第1章绪论
关键词

交叉定位（cross location）
雷达定位（radar location）
有垂直引导的进近程序(approach proc with vertical guidance)
最小超障余度(minimum obstacle clearance)
复飞点(missed approach point)
超碍高度/超碍高(obstacle clearance altitude/height)
障碍物鉴别面(obstacle identification surface)
转弯点(turning point)
甚高频全向信标(very high frequency omni directional radio range)
航空器（aircraft）




飞行程序设计是为航空器设定其在飞行各阶段内使用的飞行路线，其目的是为了保障飞行安全，加速流量，同时需要兼顾如操作简便、节约成本等因素。
飞行程序也是制定机场最低运行标准的基础之一。


1.1飞行程序设计的定义及其发展历史
百年航空史是一部技术及应用不断发展进步的历史，一个又一个新技术的应用让人类飞翔的速度、高度不断创新纪录。从最初莱特兄弟的“飞行者1号”飞行36m、留空12s，到现今的超音速高空飞机。民航飞行从最初的运送邮件到后来的载客飞行，客机从最初的4~10人座发展到今天A380的500多人座，这一丰富多彩的航空百年史印验了人类不断探索、勇于创新，努力开拓未知领域的巨大勇气。

飞行程序设计及飞行程序的定义如下： 
(1) 飞行程序设计
飞行程序设计是为航空器设定其在飞行各阶段内使用的飞行路线，其目的是为了保障飞行安全，加速流量，同时需要兼顾如操作简便、节约成本等因素。
(2) 飞行程序
飞行程序是制定机场最低运行标准的基础之一。
1.2飞行程序设计原则

为了保证航空器在终端区域内按规定飞行程序安全、有序地飞行，以避免在运行过程中发生航空器与航空器间、航空器与地面障碍物间可能的相撞，所有可供民用航空器具有仪表飞行条件的机场必须设计基于本场诸如地形、流量等因素的特定仪表飞行程序，制定机场运行的最低标准。

保障飞行安全，提高运行效率，节约运行成本，操作简便是飞行程序设计的基本原则，也是每一个飞行程序都应努力达到的目标，其中飞行安全是此项工作的重中之重，是所有飞行程序设计原则最重要指标，只有在满足基本飞行安全要求的前提下，才可考虑平衡其他原则。

为了达到飞行器与障碍物相撞概率小于1×10-7，即千万分之一的安全水平，飞行程序设计必须基于一套完整的、可靠性有保障、经过实际检验的指导性标准。当前主要有两个体系，一个即ICAO（国际民航组织）的PANS-OPS标准，另一个为FAA（美国联邦航空管理局）的TERPS标准。两套飞行程序设计标准体系在基本方法原理方面基本相同，但在一些诸如转弯等具体参数方面存在较大差异，中国采用的是ICAO设计标准，有少量国家和地区采用TERPS标准。飞行程序和制定机场最低运行标准，对于飞行人员，对此应引起特别重视，务必注意到此类差异。
国际民航组织的设计规范文件为8168号文件，它是国际民航组织经过10多年的工作，在大量试飞、数据模拟试验和碰撞模拟试验的基础上制定出来的。

在确保安全的前提下，设计仪表飞行程序还须考虑提高运行效益、节约运行成本、操作简便等原则，这主要依赖于机场及周边的导航设施及其布局情况，机场周边航路布局及采用的飞行程序模式。在飞行程序选择上，直线航线程序最为简便、经济，U形程序次之。对于交通流量较大的机场，如北京、上海、广州等城市的枢纽型机场，在地形条件允许且保证安全的情况下都应尽量选择直线程序或直线程序与U形程序结合的程序模式。对于设备较为简陋的中小机场尤其是净空条件较差的机场，反向程序或直角航线程序也是可以考虑的。对于地形条件较差的机场，未来飞行程序的方向主要
还是视地形条件选择不同的进近方式，以便提高机场安全性、可用性。
设计一个机场的飞行程序时应避免这个机场的所有程序都必须依赖一个导航设备。比如一个机场所有的离场程序、进近程序都依赖该机场的VOR/DME，虽说设计起来简便，但这种方式存在很大的使用安全隐患。一旦该导航台失效或工作不稳定时，该机场的所有程序就都不可用了，使该机场失去运行能力，这种情况在实际工作中发生多次，极大影响了航空公司及机场的正常运行。所以在飞行程序设计时必须考虑分散风险，建立某些设备不工作时可能的替代方案，保证机场的可用性。

飞行程序设计是一项综合性较强、技术要求高的严密细致的工作，程序设计者除了要熟悉飞行程序的方法及原理以外，还要对所设计程序的机场导航设施及周边地形进行充分的评估，才能根据实际条件设计出安全、高效、经济的飞行程序。
1.3名词定义及名词缩写
〖*2〗1.3.1名词定义

(1) 机场标高（aerodrome elevation）
机场标高是指着陆区最高点的标高。
（2） 机载防撞系统（airborne collision avoidance system,ACAS）
机载防撞系统是指以二次监视雷达（SSR）应答机信号为基础的飞机系统，它不依靠陆基设备为驾驶员提供有可能冲突的飞机忠告，这种飞机装有SSR应答机。
（3） 高度（altitude）
高度是指从平均海平面量至一个平面、一个点或作为一个点的物体的垂直距离。
（4） 区域导航（area navigation，RNAV）
区域导航是一种领航方法，它能使航空器在导航台站的有效距离内，或在自备领航设备或其结合的领航能力限制内，在任何预定航线上飞行。
（5） 基线转弯（base turn）
基线转弯是指在起始进近过程中，航空器从出航航迹末端至中间进近或最后进近开始之间所作的转弯，转弯前后的航迹不是反向。
注： 按照各个程序的情况，基线转弯可以规定为平飞或下降。
（6） 盘旋进近（circling approach）  
盘旋进近是仪表进近的延续，是航空器在着陆前围绕机场进行的目视盘旋飞行。
(7) 管制空域（controlled airspace）  
管制空域是指一个规定大小的空域，在这个空域内按照空域分类提供空中交通服务。

（8） 推测（DR）领航（dead reckoning navigation）  
推测领航是用方向、时间和速度数据由前一个已知位置向前推算或确定的位置。
(9) 决断高度（decision altitude，DA）或决断高（decision height，DH）
决断高度或决断高是指在精密进近中规定的一个高度或高，在这个高度或高，如果不能建立为继续进近所需的目视参考，必须开始复飞。

注1： 决断高度（DA）以平均海平面为基准，决断高（DH）以入口标高为基准。
注2： 所需的目视参考是指驾驶员看到的目视实施部分或进近区，应有充分的时间以评定相对于预定飞行航径的飞机位置和位置变化率，在有决断高的Ⅲ类运行，所需目视参考是为特定的程序和运行规定的目视参考。
注3： 为方便起见，如果两种表示方式都用，则可写为“决断高度/高”，简写为DA／H。
（10） 不独立平行进近（dependent parallel approaches） 
不独立平行进近是指对平行或接近平行的仪表跑道同时进近，在相邻的跑道中线延长线上的航空器之间，规定执行雷达间隔最低标准。
（11）  测距距离（DME distance）  
测距距离是指从测距信号源至接收天线的视线距离（斜距）。
（12）  标高（elevation）
标高是指从平均海平面量至地球表面或依附于地球表面的一个点或一个平面的垂直距离。
（13） 最后进近和起飞区（final approach and take-off area，FATO）  
最后进近和起飞区是指一个划定的区域，在这个区域上空完成进近机动飞行至悬停或着陆，和由此开始起飞。用于一级性能直升机的FATO，应包括中断起飞可用区域。
(14) 最后进近航段（final approach segment）
最后进近航段是指在仪表进近程序中，为完成航迹对正和下降着陆的航段。
（15） 飞行高度层（flight level，FL） 
飞行高度层是指与一个特定的气压基准1013.2hPa（百帕斯卡）有关的大气等压面，这些等压面之间用具体的气压间隔隔开。
注1： 气压式高度表按照标准大气校准： 
① 当气压高度表定在QNH高度表拨正值时，高度表指示高度（altitude）
。
② 当气压高度表定在QFE拨正值时，高度表指示高出QFE基准面的高（height）。
③ 当气压高度表定在1013.2hPa，可用以指示飞行高度层（flight level）。
注2： 在注1中所用的名词“高”和“高度”是气压高度表的指示，不是几何高和高度。
（16） 航向（heading）
航向是指航空器纵轴指示的方向，通常以北（真北、磁北、罗盘北或网格北）为基准，用“度”表示。
（17） 高（height）  
高是指以一个平面、一个点或一个物体作为一个点量至一个规定基准面的垂直距离。
（18） 等待程序（holding procedure）
等待程序是指航空器为等待进一步放行而保持在一个规定空域内的预定的机动飞行。
(19) 独立的平行进近（independent parallel approach）  
独立的平行进近是指对平行的或接近平行的仪表跑道同时进近，在相邻的跑道中线延长线上的航空器之间不规定雷达间隔最低标准。
(20) 独立的平行离场（independent parallel departure）
独立的平行离场是指由平行的或接近平行的仪表跑道同时离场。
(21) 起始进近航段（initial approach segment）
起始进近航段是指在仪表进近程序中，起始进近定位点和中间进近定位点或最后进近定位点之间的航段。
(22) 仪表进近程序（instrument approach procedure）  

仪表进近程序是指根据飞行仪表和对障碍物保持规定的超障余度所进行的一系列预定的机动飞行，从起始进近定位点或从规定的进场航路开始至能完成着陆的一点为止。此后，如果不能完成着陆，则飞至使用等待或航路飞行的超障准则的位置。
(23) 中间进近航段（intermediate approach segment）

中间进近航段是指在仪表进近程序中，从中间进近定位点至最后进近定位点（或最后进近点）之间的航段； 或反向程序，直角或推测航迹程序末端至最后进近定位点（或最后进近点）之间的航段。
（24） 高度（高度层）（level）
高度（高度层）是航空器在飞行中有关垂直位置的统称，意指高、高度或飞行高度层。

（25） 最低下降高度（minimum descent altitude，MDA）或最低下降高（minimum descent height，MDH）
最低下降高度或最低下降高是在非精密进近或盘旋进近中规定的一个高度或高。如果没有取得要求的目视参考，不得下降至这个高度或高以下。
注1： 最低下降高度（MDA）是以平均海平面为基准，最低下降高（MDH）是以机场标高为基准。如果入口标高在机场标高之下2m以上，则以入口标高为基准。盘旋进近的最低下降高则以机场标高为基准。
注2： 要求的目视参考是指驾驶员应有充分时间看到目视设施的部分或进近区，以判定飞机相对于预定飞行航径的位置和位置变化率。在盘旋进近时，要求的目视参考为跑道周围的物件。
注3： 为方便起见使用两种表达方式时，可写成“最低下降高度/高”，简写为MDA/H。
（26） 最低扇区高度（minimum sector altitude）
最低扇区高度是指以无线电导航设施为中心、半径为46km（25n mile）的圆的扇区内可使用的最低高度，这个最低高度在扇区内所有物件之上提供300m（1000ft）最小超障余度。
(27) 复飞点（missed approach point，MAPt）
复飞点是在仪表进近程序中规定的一点，为保证不违反最小超障余度，在这个点或以前必须开始复飞程序。
（28） 复飞程序（missed approach procedure）
复飞程序是指如果不能继续进近应遵循的程序。
（29） 接近平行的跑道（near-parallel runway）  
接近平行的跑道是指跑道中线延长线之间的收敛角/扩散角等于或小于15°的不相交的跑道。
（30） 正常运行区（normal operating zone，NOZ）
正常运行区是指在ILS航向道和/或MLS最后进近航迹两侧规定大小的空域。在独立平行进近时只考虑内侧一半的正常运行区。
(31) 非逾越区（no transgression zone，NTZ）  
非逾越区是指在独立平行进近时，在平行跑道中线延长线之间设置的一个规定大小的走廊或空间，在一架航空器穿透这个区时要求管制员对相邻进近受威胁的航空器进行干预。
(32) 障碍物评价面（obstacle assessment surface，OAS）
障碍物评价面是指为一个特定的ILS设施和程序计算超障高度/高时，确定必须考虑的障碍物所规定的面。
(33) 超障高度（obstacle clearance altitude，OCA）或超障高（obstacle clearance height，OCH）
超障高度或超障高是指按照有关超障准则确定的最低高度或在有关跑道入口以上或机场标高以上的最低高。
注1： 超障高度是以平均海平面为基准，超障高是以入口标高为基准，或在非精密进近以机场标高为基准。如果跑道入口低于机场标高2m（7ft）以上，则以入口标高为基准，盘旋进近的超障高是以机场标高为基准。
注2： 为方便起见，使用两种表示方式可以写成“超障高/高”，简写为OCA／H。
注3： 
这个定义的具体应用见1.6节。
（34） 精密进近程序（precision approach procedure）  
精密进近程序是指使用仪表着陆系统（ILS）或精密进近雷达（PAR）所提供的方位和下滑信息引导的仪表进近程序。
（35） 主区（primary area）
主区是指以规定的飞行航迹为对称轴规定的区域，在主区内要提供全额超障余度（也见副区）。
（36） 程序转弯（procedure turn）
程序转弯是一种机动飞行，先转弯离开指定的航迹，接着向反方向转弯，使航空器能切入并沿指定航迹的反方向飞行。
注1： 程序转弯按照起始转弯的方向规定为“左”或“右”程序转弯。
注2： 按照各个程序的情况，程序转弯可规定为平飞，也可规定为下降转弯。
（37） 直角航线程序（racetrack procedure）
直角航线程序是指为使航空器在起始进近航段降低高度和(或)进入反向程序不使用时使航空器入航的程序。
（38） 需求导航性能（reguired navigation performance，RNP）
需求导航性能是指在一个规定空域内运行必需的导航性能。
注： 导航性能和要求规定为一种特定的RNP型别和/或应用。
（39） 反向程序（reversal procedure）  
反向程序是指在仪表进近程序的起始进近航段，能使航空器转到相反方向的程序。它包括程序转弯和基线转弯。
（40） 副区（secondary area）
副区是指沿规定的飞行航迹位于主区两侧划定的区域，在副区内提供逐渐减小的超障余度（也见主区）。
(41) 分开的平行运行（segregated parallel operations）
分开的平行运行是指在平行的和接近平行的仪表跑道同时运行时，一条跑道专用于进近，而另一条跑道专用于起飞离场。
(42) 标准仪表进场（standard instrument arrival，STAR）
标准仪表进场是指一种规定的IFR离场航线，通常连接ATS航线上的一个重要点和公布的仪表进近程序的开始点。
(43) 标准仪表离场（standard instrument departure，SID）
标准仪表离场是指一种规定的IFR离场航线，通常连接机场或机场规定的跑道至ATS航线上规定的重要点，从这一点开始航路阶段飞行。
(44) 入口（threshold，THR）
入口是指能用于着陆的那部分跑道的开始。
(45) 航迹（track）
航迹是指航空器的飞行航径在地球表面上的投影，这条航径上任何的方向通常以北（真北、磁北或网格北）为基准量取的度数表示。
(46) 过渡高度（transition altitude）
过渡高度是指规定的一个高度，在这个高度或以下，航空器的垂直位置用高度控制。

(47) 过渡层（transition layer）  
过渡层是指过渡高度与过渡高度层之间的空间。
(48) 过渡高度层（transition level）  
过渡高度层是指过渡高度以上使用的最低可用飞行高度层。
(49) 目视机动（盘旋）区(visual maneuvering（circling） area)
目视机动（盘旋）区是航空器进行盘旋进近应考虑超障余度的区。
(50) 航路点（way-point）
航路点用于确定一条区域导航航线或使用区域导航的航空器飞行航径而规定的地理位置。航路点确定为： 
① 旁切航路点（fly-by way-point）
旁切航路点是指要求在航路点之前预先转弯切入航线下一航段或程序的航路点。
② 飞越航路点（flyover way-point）
飞越航路点是指为加入航线的下一航段或程序开始转弯的航路点。
1.3.2名词缩写
本教材名词缩写见表1.1。


表1.1本教材名词缩写一览表



名词缩写中 文 名 称英 文 名 称

AAIM航空器自备完整性监测aircraft autonomous integrity monitoring
ACAS机载防撞系统airborne collision avoidance system
AIRAC航行情报规则和管制aeronautical information regulation and control
APV有垂直引导的进近approach proc with vertical guidance
ATC空中交通管制air traffic control
ATIS自动终端情报服务automatic terminal information service
ATS空中交通服务air traffic service
Baro_VNAV气压垂直导航barometric vertical navigation
CAT分类category
CDI偏航指示器course deviation indicator
C/L中线centre line
DA/H决断高度/高decision altitude/height
DER跑道的起飞端departure end of the runway
DME测距设备distance measuring equipment
DR推测dead reckoning
EFIS电子飞行仪表系统electronic flight instrument system
EUROCAE欧洲民航设备组织European Organization for Civil Aviation 
Equipment
FAF最后进近定位点final approach fix
FAP最后进近点final approach point
FAWP最后进近航路点final approach way-point
FL飞行高度层flight level
FMC飞行管理计算机flight management computer
FMS飞行管理系统flight management  system

续表



名词缩写中 文 名 称英 文 名 称

FTE飞行技术误差flight technical error
FTT飞行技术容差flight technical tolerance
GNSS全球导航卫星系统global navigation satellite system
GPWS近地警告系统ground proximity warning system
HSI水平位置指示器horizontal situation indicator
IAF起始进近定位点initial approach fix
IAS指示空速indicated airspeed
IAWP起始进近航路点程序initial approach way-point procedure
IF中间进近定位点intermediate approach fix
IFR仪表飞行规则instrument flight rules
ILS仪表着陆系统instrument landing system
ISA国际标准大气international standard atmosphere
IWP中间航路点intermediate way-point
LNAV侧向导航lateral navigation
LORAN长距离空中导航系统long range air navigation system
MAHWP复飞等待航路点missed approach holding way-point
MAPt复飞点missed approach point
MAWP复飞航路站missed approach way-point
MDA/H最低下降高度/高minimum descent altitude/height
MOC最小超障余度minimum obstacle clearance
MSL平均海平面mean sea level
NDB无方向信标non-directional beacon
NOTAM航行通告notice to airmen
NOZ正常操作区normal operating zone
NPA非精密进近non-precision approach
NTZ非逾越区no transgression zone
OCA/H超障高度/高obstacle clearance altitude/height
OIS障碍物鉴别面obstacle identification surface
OM外指点标outer marker
PAOAS平行进近障碍物评价面parallel approach obstacle assessment surface
PAPI精密进近航道指示器precision approach path indicator
PAR精密进近雷达precision approach radar
PDG程序设计梯度procedure design gradient
QFE在机场标高(或跑道入口)的大气压atmospheric pressure at aerodrome elevation(or runway threshold)
QNH 在地面取得标高的高度表气压刻度拨正值atmospheric pressure at aerodrome elevation（or when on the ground）
RAIM接收机自备完整性检测receiver autonomous integrity monitoring
RDHILS基准高reference datum height
RNAV区域导航area navigation
RNP要求的导航性能required navigation performance
RSR航路监视雷达en-route surveillance radar

续表



名词缩写中 文 名 称英 文 名 称

RSS平方和根root sum square
SD标准偏差standard deviation
SI国际系统的单位international system of units
SID标准仪表离场standard instrument departure
SOC起始爬升start of climb
SPI特殊位置指示器special position indicator
SSR二次监视雷达secondary surveillance radar
STAR标准仪表进场standard instrument arrival
TAR终端区监视雷达terminal surveillance radar
TAS真空速true airspeed
TMA终端管制区terminal control area
TP转弯点turning point
VASLS目视进近坡度指示系统visual approach slope indicator system
VOR甚高频全向信标very high frequency omnidirectional radio range
VPA垂直航径角vertical path angle
WGS世界测地系统world geodetic system

1.4各种定位方法及定位容差
对于现代航空器的系统来讲，确定航空器的位置是实施导航的基本要素，只有确定了航空器的位置，才能确定其他的诸如航向、航速等航行要素，对于障碍物的评估也才有意义。因此，确定航空器的位置是飞行程序最基本的工作。要实施航空器定位有多种方式，有VOR/VOR、NDB/NDB等无线电台径向线或电台方位线间的交叉定位，也有VOR/VOR、NDB/NDB的无线电台径向线或电台方位线与DME弧的交叉定位，DME/DME交叉定位，还有飞越电台上空定位，雷达定位，GNSS定位。当然利用惯性导航系统也可定位，但因为惯性导航系统存在累积误差，其精度满足航线的要求； 但作为终端区飞行程序定位的方式，其精度不满足要求。因此在本书中，惯性导航定位不作为终端导航定位的方式。在飞行程序中，起始进近定位点（IAF）、中间进近定位点（IF）、最后进近定位点（FAF）、复飞点（MAPt）、转弯点（TP）等定位点构成了飞行程序最重要的支点。其定位方式及定位精度对仪表进近程序的安全性和可靠性有着直接影响。因此在设计飞行程序时，必须确定上述及关键定位点的定位方式即定位容差。确保设计时，飞行程序满足ICAO8168文件规定的最低容差标准。
1.4.1方位线（径向线）间交叉定位

方位线（径向线）间交叉定位是通过测定两条无线电位置线相交来确定飞机位置。VOR、NDB、LLZ等设备都能提供方向指引信号。这种方法的原理是每个无线电台提供一条径向线（VOR）或无线电方位线（NDB），两条径向线或无线电方位线间的交点即能确定一个唯一的定位点，交叉定位示意图见图1.1。交叉定位点应尽可能使用相同的导航系统（NDB、VOR、DME）来确定。只有在条件不具备时，才混合使用设备进行定位。由于所有的导航设备都有精度限制，所以确定的位置并不精确，实际的航空器位置可能在期望的定位点周围的一个区域内任意一点，这个区域就是定位容差区。虽然航空器实际位置与航图上标定的位置实际是不一致的，但在航空器仪表读数上显示的位置就是标定的位置坐标。定位点的容差主要取决于导航系统的精度及定位方式，与高度、距离、角度等也有关系。
	


图1.1交叉定位示意图


机载导航系统的精度取决于以下几个因素： 地面电台容差、机载接收系统容差、飞行技术容差及监控系统容差，以上这些因素的平方和的根构成系统精度。在设计仪表进近时，各测角系统的精度一般使用表1.2所示的数值。


表1.2各测角系统的精度数值一览
（°）


导航系统地面系统机载设备监控设备飞行技术容差精度
VOR±3.5±5.4±1.0±2.5±5.2
NDB±3.0±5.4±3.0±6.9
LLZ±1.0±1.0±2.0±2.4


提供定位用的侧方台，不考虑飞行技术容差，所以NDB容差为±6.2°，VOR为±4.5°，LLZ为±1.4°。
当使用两个NDB台方位线交叉定位时，前向方台（提供航迹引导）的精度为±6.9°,侧方台为±6.2°，为了避免容差区过大导致的导航精度降低，两条方位线的交角应控制在45°~90°之间，最佳角度为90°。
使用VOR径向线交叉定位时，提供航迹引导时VOR台容差区扩张角度为±5.2°，提供定位信息时，VOR的容差区扩张角为±4.5°，两条径向线的交角应控制在30°~90°之间，最佳角度为90°。
1.4.2方向线（径向线）与DME距离弧交叉定位
方向线（径向线）与DME距离弧交叉定位是一个设备提供方向指导，另一个DME设备提供距离信息，两者相交产生的交点为唯一的位置点，其原理如图1.2所示。


图1.2弧交叉定位示意图


DME容差为±（2.5＋1.25%D）n mile。D为接收机至DME天线的距离。