RNP AR新航行技術(shù)因其保護區(qū)寬度,、RF航段以及提供垂直引導(dǎo)能夠降低運行標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)全天候運行,，提高了航空器運行正常性,。本文從RNP AR設(shè)計規(guī)范著手,，以某機場為例進(jìn)行RNP AR飛行程序自動化計算實例分析。
2014年9月17日,，中國東方航空公司一架A320飛機國內(nèi)首個下滑角最大,、五邊最短的RNP AR飛行程序試飛，在南方地區(qū)受臺風(fēng)影響大范圍出現(xiàn)陣雨,、低云等不利天氣環(huán)境下,，抓住天氣轉(zhuǎn)好的短暫有利時間，順利完成各項科目的試飛驗證后,，平穩(wěn)降落在XX機場跑道上,，標(biāo)志著中國民航借鑒國際成熟技術(shù)開展對特殊機場機場的安全運行模式研究又向前邁進(jìn)了一大步。
一,、引言
基于性能導(dǎo)航（PBN）是國際民航組織（ICAO）在整合各國區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）和所需性能導(dǎo)航（RNP）運行實踐和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,，提出的一種新型運行概念，是近年來國際民航界發(fā)展的一項新航行技術(shù)[1],。RNP AR即“需要特殊授權(quán)的所需導(dǎo)航性能”,，是一種高性能的RNP程序，其本質(zhì)利用飛機自身的機載導(dǎo)航設(shè)備和GNSS（Global Navigation Satellite System）引導(dǎo)飛機起降的新技術(shù),，RNP AR是目前國際航空界公認(rèn)的未來飛行導(dǎo)航的發(fā)展趨勢[2],。RNP AR飛行程序一般用于有空域限制或周圍地形復(fù)雜的特殊機場，而且通過使用該程序能夠提升機場的效益（如減小因天氣原因的返航,、延誤,，增加特殊機場客貨運輸能力、節(jié)約燃油等）,，進(jìn)近航段精度值一般在0.3NM至0.1NM之間,，而且其只允許使用GNSS為主要導(dǎo)航源。通常情況下,，RNP AR 程序設(shè)計原則非常有利于最后進(jìn)近航段,，可以降低運行標(biāo)準(zhǔn)，提高航班正常率,，為民航運輸安全,、正點、高效,、經(jīng)濟運行提供了重要保障,。
截止2014年底我國現(xiàn)有特殊機場42個，分布圖見圖1。那曲,、瀘沽湖,、紅河等特殊機場正在積極籌建之中。在以上這些機場中運行的RNPA AR飛行程序幾乎都是GE航空集團,、空客prosky等國外公司設(shè)計,，最近國內(nèi)也開始研究RNP AR飛行程序設(shè)計與試飛工作。
圖1：我國特殊機場分布圖
二,、RNP AR介紹及技術(shù)的優(yōu)勢
隨著PBN技術(shù)的運用，RNP APCH和RNP AR成為更多機場的飛行程序的選擇,，為提高運行效率和安全水平提供了更有效的途徑,。經(jīng)過多年的艱苦努力，中國民航已經(jīng)在玉樹,、拉薩,、林芝、麗江,、九寨,、昌都、黃山,、阿里,、日喀則、康定,、西昌,、武夷山、延吉,、張家界,、喀納斯等十五個機場建立了RNP－AR程序，這些機場均已完成模擬機試飛和實地驗證試飛,。迄今為止,，實施RNP AR運行或進(jìn)行過RNP程序試飛的機型有：A319（A319－115、A319－133）,、A330（A330－243,、A330－300）、B737－700,、B757－200四種,。
RNP AR飛行程序采用了額外的導(dǎo)航精度、完好性和功能,，允許使用較低的超障余度容差來運行,，可以在最后進(jìn)近航段中使用曲線航段—RF（Radius to Fix）航段，因此可以在其它類型的進(jìn)近和離場程序在運行上不可能或者不令人滿意的情況下實施進(jìn)近和離場程序。RNP AR各程序允許利用高質(zhì)量的受控水平和垂直導(dǎo)航（VNAV）能力,，以改進(jìn)運行安全并降低可控飛行撞地（CFIT,，Controlled Flight Into Terrain）風(fēng)險。而RNP APCH程序適用于大多數(shù)配備GNSS的飛機,，其最后進(jìn)近階段引導(dǎo)形式的不同分為只有水平引導(dǎo)（LNAV ,，Lateral Navigation）、既有LNAV也有垂直引導(dǎo)（VNAV ,，Vertical Navigation）進(jìn)近,、以及航向臺性能垂直引導(dǎo)（LPV ，Localizer Performance with Vertical guidance）進(jìn)近三種形式,，但是它仍然要求最后進(jìn)近航段保持為直線進(jìn)近,，從而使程序設(shè)計的靈活性受限。RNP AR飛行程序的安全性取決于航空器性能,、運行程序和程序設(shè)計之間的相互關(guān)系是否適當(dāng),。
RNP AR飛行程序設(shè)計規(guī)范支持多種導(dǎo)航精度，如RNP0.3,、RNP0.2,，一直到RNP0.1。在國內(nèi),，除非由于運行上的需要而由民航局批準(zhǔn),，通常不使用RNP小于0.3的程序，因為RNP值下降使告警門限值（HAL,，Horizontal Alert Limit和VAL,，Vertical Alert Limit）降低，并增加告警及隨后復(fù)飛的可能性,，從而影響航班正常性,。和RNP APCH程序相比，RNP AR飛行程序航段和保護區(qū)變得更窄,，只有主區(qū)沒有緩沖區(qū)或副區(qū),，保護區(qū)寬度為2RNP值如圖2。在設(shè)計程序時,，使用固定半徑至定位點RF轉(zhuǎn)彎,，可給航路設(shè)計帶來更多的靈活性。RF航段是飛機沿一個固定半徑轉(zhuǎn)彎的弧形航徑飛行,，如圖3,。
圖2：RNP AR保護區(qū)寬度
圖3：RF航段轉(zhuǎn)彎設(shè)計
在RNP AR進(jìn)近程序設(shè)計中，起始和中間進(jìn)近航段設(shè)計與RNP APCH差別不大,，但是保護區(qū)卻不一樣,，且RNP AR在起始和中間航段都可以使用RF航段。與RNP APCH區(qū)別最大、最困難的就是最后進(jìn)近階段,。以下附上部分RNP AR中間最后進(jìn)近程序設(shè)計計算方法,。
三、RNP AR程序中間最后進(jìn)近參數(shù)自動化計算
目前國內(nèi)一些程序設(shè)計單位進(jìn)行RNP AR飛行程序設(shè)計的時候,，對于設(shè)計方案中每個方向的進(jìn)離場都需要計算參數(shù)進(jìn)行保護區(qū)繪制,，然后進(jìn)行安全評估障礙物，這些參數(shù)計算都是基于手工計算,，比較繁瑣,、周期長、工作量大而且容易出錯,，精度也比較低,。本文將采用Microsoft的.NET平臺中C#語言通過編程來實現(xiàn)大量參數(shù)的自動計算，這是一個與Windows服務(wù)和API整合的全新編程接口,，集成了多種核心的技術(shù)和服務(wù)。其中Microsoft C#語言是一種在.NET Framework上運行程序而設(shè)計的,。通過.NET Framework類庫（FCL）,，可訪問許多操作系統(tǒng)服務(wù)以及其它許多有用的、精心設(shè)計的類,，這些類可顯著加快開發(fā)過程,，直白的說Visual Studio只是C#的一種開發(fā)工具[3]。
本文通過整理某機場RNP AR飛行程序保護區(qū)計算過程的參數(shù),，簡化了輸入確定了輸出,，最后得到保護區(qū)繪制評估障礙物所需的參數(shù)計算軟件的框架體系，其實也就是一個多輸入多輸出的系統(tǒng),，如上圖4所示,。通過用戶界面輸入需要的參數(shù)，導(dǎo)入程序后臺運算,，輸出需要的計算結(jié)果并顯示在用戶界面的窗口中,。
圖4：C#程序設(shè)計結(jié)構(gòu)圖
在設(shè)計軟件中輸入所需的已知參數(shù)，所求的參數(shù)就會隨著已知參數(shù)輸入而顯示出來,，運行結(jié)果為圖5為中間進(jìn)近航段計算設(shè)計窗口,，圖6為最后進(jìn)近航段計算設(shè)計窗口。
圖5：中間進(jìn)近航段計算設(shè)計窗口
圖6：最后進(jìn)近航段實例計算
五,、展望
本文根據(jù)民航局新技術(shù)路線推廣,，RNP AR飛行程序?qū)砜赡艹蔀槊總€機場主用飛行程序。但是RNP AR程序設(shè)計時保護區(qū)參數(shù)的計算工作量比較大,、易出錯的部分,，采用Visual C#設(shè)計了參數(shù)的自動化計算設(shè)計，能減輕飛行程序設(shè)計人員的工作強度，提高工作效率,，保證設(shè)計質(zhì)量,。由于篇幅原因，不在給出設(shè)計界面的部分編碼,。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 李娜,，鐘育鳴.廈航波音737-700拉薩機場RNP AR驗證試飛成功[N].中國民航報，2012-6-1
[3] 郭文夷,，代方勝.Visual C#.NET可視化程序設(shè)計[M].上海：華東理工出版社,，2005
[4] 國際民用航空組織.需要授權(quán)的所需性能導(dǎo)航（RNP AR）程序設(shè)計手冊（ ICAO DOC 9905）[Z].2009年第一版