(jì)算等相關(guān)理論的學(xué)習(xí)，可以知道儀表間隔的使用不但決定了空域中的航空器數(shù)量，更影響著民航航空器的飛行安全。因此，就兩航空器在不同環(huán)境下的相對(duì)相遇時(shí)間的詳細(xì)計(jì)算對(duì)于航空器安全飛行和對(duì)于程序管制下儀表間隔標(biāo)準(zhǔn)的使用具有重要的價(jià)值。同時(shí)，由于8400米高度層以下高度層標(biāo)準(zhǔn)間隔劃分與8900米高度層至12500米高度層的標(biāo)準(zhǔn)間隔劃分都為300米。鑒于此，本章節(jié)就8400米以下高度層航空器相遇、經(jīng)8400米至8900米高度層航空器相遇和12500米以上高度層中航空器相遇等三種情形來(lái)進(jìn)行航空器的相對(duì)相遇時(shí)間計(jì)算。3.18400米以下高度層中航空器相遇時(shí)間計(jì)算通過(guò)前面第二章的論述，易知在8400米高度以下的高度層中，航空器運(yùn)行間隔標(biāo)準(zhǔn)為300米。8400米高度為向西方向，8100米為向東方向，以此類(lèi)推，直到航空器飛行的最低高度限制。在該高度范圍內(nèi)，當(dāng)兩航空器可能出現(xiàn)相對(duì)相遇情形時(shí)，為了確保航空器的順利飛行，必須要根據(jù)航空器在該環(huán)境下的速度和位移來(lái)確定其與其他航空器之間應(yīng)該保持的安全時(shí)間間隔。同時(shí)，在兩航空器相對(duì)飛行的過(guò)程中，其相對(duì)相遇的可能情況有以下三種，其一是：8100米及以下的航空器需要上升的某一高度層，而另一航空器保持在8400米高度層飛行；其二是：8400米及以上的航空器需要下降到某一高度層，而另一航空器保持在8100米高度層飛行；其三是：8100米及以下（或8400米及以上）的航空器需要上升（下降）到某一高度層，而8400米及以上（或8100米及以下）的另一航空器需要下降（上升）到某一高度層，兩航空器在上升和下降的過(guò)程中出現(xiàn)相對(duì)相遇的情形。在本課題研究中以6000米高度層到6600高度層的間隔對(duì)航空器之間在不同速度條件下所需要的安全時(shí)間間隔計(jì)算為例。在本例中，取A航空器保持在6300米高度層，B航空器從6600米高度層下降到6000米高度層，此時(shí)導(dǎo)航臺(tái)監(jiān)測(cè)到兩航空器的水平距離為=20000米，進(jìn)行以下計(jì)算：兩航空器速度相同。取兩航空器的水平飛行速度為=720km/h=200m/s，且B航空器的下降率為=680ft/min，其具體運(yùn)行情況如下圖3-1所示：圖3-18400米以下相同速度相遇由上圖3-1及所給條件可知，B航空器從6600米高度層下降到6000米高度層時(shí)的時(shí)間為，則：=（3.1）在水平方向，該段時(shí)間內(nèi)A航空器的飛行位移與B航空器的飛行位移相同，都為：=*=（3.2）結(jié)合以上（3.1）式和（3.2）式計(jì)算可知：=173.70s，==34740m，明顯大于導(dǎo)航臺(tái)監(jiān)測(cè)到兩航空器的水平距離=20000米，即：如果B航空器按照該條件繼續(xù)下降，將存在兩航空器相撞的危險(xiǎn)。其相遇時(shí)間約為：。兩航空器速度不同。A航空器的水平飛行速度為：=720km/h=200m/s，B航空器的水平飛行速度為：=900km/h=250m/s，且B航空器的下降率為:=690ft/min，其具體運(yùn)行情況如下圖3-2所示：圖3-28400米以下不同速度相遇由上圖3-2及所給條件可知，B航空器從6600米高度層下降到6000米高度層時(shí)的時(shí)間為，則：=（3.3）在水平方向，該段時(shí)間內(nèi)A航空器的飛行位移和B航空器的飛行位移分別為：=*（3.4）=*（3.5）結(jié)合以上（3.3）式、（3.4）式和（3.5）式可知：=171.18s，=34235m，=42795m，明顯都大于導(dǎo)航臺(tái)監(jiān)測(cè)到兩航空器的水平距離=20000米，即：如果B航空器按照該條件繼續(xù)下降，將依然存在兩航空器相撞的危險(xiǎn)。其相遇時(shí)間約為：。綜上，可見(jiàn)當(dāng)A、B兩航空器在8400米以下的高度層中以720km/h的速度相對(duì)飛行時(shí)，為了確保航空器之間的飛行安全必須要保持3分鐘以上的安全時(shí)間間隔。當(dāng)A航空器以720km/h向東飛行，B航空器以900km/h向西飛行，并從此時(shí)刻開(kāi)始下降高度時(shí)，存在兩航空器相撞的危險(xiǎn)。為了確保航空器的飛行安全，管制員必須要指揮B航空器延遲下降高度層，直到其與其他與自身相對(duì)而行的航空器存在4分鐘以上的間隔時(shí)才允許該航空器實(shí)施下降程序。3.2經(jīng)8400米至8900米高度層航空器相遇時(shí)間計(jì)算在8400米到8900米高度層之間，其間隔標(biāo)準(zhǔn)為500米。其中，8400米高度層方向?yàn)橄蛭鳎?900米高度層為向東方向。在航空器的飛行過(guò)程中，當(dāng)某個(gè)航空器需要上升或者下降到某一高度層且需要穿越8400米到8900米高度層時(shí)，為了確保其相遇時(shí)的飛行安全，以下根據(jù)航空器在該環(huán)境下的速度和相對(duì)位移來(lái)研究航空器之間應(yīng)該保持的時(shí)間間隔。在該環(huán)境下，兩航空器在相對(duì)飛行的過(guò)程中，其相對(duì)相遇的可能情況有三種，其一是：8400米及以下的航空器需要上升的某一高度層，而另一航空器保持在8900米高度層飛行；其二是：8900米及以上的航空器需要下降到某一高度層，而另一航空器保持在8400米高度層飛行；其三是：8400米及以下（或8900米及以上）的航空器需要上升（下降）到某一高度層，而8900米及以上（或8400米及以下）的另一航空器需要下降（上升）到某一高度層，兩航空器在上升和下降的過(guò)程中將會(huì)出現(xiàn)相對(duì)相遇的情形。在本例中，取8100米到9200米高度層的間隔標(biāo)準(zhǔn)（含影響航空器相遇時(shí)間的8400米至8900米高度層），對(duì)航空器在不同速度條件下所需要的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)算。其中，C航空器一直保持8900米高度層飛行，D航空器從9200米高度下降到8400米高度層來(lái)，且C、D兩航空器之間的水平位移為=40000米來(lái)進(jìn)行考慮。進(jìn)行以下計(jì)算：兩航空器速度相同。取C、D兩航空器的水平飛行速度為:=720km/h，且D航空器的下降率為=680ft/min，具體如下圖3-3所示：圖3-3經(jīng)8400米至8900米相同速度相遇由上圖3-3及所給條件可知，D航空器從9200米高度層下降到8400米高度層時(shí)的時(shí)間為，則：=（3.6）在水平方向，該段時(shí)間內(nèi)A航空器的飛行位移與B航空器的飛行位移相同，都為：=*=（3.7）結(jié)合以上（3.6）式和（3.7）式計(jì)算可知：=231.59s，==46318m，明顯大于導(dǎo)航臺(tái)監(jiān)測(cè)到兩航空器的水平距離=40000米，即：如果D航空器按照該條件繼續(xù)下降，其相遇時(shí)間約為：。兩航空器速度不同。C航空器的水平飛行速度為：=720km/h=200m/s，D航空器的水平飛行速度為：=900km/h=250m/s，且D航空器的下降率為:=690ft/min，具體如下圖3-4所示：圖3-4經(jīng)8400米至8900米不同速度相遇由上圖3-4及所給條件可知，D航空器從9200米高度層下降到8400米高度層時(shí)的時(shí)間為，則：=（3.8）在水平方向，該段時(shí)間內(nèi)C航空器的飛行位移和D航空器的飛行位移分別為：=*（3.9）=*（3.10）結(jié)合以上（3.8）式、（3.9）式和（3.10）式可知：=228.23s，=45646m，=57058m，明顯都大于導(dǎo)航臺(tái)監(jiān)測(cè)到兩航空器的水平距離=40000米，即：當(dāng)D航空器在該條件下實(shí)施下降，其相遇時(shí)間約為：。綜上可知，當(dāng)C、D兩航空器在8100米至9200的高度層中以720km/h的速度相對(duì)飛行時(shí)，為了確保航空器之間的飛行安全必須要保持4分鐘以上的安全時(shí)間間隔。當(dāng)C航空器以720km/h向東飛行，D航空器以900km/h向西飛行，并從此時(shí)刻開(kāi)始下降高度時(shí)，存在兩航空器相撞的危險(xiǎn)。為了確保航空器的飛行安全，管制員必須要指揮D航空器延遲下降高度層，直到與其相對(duì)而行的航空器保持5分鐘以上的安全時(shí)間間隔時(shí)才能允許該航空器實(shí)施下降程序。3.312500米以上高度層中航空器相遇時(shí)間計(jì)算在12500米以上的高度層中，航空器的運(yùn)行間隔標(biāo)準(zhǔn)為600米。其中，12500米高度層的方向?yàn)橄驏|，以600米為一間隔，以此類(lèi)推，至14900米高度層時(shí)其方向?yàn)橄驏|。航空器在該高度范圍的飛行過(guò)程中，當(dāng)某個(gè)航空器需要上升或者下降到某一高度層時(shí)，為了確保其與其它航空器相對(duì)相遇時(shí)的飛行安全，必須要根據(jù)航空器在該環(huán)境下的飛行速度來(lái)確定兩者應(yīng)該保持的時(shí)間間隔。在本例中，只選取了13100米高度層到14300米高度層的間隔標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。其中，E航空器一直保持13700米高度層飛行，F(xiàn)航空器從13100米高度爬升到14300米高度層來(lái)，且E、F兩航空器之間的水平位移為=50000米來(lái)進(jìn)行考慮。進(jìn)行以下計(jì)算：兩航空器速度相同。取E、F兩航空器的水平飛行速度為:=800km/h，且F航空器的爬升率為=700ft/min，具體如下圖3-5所示：圖3-512500米以上相同速度相遇由上圖3-5及所給條件可知，F(xiàn)航空器從13100米高度層爬升到14300米高度層時(shí)的時(shí)間為，則：=（3.11）在水平方向，該段時(shí)間內(nèi)E航空器的飛行位移與F航空器的飛行位移相同，都為：=*=（3.12）結(jié)合以上（3.11）式和（3.12）式計(jì)算可知：=337.46s，==74990m，明顯大于導(dǎo)航臺(tái)監(jiān)測(cè)到兩航空器的水平距離=50000米，即：如果F航空器按照該條件繼續(xù)下降，其相遇時(shí)間約為：。兩航空器速度不同。E航空器的水平飛行速度為：=720km/h=200m/s，F(xiàn)航空器的水平飛行速度為=900km/h=250m/s，且F航空器的爬升率為=690ft/min，具體如下圖3-6所示：圖3-612500米以上不同速度相遇由上圖3-6及所給條件可知，F(xiàn)航空器從13100米高度層爬升到14300米高度層時(shí)的時(shí)間為，則：=（3.13）在水平方向，該段時(shí)間內(nèi)E航空器的飛行位移和F航空器的飛行位移分別為：=*（3.14）=*（3.15）結(jié)合以上（3.13）式、（3.14）式和（3.15）式可知：=342.35s，=68470m，=85587m，明顯都大于導(dǎo)航臺(tái)監(jiān)測(cè)到兩航空器的水平距離=50000米，即：當(dāng)F航空器在該條件下爬升時(shí)，其相遇時(shí)間約為：。綜上，當(dāng)E、F兩航空器在13100米高度層到14300米高度層中以720km/h的速度相對(duì)飛行時(shí)，為了確保航空器之間的飛行安全必須要保持6分鐘以上的安全時(shí)間間隔。當(dāng)E航空器以720km/h向東飛行，F(xiàn)航空器以900km/h向西飛行，并從此時(shí)刻開(kāi)始爬升時(shí)，必須要確保存在3分鐘時(shí)間間隔。否則，管制員必須要指揮F航空器延遲爬升，直到與其相對(duì)而行的航空器保持3分鐘及以上的安全時(shí)間間隔時(shí)才能允許該航空器進(jìn)行爬升操作。間隔應(yīng)用中易出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略通過(guò)本文前面對(duì)儀表間隔應(yīng)用的探究和航空器相遇時(shí)間的計(jì)算，可以看出儀表間隔的高效應(yīng)用可以在很大范圍內(nèi)增加空域的航空器容量，有效的緩解航空器延遲，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)民用航空的發(fā)展來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。但由于各種技術(shù)及規(guī)定的各種限制，必須要考慮航空器飛行的安全問(wèn)題。鑒于此，以下就儀表間隔應(yīng)用中容易出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行詳細(xì)地探討。4.1儀表間隔應(yīng)用中的相關(guān)問(wèn)題4.1.1管制方式機(jī)械在傳統(tǒng)的程序管制下，航班的飛行都是按照既定的一系列規(guī)定或者協(xié)議好的相關(guān)程序來(lái)執(zhí)行航班任務(wù)。同時(shí)，管制方式也是相對(duì)機(jī)械，都是管制人員根據(jù)先前簽派人員提交的飛行計(jì)劃、與航班之間的無(wú)線電通信信息溝通以及航班飛行過(guò)程中雷達(dá)的跟蹤信息和定位信息等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)航班飛行活動(dòng)的監(jiān)控和管制，以確保航班的正常運(yùn)行。在此類(lèi)管制方式中，往往導(dǎo)致航班在飛行的過(guò)程中無(wú)法使用最佳的飛行高度和速度，導(dǎo)致航班延遲、空域資源利用率低、航班運(yùn)行效率低造成大量的航空煤油浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。同時(shí)，這種機(jī)械式的管制方式也嚴(yán)重的制約了儀表間隔的充分利用，使得空域資源得不到很好的利用。4.1.2管理體系不完善我國(guó)的空管體制實(shí)施的是“統(tǒng)一管制、分別指揮”體制。也就是在國(guó)務(wù)院與中央軍委空中交通管制委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)之下，由空軍負(fù)責(zé)全國(guó)的飛行管制，而民用飛行由民航實(shí)施具體指揮。但是這樣體制存在著一定的局限性，限制了中國(guó)民用航空事業(yè)的快速發(fā)展，嚴(yán)重的制約了空域資源的開(kāi)發(fā)和利用。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的民航運(yùn)輸業(yè)也進(jìn)入了飛速發(fā)展期，國(guó)內(nèi)外航班量不斷提升，空中交通流量密集，由于管制和空域容量的限制等原因造成的飛機(jī)延誤現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，無(wú)法滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)民航業(yè)飛速發(fā)展的需求。目前，我國(guó)大部分一線機(jī)場(chǎng)空域達(dá)到飽和狀態(tài)，像北京、上海、重慶等地，高峰時(shí)段都經(jīng)常出現(xiàn)空中交通堵塞，而且我國(guó)現(xiàn)行的空管系統(tǒng)技術(shù)和管理體系大部分都是直接從國(guó)外引進(jìn)，不僅與我國(guó)民航運(yùn)輸?shù)男袠I(yè)現(xiàn)狀不符，也白白浪費(fèi)了我國(guó)的財(cái)產(chǎn)和空域資源。4.1.3缺少安全間隔應(yīng)急措施在我國(guó)民用航空的航班運(yùn)行中，雖然已經(jīng)建立了很多的監(jiān)管機(jī)制，但是針對(duì)空中交通管制(ATM)過(guò)程中的監(jiān)管和應(yīng)急機(jī)制依然不完善，都是在部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)的統(tǒng)一監(jiān)管下執(zhí)行，這樣嚴(yán)重制約了不同意見(jiàn)的發(fā)揮，很難提升安全運(yùn)行的監(jiān)督水平和急救水平。對(duì)于空中交通管制(ATM)過(guò)程中來(lái)說(shuō)，由于我國(guó)民用航空發(fā)展起步較晚，對(duì)于這方面的研究也是處于起步階段，研究人員更是寥寥無(wú)幾。至于安全間隔應(yīng)急措施來(lái)說(shuō)，依然停留在空管部門(mén)運(yùn)行的統(tǒng)一管理中，缺少專(zhuān)門(mén)的應(yīng)急部門(mén)和應(yīng)急措施。4.1.4安全間隔管理法規(guī)不完善在我國(guó)空中交通管制(ATM)過(guò)程中，目前還沒(méi)有出臺(tái)相關(guān)的空管安全間隔管理法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)下的空中交通管制(ATM)服務(wù)都是基于我國(guó)民航局規(guī)定的《飛行間隔規(guī)定》來(lái)實(shí)施對(duì)航班的管制工作。4.2應(yīng)對(duì)策略4.2.1優(yōu)化空中交通管制方式空中交通間隔管制應(yīng)采用2種管制方式，即程序管制和雷達(dá)管制。運(yùn)用程序管制方法調(diào)整最小間隔與運(yùn)用雷達(dá)管制方法調(diào)節(jié)最小間隔有明顯的差異。空中管制中最基本的方法為程序管制，管制員通過(guò)飛行員的報(bào)告和推測(cè)領(lǐng)航等多種手段找到飛行器的準(zhǔn)確位置，從而提供足夠多的精確間隔數(shù)據(jù)，以保證航空器的安全飛行；采用雷達(dá)管制方法可向管制員轉(zhuǎn)達(dá)信息，通過(guò)雷達(dá)可使管制員準(zhǔn)確監(jiān)視、掌握飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置、飛行速度和高度等，從而實(shí)現(xiàn)快速預(yù)測(cè)沖突。此外，還應(yīng)在空中管制中應(yīng)用VFR和IFR技術(shù)。4.2.2完善空中交通安全管理體系應(yīng)將空管安全責(zé)任、空管安全管理系統(tǒng)（SMS）的建設(shè)落實(shí)到位，充分利用已有的管制經(jīng)驗(yàn)，并以“五嚴(yán)”準(zhǔn)則要求每個(gè)職員；按照“四不放過(guò)”的原則認(rèn)真、嚴(yán)肅地處理空管事故和違章事件，實(shí)行責(zé)任追究制；健全空管安全管理制度和工作細(xì)則，做好人員、經(jīng)費(fèi)、設(shè)備和組織管理等各方面的保障工作；主動(dòng)推行不安全事件的自愿報(bào)告系統(tǒng)（SCASS），強(qiáng)化安全間隔信息的采集、統(tǒng)計(jì)、分析功能；開(kāi)發(fā)間隔預(yù)警功能，實(shí)現(xiàn)空管安全間隔信息管理自動(dòng)化；建立屬于我國(guó)自己的空管安全間隔管理統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)家分析診斷系統(tǒng)，從而提高對(duì)不安全事件的分析能力；建設(shè)信息共享平臺(tái)，充分應(yīng)用不安全事件的分析結(jié)論，盡快使安全信息在事故預(yù)防等方面發(fā)揮出作用。4.2.3建立空管安全間隔應(yīng)急系統(tǒng)要建立、完善空管安全間隔應(yīng)急系統(tǒng)，即以民航局運(yùn)行管理中心、區(qū)域管制中心和機(jī)場(chǎng)管制塔臺(tái)為主線的三級(jí)空管安全應(yīng)急系統(tǒng)。應(yīng)不斷完善和落實(shí)該系統(tǒng)內(nèi)部與外部的通信和協(xié)調(diào)機(jī)制，并具備一套齊全的應(yīng)急設(shè)施設(shè)備和技術(shù)過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍；多數(shù)中、小機(jī)場(chǎng)空管安全管理水平和空管運(yùn)行保障能力較低，導(dǎo)致安全間隔隱患突出，因此，應(yīng)積極解決這方面存在的問(wèn)題，全面協(xié)調(diào)好各項(xiàng)安全工作的開(kāi)展；在保障空管安全間隔的過(guò)程中，不僅管制設(shè)備的及時(shí)更新十分重要，且運(yùn)行環(huán)境和科學(xué)管理同樣起著舉足輕重的作用；模型中心的管制員必須與與自己構(gòu)成界面的其他要素緊密結(jié)合，并不斷完善自身，從而減少因安全間隔問(wèn)題而引發(fā)飛行事故。4.2.4健全安全檢查法規(guī)體系空管安全間隔管理法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的制訂應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，應(yīng)根據(jù)《中國(guó)民航空中交通安全管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》和民航組織的最新標(biāo)準(zhǔn)提出空中交通管理安全間隔的審計(jì)要求，完善空管安全管理法規(guī)、規(guī)章和技術(shù)體系。安全監(jiān)督機(jī)制包含安全審計(jì)、組織內(nèi)部日常安全監(jiān)督檢查等制度。此外，還應(yīng)及時(shí)評(píng)估空管安全管理的運(yùn)行效果，從而制訂更完善的改進(jìn)措施。結(jié)論5.1總結(jié)隨著我國(guó)民航事業(yè)建設(shè)的逐步推進(jìn)，民航業(yè)的發(fā)展也面臨著許多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，空域緊張、航空器晚點(diǎn)和航路擁擠等現(xiàn)象日益明顯。而儀表間隔標(biāo)準(zhǔn)作為影響民用航空運(yùn)輸中增加空域容量、保障空中交通的安全有序和滿(mǎn)足流量需求的核心因素之一。提升其間隔標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用水平，必能有效地緩解航空器延遲、提高空域的利用率和航空器的準(zhǔn)點(diǎn)率。在本文中通過(guò)對(duì)儀表間隔標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)理論的學(xué)習(xí)，并結(jié)合當(dāng)前民用航空運(yùn)輸中的間隔應(yīng)用及其與航空器相遇之間的關(guān)系，計(jì)算了不同環(huán)境下航空器的相遇時(shí)間。最后詳細(xì)地探討了儀表程序中間隔標(biāo)準(zhǔn)的具體應(yīng)用，得出以下結(jié)論：當(dāng)A、B兩航空器在8400米以下的高度層中以720km/h的速度相對(duì)飛行時(shí)，為了確保航空器之間的飛行安全必須要保持3分鐘以上的安全時(shí)間間隔。當(dāng)A航空器以720km/h向東飛行，B航空器以900km/h向西飛行，并從此時(shí)刻開(kāi)始下降高度時(shí)，存在兩航空器相撞的危險(xiǎn)。為了確保航空器的飛行安全，管制員必須要指揮B航空器延遲下降高度層，直到其與其他與自身相對(duì)而行的航空器存在4分鐘以上的間隔時(shí)才允許該航空器實(shí)施下降程序。（2）當(dāng)C、D兩航空器在8100米至9200的高度層中以720km/h的速度相對(duì)飛行時(shí)，為了確保航空器之間的飛行安全必須要保持4分鐘以上的安全時(shí)間間隔。當(dāng)C航空器以720km/h向東飛行，D航空器以900km/h向西飛行，并從此時(shí)刻開(kāi)始下降高度時(shí)，存在兩航空器相撞的危險(xiǎn)。為了確保航空器的飛行安全，管制員必須要指揮D航空器延遲下降高度層，直到與其相對(duì)而行的航空器保持5分鐘以上的安全時(shí)間間隔時(shí)才能允許該航空器實(shí)施下降程序。（3）當(dāng)E、F兩航空器在13100米高度層到14300米高度層中以720km/h的速度相對(duì)飛行時(shí)，為了確保航空器之間的飛行安全必須要保持6分鐘以上的安全時(shí)間間隔。當(dāng)E航空器以720km/h向東飛行，F(xiàn)航空器以900km/h向西飛行，并從此時(shí)刻開(kāi)始爬升時(shí)，必須要確保存在3分鐘時(shí)間間隔。否則，管制員必須要指揮F航空器延遲爬升，直到與其相對(duì)而行的航空器保持3分鐘及以上的安全時(shí)間間隔時(shí)才能允許該航空器進(jìn)行爬升操作。5.2展望隨著我國(guó)民航事業(yè)的發(fā)展及4D飛行器導(dǎo)航技術(shù)的廣泛運(yùn)用和先進(jìn)雷達(dá)的不斷產(chǎn)生，為程序管制下儀表間隔標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用提供了新的技術(shù)支持。而儀表間隔標(biāo)準(zhǔn)作為影響民用航空運(yùn)輸中增加空域容量、保障空中交通的安全有序和滿(mǎn)足流量需求的核心因素之一，提升其運(yùn)行效率必將對(duì)我國(guó)民航運(yùn)輸產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在后續(xù)的研究中可以通過(guò)充分地了解我國(guó)當(dāng)前民航運(yùn)輸?shù)墓苤品绞胶凸苤片F(xiàn)狀，并結(jié)合當(dāng)前的各類(lèi)航空技術(shù)和我國(guó)的相關(guān)政策法規(guī)，進(jìn)一步改進(jìn)儀表間隔的應(yīng)用或者將雷達(dá)管制和程序管制密切結(jié)合，以此來(lái)促進(jìn)程序管制效率的大幅度提升，改變我國(guó)當(dāng)前管制方式的落后現(xiàn)狀，提高空域資源的利用率。參考文獻(xiàn)杜實(shí),王磊.空管程序管制模擬培訓(xùn)效度的