飞行程序设计软件实践

基线转弯程序保护区绘制是飞行程序设计师的必练科目，尽管现在的软件已经可以全自动的去实现这个功能，但深入了解基线转弯的绘制步骤，对于我们理解飞行程序设计理念会有很大的帮助。对于软件研发人员来说，做这样的练习，一来可以梳理计算流程，二来可以用于设计成果的检验。

今天的基线转弯程序来自于下面这张航图。

从导航台HUT上空（IAF点）1500米或以上开始，飞出11.1nm，然后左转弯飞至跑道延长线方向，这样的一段轨迹就称为基线转弯。这段轨迹属于起始进近航段，连接IAF点与IF点。

一、参数计算

基线转弯保护区在计算时，按照IAF点的高度来计算相关参数。本例中IAF点的高度设定为1500米或以上，对于保护区绘制来说就有点不够清晰明了。考虑到高度计算主要影响转弯段，并且基线转弯中保留了充足的余度（比如，风速按12h+87计算），因此，在保护区参数中可以按照1500米进行计算。

在实际工作中，A、B类机型合并为一类按照260km/h进行计算，C、D类合并为一类，按照指定的速度进行计算，本例中为380km/h。

有了这些基础参数以后就可以按照规范中的表格公式计算相关参数了。

这种计算通过一个Excel表格就可以实现，为了避免抄作业的嫌疑，这个表格就不提供了哈。

基线转弯保护区在计算时风速按照12h+87公里每小时计算，h是千米为单位的高度。本例中IAF 1500米，风速计算值为12*1500/1000+87=105km/h，这个高度上真有这么大的风时，小飞机真得会被吹飞起来。

表格中的第二部分出航夹角φ的计算，这个角度与真空速大小有关，与转弯半径的大小没有直接关系。按照φ角画出基线转弯的标称航迹时，经常会发现转弯弧与跑道延长线并不相交，这是正常的情况，因为，φ角中并不包含转弯半径的值。

对于按距离出航的基线转弯，出航时间T可以通过出航距离除以真空速来得到。以秒为单位的t在计算中实际上是用不到的，出航距离L就等于航图中标注的11.1*1.852 =20.56km。

我们按照D类航空器380km/h计算出的φ角为16.57°，航图中入航角度为263°，那么出航角度就等于 263-180+16.57=99.6度，和图中C\D类的出航角度是基本一致的（误差可能来自于入航角度是一个取整值）。如果IAS替换为B类机型的260km/h，计算出的φ角为8.38°，那么A\B类机型的出航角度就等于263-180+8.38=91.4°，与图中的标注是完全一致的。

Zn或Zv分别代表NDB或VOR的顶空盲区半径大小。在简化计算的情况下，通常将导航台标高当做是零海拔，以IAF高度计算顶空盲区大小。如果在高海拔地区，按照导航台零高度计算顶空盲区，容易导致计算半径过大，此种情况下建议按照实际的标高计算顶空盲目区即可。

对于按照DME限定出航距离的情况，L就指的是出航的距离。该距离应满足航空器以适合的梯度消失高度。

出航最早点（ab1、ab3）、最晚点（ab2、ab4）在计算时，主要考虑DME的定位容差d，以及飞行员0~6秒的反应时间，建立坡度时间5秒。

最早点计算中，定位容差选较早位置，逆风，飞行员0秒做出反应，5秒建立坡度。ab1= ab3= L-d+(v-w)*(0+5)

最晚点计算中，定位容差选较晚位置，顺风，飞行员6秒做出反应，5秒建立坡度。ab2= ab4= L+d+(v+w)*(6+5)

表格中其余部分主要用来表示在转弯的各个角度上，对应的风螺旋外扩的距离。目前，我们的插件采用了公式计算的方法，与表中数据结果保持了精确一致，但计算更加的便捷，表中数据可用来做运算精度的对照检查。

偏流角d的大小与基线转弯外边界切线的位置有关，在绘图的步骤中再来介绍。

二、绘图

相比复杂的计算，绘图环节是一个能让人放松下来的过程。

1、打开基础图，使用RCL命令，绘制跑道中线延长线。

2、标记出航转弯点

以导航台为圆心，旋转并复制延长线（RO + C命令），旋转角度为φ角16.57°。

使用插件中提供的NMCircle命令，绘制海里为单位的圆，半径输入11.1nm，按回车键确定，再按Esc键退出。NMCircle命令支持连续的海里数据输入，比如输入15，按回车键，再输入30，按回车键，可得到15海里、30海里半径的两个圆，按Esc键退出输入状态。

3、标记定位容差

使用定位容差功能，绘制定位容差线，以及5.2°扩张的VOR精度线。

4、标记最早点及最晚点

根据表格计算中的ab1、ab2，在5.2°外扩线上标记出最早点及最晚点。

上图中的阴影区为D11.1HUT的定位容差区，ab1、ab3是出航转弯的最早点，ab2、ab4是出航转弯的最晚点。

与计时出航的基线转弯相比，按距离出航的基线转弯最早、最晚点之间的距离更近。计时出航时，存在10秒钟的计时误差，最早点与最晚点之间至少有20秒以上的距离差。再加上顺风、逆风的差别，距离还会更大。

5、绘制风螺旋线

分别从最早点、最晚点绘制双风螺旋，得到转弯基础外边界。

5、标记K点

航空器到达出航转弯点开始转弯，之后若按照垂直于跑道延长线的方向飞向跑道延长线，则最外边界需按照偏流角的大小（本例中为21.44°）进行扩张，以这个扩张角做风螺旋的切线，该切线与跑道延长线的交点就是规范中所指的K点。

6、绘制K点为起点的风螺旋

若航空器按照上图中的切线飞至跑道延长线（K点），从这一点开始转弯飞向导航台，那么需要对这一转弯过程按照风螺旋的方式进行保护。打开风螺旋窗口，点击单风螺旋，选择K点，再选择进近方向上的点，摆放一条以K点为起点的风螺旋。

7、绘制入航段主区边界线

绘制风螺旋的切线，并连接至导航台，形成完整的入航段的主区边界线。

8、绘制夹角30°出航的保护区

根据规范，在标称出航航迹左右夹角30°以内，都可以直接加入基线转弯程序。为了对这一情况进行保护，按照出航角度外扩30°来绘制一条假想的出航航迹（规范中称为E线）。向内收缩30°的情况位于基线转弯保护区内部，因此不需考虑。

偏转30°的假想航迹，需要考虑顶空盲区的大小（Zv=1.97km），以及飞行员6秒反应时间，5秒建立坡度时间。

在顶空盲区容差计算中，对于VOR台来说，进入角度的误差为±5°，飞出时的角度误差为±15°。对于NDB台来说，进入角度的误差为±15°，飞出时的角度误差为±25°。根据角度误差，可以找出航空器飞出顶空盲区时的最外侧点，在这个最外侧点上做假想航迹的平行线（规范中称为E'线）。

航空器沿着E'线飞行，经历了6秒钟的反应时间，再经历5秒钟的建立坡度时间，然后开始转弯。

从顶空盲目的边界点，量取11秒的飞行距离（N31=0.88km）。在这个11秒的操作过程中，飞机已经受到累积11秒的侧风影响，因此，这里的风螺旋有一个11秒钟的初始外扩距离（Wl=0.32km）。


使用风螺旋线功能，沿E'线的垂线摆放一条带有初始外扩320米的风螺旋线。

连接顶空盲区边界与风螺旋，在出航转弯的风螺旋之间画切线，得到完整的出航转弯保护区边界。

9、绘制基线转弯保护区副区

对前面绘制的风螺旋及其切线进行整体外扩4630米，得到基线转弯保护区的副区外边界。

10、与进场航段的衔接

在很多人的印像中，基线转弯的外边界需要封闭起来，形成一个葵花籽的样子，相当于下图中的红色三角区域。

个人认为，这是没有必要的。

首先，这部分区域位于顶空盲区之前，属于进场航段，因此，既没有理论依据，也没有实际的必要去人为的封闭起来。

其次，从保护区封闭的角度来考虑，进场保护区会将这一区域包含在内，并且形成保护区的主区。

传统进场保护区在IAF点处的半宽为5nm，基线转弯保护区的副区宽度仅有2.5nm，因此，进场航段与基线转弯相衔接时，将“吞掉”基线转弯保护区初始段的区域，并将顶空盲区附近的区域变成主区。位置关系如下图红线进场保护区所示。

尽管在前面的第8步中，对出航偏转30°的保护区有很多详细的分析，但结合进场保护区来看时，这部分区域通常会“融合”到进场保护区的范围内，并且会额外增加一部分出航保护区，单独以基线转弯保护区来评估时，这部分区域容易被忽略。

基于以上分析，建议在绘制基线转弯保护区时，应结合进场保护区的衔接进行整体绘制，避免出现评估范围上的遗漏。对于复杂地形条件下的基线转弯程序，应加强进场保护区衔接部分的检查。

 

想起很多年前在基础培训班里画保护区时的情景，那时候的自己对很多内容还是懵懂的状态，但面对全新的领域，充满了好奇和期待。十几年后的今天，脱离了手工画图的羁绊，对一些规范也有了自己的看法和理解，但仍然感觉还是长路漫漫学海无涯。

飞行程序设计是一个非常小众的行业，但它又与飞行安全有着很直接的关系。对于飞行程序的深入理解不仅仅是设计人员的责任，同时也是一线运行人员的需求。随着技术的不断进步，设计门槛会逐步的降低，越来越多的人会进入到这个行业中来，希望大家能够喜欢这个行业，并以设计师的角本去不断历练，体验打怪升级的快乐。

当年的那些老师、同学当中，不少人已经在慢慢的淡出这个圈子，再过十年，也许就到了自己该说放下的时候了。在此之前，还是希望能多记录下一些感悟，多留下一些线索，帮助后来的人更快的去跨越入门阶段。

唯有热爱，可抵岁月漫长，祝大家学有所成，梦想成真！

 

插件下载地址：Gitee网站

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