雷暴是一种严重的灾害性天气,除了直接造成飞行事故外,雷暴更多地迫使航空器进行大量的绕飞、返航、备降,延长了单个航班的飞行时间,增加了航空公司的运行成本,直接影响经济效益。可以认为雷暴条件下的飞行是民用航空运输安全与效益相矛盾的突出典型。
杭州地区的雷暴具有时间跨度大、发生次数多、单次维持的时间长的特点。本文针对雷雨条件下管制工作在各个飞行阶段的不同特点分成了进离场阶段、进近、放飞及相对运行和协调及配合共四个部分来分析、介绍杭州空管人如何在坚持安全第一的原则下,通过深入挖潜,努力在雷雨条件下为机组提供更多的便利和建议、减少航空器的滞空时间、减少返航备降情况的发生,尽可能提高运行效率。
雷暴是一种严重的灾害性天气,具有极强的破坏性和杀伤力,直接威胁着人们的生命和财产的安全。在雷暴活动区飞行,除了云中飞行的一般困难外,还会遇到强烈的湍流、积冰、闪电击、阵雨和恶劣能见度,有时还会遇到冰雹、下击暴流、低空风切变和龙卷。这种滚滚的乌云,蕴藏着巨大的能量,具有极大的破坏力。据统计美国民航在1962-1988年气象原因飞行事故中的47.9%与雷暴有关;军方统计的数据是55%-60%。近年来发生的:2000年6月22日的武汉运七空难、2005年8月2日法航A340在加拿大多伦多的空难、2006年8月22日的俄罗斯图154空难、2007年5月5日肯尼亚B737的喀麦隆空难都与雷暴有着直接的关系。
除了直接造成这些事故外,雷暴更多地迫使航空器进行大量的绕飞、返航、备降,延长了单个航班的飞行时间,增加了航空公司的运行成本,直接影响经济效益。可以说雷暴条件下的飞行是民用航空运输安全与效益相矛盾的突出典型。
雷雨在移动过程中对各个机场的影响,实质上是对各个机场五边、跑道、一边不同位置实施的一种穿越。跑道方向与雷雨移动方向的夹角越大,受影响的时间越短。
萧山机场位于杭州市区东南约25千米处,磁向为067/247,跑道编号07/25的萧山机场的跑道方向相比周边机场与雷雨移动方向的夹角最小,近乎相同。每次雷雨几乎都是沿着萧山机场的起降方向挪动的,依次影响07号的长五边、短五边、跑道、07号一边。风向自然也是东西向变化不是顺风就是逆风。因此,萧山机场较其他机场在遭遇相同尺寸的雷暴时受影响的时间要长得多,管制工作的困难也相应地要大得多。
本文根据雷雨条件下管制工作在各个飞行阶段的不同特点分成了:进离场阶段、进近、放飞及相对运行和协调及配合共四个部分,分析、介绍了杭州进近、塔台雷雨条件下管制工作的特点和具体的应对措施。
进离场阶段是指航空器离开航路加入进近程序和航空器离开机场加入航路的过渡阶段,通常距离机场150千米以内、高度一般在起始进近或起始高度以上、6000米以下。杭州进近的进离场阶段的高度为900-4000米。
我们知道,3000-4000米是云系相对较为丰富的高度,除了雷暴主体必然包括这段高度外,普通的浓积云或是强雷暴消散过程中的零碎云体也会较多地“占用”这些高度,这些云体内同样存在着强对流,危及飞行安全、影响乘坐的舒适性,因此只要条件允许,机组多会进行绕飞,特别是平飞的航空器。
对于进场航空器来说,穿越这些高度的必然性,决定了他相比其他各个飞行阶段的偏航的可能性大,绕飞的范围也大,除了更多的燃油消耗,也会对进入进近的位置造成不利的影响。
对于离场航空器,因为受机场位置固定的影响,即绕飞的起始位置无法选择,因而有可能需要更加多的绕飞才能避开危险天气。管制员如果能在航空器起飞前将进港航空器的绕飞方法转告起飞机组将对其绕飞预案的制定起到一定的帮助作用。
无论对于进港还是离港,管制员在指挥过程中都应避免指挥航空器进行低高度平飞(机组请求云下绕飞除外),努力为机组提供尽可能连续的上升下降空间,尽量不使用保持高度差相遇的调配方式,使航空器能在最短的时间内冲出云层,从而缩短云中飞行的时间,减少绕飞的距离。
目前,杭州萧山机场尚未装备气象雷达,管制员缺乏主动掌握天气的演变和趋势的手段,管制预案往往会被其中不确定因素打乱,在空地沟通不畅时更会成为严重隐患。因此我们的管制预案应该与机组的预案紧密地结合起来——通过询问,尽早掌握机组的绕飞或上升下降意图再来制定我们的预案,并适当地放大使用的间隔标准,增加缓冲空间。
由于受高空西风的影响,发生在我国大部分地区的雷暴大多是向东移动的,并在雷雨前吹偏东风,图2中表示气流方向的箭头非常明确地表现出了云体的移动与地面风相向而行的特性。
杭州的多数雷暴也是在西部山区形成、发展然后逐步东移的。图3、图4分别是萧山机场07号跑道的进场图和进近图。结合图片,我们不难想象,雷雨东移过程中,首先影响的是桐庐(TOL)、溧水(GS)方向经由闻堰(WY)向07号跑道进场的航段,然后是07号的长五边和三边。五边和三边的可用距离会随着雷暴的东移而相应地缩短,直至雷暴主体移至机场上空。
由于地形的限制,07号跑道建立盲降的最低高度是600米,从图5(07进近垂直剖面图)可见:中间进近定位点(IF)即正常仪表进近切入航向道的位置距离跑道头15.8千米,600建立下滑道的最后进近定位点(FAF)距离跑道头11千米。这个11千米,也即仪表进近的五边长度的最小值,一旦天气影响导致五边的可用长度小于这个值,正常的仪表进近就不可以进行了。
这时除了允许机组在能见条件下下降到更低的高度建立仪表进近外,我们还经常会利用机场北面地形较好的特点,安排机组通过机场上空加入左起落航线,将消失高度的过程放在左三边进行,缩短了对五边长度的要求,以避开天气。起落航线所所要求的能见度和云高条件在雷雨前由于较强气流的影响通常都能得到满足。
在云高、能见度条件较差或三边已有天气不适合目视起落的情况下,通常进近的机组会请求使用25号落地。作为管制员在这时首先要关心的就是风向风速。前面已经讲到,雷雨前通常是东风,也即25号跑道的顺风。
关于顺风,机场和航空公司对顺风落地都有着严格的标准:机场不大于3米/秒、航空公司不大于5米/秒。在此背景下,当管制员观察到顺风超过3米/秒时应当建议机组备降或者等待直至天气符合规定标准;在机组提出请求且顺风未超过5米/秒,可以同意继续进近,并实时地将地面观察到的风的变化信息提供给机组。在顺风超过5米/秒时,管制员应当在第一时间将该信息通报相关机组,并强烈建议备降或等待。如机组执意要超标准落地或特殊情况一定要尽快落地时,管制员提供一切能力范围内的协助,包括风向风速的变化信息,并提醒注意决断。
“复飞”是进近图中非常容易被忽视的内容,而杭州机场就曾发生过多次,外航机组主动复飞后短时失去通讯联系自行上升至复飞高度的情况。在我们的管制工作中,复飞高度是永远空着的,能保证在任何情况下(如复飞过程中通讯失效)按正常程序复飞的航空器都不会与其他航空器发生冲突。我们的管制教员在培训的过程中,更是从一开始就会给学员灌输“落地必须要考虑复飞”的概念,强调重视每一个进近航班的复飞可能、为每一个进近航班预留复飞高度的意识。
在前述使用25号跑道进近的情况下,一方面,湍流、风切变和顺风会大幅度提升复飞的可能;另一方面,07号的五边也即25号的一边已被雷雨覆盖,复飞空间可能会受到很大的限制,正常的复飞程序可能很难被执行。因此,作为管制部门,在安排航空器进入进近时,必须首先掌握好复飞的空间,有必要在发布进近许可前明确复飞方法。
在日常工作中,在有航空器进近时,我们总是将程序规定的复飞的高度层空出,以避免其他进港航空器与复飞航空器之间发生冲突。在第一部分中曾经说到过:要尽量为机组提供连续上升下降的空间,减少航空器的云中滞留时间。出于这点考虑,以及其他一些实际条件的限制,在雷雨条件下我们会安排的进港航空器下降到正常复飞高度以下的高度,并相应地对复飞高度做调整,以避免飞行冲突。
为了确保安全,在进近航空器与进场航空器存在潜在冲突时,我们一般最低会安排进场航空器下降到最低安全高度层以上300米(900米),而将最低安全高度层(600米)预留给正在进近中的航空器,以备复飞时使用。只有前机已接地或两机正切过后才会同意后机继续下降高度。对于复飞高度的改变,我们规定需在脱波联系塔台前通知机组“如果进近失败,复飞高度改为600米”、“In case of missed approach, climb to 600m and maintain”。这样做才能够方便机组提前准备好,能保证复飞时,机组能够即刻执行正确的高度指令。
在雷雨条件下,由于受机场周围天气的影响,机组在进近失败时往往无法执行正常的复飞程序,管制员要想做到有备无患必须尽早了解机组的复飞意图。对此,我们的做法是:在发布进近许可前就向机组了解清楚进近失败后的飞行意图,根据机组提供的意图做好相关的调配预案。如果机组报告或塔台管制员观察到已没有复飞空间,必须态度坚决地建议机组停止进近,或备降或等待。在运行的过程中,管制员要将先进入进近落地机组提供的信息及时有效地传递给后续机组,这一些信息能使他们更全面地掌握情况,作出合适的决定。事实上大多数机组在收到复飞空间也不存在的信息后都会直接决定备降,既减少了不必要的绕飞和冒险,也减轻了管制工作的压力。
如果因为管制原因要机组改变复飞方法,我们会和变更复飞高度一样在脱波联系塔台前将方案提供给机组,并明确只有机组同意方可执行。
塔台在放飞前,应尽可能多的了解机组起飞后的绕飞意图,并将获得的信息提供给进近。严格掌握地面让空中的原则、服从进近的放飞要求,尽力避免抢放和过多地要求落地飞机为放飞而进行额外的机动。
落地机组在顺风不超过标准的情况下,肯定愿意选择较为“干净”的五边,同样起飞机组也愿意选择较为“干净”的一边。在萧山机场的雷雨初期,必然是落地机组需要用25号跑道进近,而起飞机组更愿意使用07号跑道起飞。对比07号跑道的进场、进近图(3、4)和25号跑道的离场图(图6),可以非常直观地看到:07号的五边和25号的一边是重合的。这就构成了一对较难调和的使用需求上的矛盾。
在这对矛盾的处理中,首先要坚守“地面让空中”的原则:在进港航班较多时,无疑应安排反向起飞的航空器在地面等待。当进港航班间有较大间隙时,我们一般会利用三边航迹与一边航迹之间的侧向间隔来进行高度穿越,在高度穿越完成后再指挥起飞航空器按自己的意图进行绕飞、落地航空器进入三转弯进近落地;或者对起飞的航空器进行航向引导以避开进港航空器的航迹,完成出航与高度的穿越。在此再次强调:一切主动引导都必须在得到机组确认后方可进行。
除了放飞与进场航班之间的相对矛盾,由于杭州萧山机场的特殊地形(三面环水),还经常发生两个方向进港的航班只能在一条云缝中相对进场的情况。这也可以认为是本文“二(二)复飞”与“三(二)相对放飞与进场”两个部分所组成的复合问题,具体操作的难度就更大了。
在“二(二)复飞”中讲到过,雷雨情况下,机组有很大的可能性无法执行正常的复飞程序,对只能分别从两个方向进入的飞行(相向进场),合理更改复飞高度和复飞路线就成为必须了。这里以具体案例的形式加以说明。
2003年6月中旬的一天,两个国航航班A、B分别从东面和北面进场到萧山机场落地。东面进场的A机组请求使用25号跑道加入长五边直接落地,北面进场的B机组希望使用07号跑道正常程序落地。且均称在预计进场航段上没有盘旋等待的空间,复飞的话都只能沿着对方进场的航迹分别飞往南京、上海备降。塔台根据到场时间,安排东面进场的A航班保持大速度使用25号跑道直接落地,要求B机组速度尽量往后调,保证两机落地时间不小于4分钟。塔台考虑了复飞航径上的最低安全高度、B机在A机接地后开始进近下降能接受的最高高度,通知A机机组复飞高度改为600米,通报B机机组在收到进近许可前严格保持高度900米(两机间隔4分钟,A机接地时,B机距离跑道头不会小于16千米,即正好在下滑道上),ILS信号需在A机建立目视后才能提供,并且如果A机复飞,复飞高度改600米,B机也只能保持900米通过前往备降场。两机都表示接受该方案,并向管制员表示感谢,后两机以4分30秒的间隔先后安全落地。
随着2005年杭州塔台、进近的分离,航班量的大幅度增长,此方法的实施可能性越来越小,但作为应急的方法我们始终要求掌握以应对也许会出现的极端情况。
雷雨条件下机组的工作已经很紧张,管制员要能及时、正确地理解机组的绕飞意图,保持高度的兴奋状态,避免频繁的证实干扰机组的正常工作。管制部门应当实时掌握备降场的天气,并根据掌握的天气情况为每一个航班预先制定好改航方案,根据航空器所在的不同位置,不同的航路天气,提供不同改航备降建议。充分的利用掌握信息全面的优势为机组提供更多的决断空间、获得更大的安全余度。
考虑到有几率存在的跑道积水问题,应适时安排场道部门来测试或向落地机组了解道面情况并将信息及时传递给后续机组。
管制部门班组内部各成员之间要相互支持,相互提醒,加强信息交流,共同分析机组的绕飞意图;严密监视各航空器的位置、间隔;掌握好顺风、侧风、RVR等标准;更换跑道时,塔台要掌握好切换导航、灯光设备的时机,并由班组成员进行交叉检查、确认,避免错、漏、忘情况的发生。
尽早向相邻管制室、接收移交的管制室通报相关偏航动态、绕飞意图,积极主动地做沟通协调,确保飞行与管制工作的连续性,一起努力为机组提供连续的上升下降空间,降低天气的不利影响。
带班主任应根据天气的复杂程度或当班管制员的要求,适时地采取包括发布流量控制在内的各种手段,减少单个扇区的空中交通容量,以缓冲复杂天气带来的管制难度与强度增量,减轻管制工作所承受的压力,提高综合安全保障能力。
由于气象雷达尚未装备,杭州萧山机场气象部门进行精准分析和准确预报的难度较大大。浙江空管分局管制运行部有明确的要求:管制员在获取相关信息后,应尽快将相关信息传递给预报部门,以利气象部门丰富信息资源,做全面分析提供更准确的预报信息,进而为后续保障工作开展提供便利。
频繁的强雷暴极度影响了民航运输的正常性,大量航班返航、备降、延误造成了巨大的直接或间接损失。近年来雷暴在全国范围内具有强度大、次数多、分布范围广的特点,2007年杭州雷暴日34天、2008年40天,出现闪电29200次;2009年更是在2月就频繁出现了。反常、复杂、不利的天气系统发展在未来很长一段时间内,我们还无法控制,但作为空中交通管制服务的提供者,在坚持安全第一的原则下,我们有责任通过深入挖潜,努力为机组提供更多的便利和建议、减少航空器的滞空时间、进而减少返航备降情况的发生,提高运行效率。空地的良好配合,亦可缓解机组的紧张情绪,及早做出正确的决断,同时有效减轻管制单位的工作负担。
萧山机场跑道的方向、杭州地区的高雷暴发生率为咱们提供了大量的与雷雨“作战”的机会,为这份“总结”提供了丰富的素材。也希望能够通过本文能为兄弟单位提供借鉴、增进了解、促进理解、相互支持,一起努力为中国民航事业的发展贡献出更大力量。