Safety first | Lining Up with the Correct Glide Solpe

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Lining Up with the Correct Glide Slope对准正确的下滑道Safety first | December 2021 - Airbus S.A.S.

仪表着陆系统 (ILS) 是准确和可靠的，但当前的ILS天线设计会导致在初级下滑道之上出现次级下滑道。飞行员必须意识到这种现象，以防止在ILS下滑道截获期间出现非预期的飞机行为。

本文解释了次级下滑道现象及其对飞机系统的影响。它提供了指导和示例，展示了飞行机组如何防止截获次级下滑道。它还介绍了空客飞机上的保护，以限制非预期的截获次级下滑道对飞机轨迹的影响。

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截获次级下滑道可能会导致非预期的飞机行为。对于飞行机组来说，重要的是要意识到这种现象，并知道如何防止截获次级下滑道。下面介绍了一些基于真实案例的典型场景及其对飞机轨迹的相关影响及其预防手段。

01.案例 1：从上方截获 ILS 下滑道期间过度下俯CASE 1: EXCESSIVE PITCH DOWN DURING ILS GLIDE SLOPE INTERCEPTION FROM ABOVE
案例1发生在从上方截获 ILS 下滑道期间。飞机以--OP - DES_引导模式 下降（图1）。空中交通管制员准许飞行机组进近。
①飞行机组随后按下_APPR_按钮。
② PFD显示下滑道在飞机下方，正如飞行机组预期的那样。
③几秒钟后，-- G/S* - 模式接通，自动驾驶给出向下滑道发出俯仰下降指令。俯仰指令持续直至达到自动驾驶仪脱开的13° 俯仰下限。
④飞行机组必须接管操纵来纠正这种状态并执行复飞。



▲图 1： 从上方截获 ILS 下滑道期间过度下俯事件

● 此事件的原因是截获了一个次级下滑道

A secondary glide slope capture was the cause of this event
对FDR数据的分析使我们能够确定这种过度的俯仰指令是由最初截获的次级下滑道引起的，该次级下滑道导致-- G/S* -引导模式过早接通。在解释发生了什么之前，我们需要先知道什么是次级下滑道现象。

▎ILS次级下滑道现象

ILS Secondary Glide Slope Phenomenon
由于ILS天线的设计，次级下滑道是不可避免的特性。当飞机飞得远远高于初级下滑道时，PFD上显示的下滑道偏差指的是离最近的下滑道，该下滑道可能是次级下滑道而不是初级下滑道。这可能导致机组和自动驾驶错误地将次级下滑道视为最后下降的参考。
当前有几种类型的 ILS 下滑道天线，它们使用不同的技术。它们理论上可以分为两类：“反转”下滑道和“重复”下滑道。这是基于对自动驾驶行为的相关影响以及飞行机组观察到的指示来划分的。

● 具有“反向”次级下滑道的 ILS
ILS with “inverted” secondary glide slopes
此类下滑道天线在每隔一个下滑道处反转下滑道的方向。例如，在-3°下滑道的情况下，在-9°、-15°、-21°和每隔6°处存在次级下滑道，但在-9°、-21°和每隔 12°处的下滑道反转方向。对于这些下滑道，PFD下滑道偏差指示是相反的，即当飞机低于下滑道时，可以看到飞机在下滑道之上，反之亦然（图 2）。



▲图 2：  -3° ILS初级下滑道及其反向的次级下滑道的理论表示（为清楚起见，仅表示了 -9°、-15° 和 -21° 处的次级下滑道，并将角度表示为其实际大小的两倍）
● 仅具有“重复”次级下滑道的 ILSILS with only “repeated” secondary glide slopes
此类天线仅在初级下滑道上方有重复下滑道（图 3）。例如，在 -3° 下滑道的情况下，在 -9°、-15°、-21° 和每隔 6° 处存在重复的次级下滑道。



▲图 3：-3° ILS 初级下滑道及其重复的次级下滑道的理论表示（为了清楚起见，仅表示了 -9°、-15° 和 -21° 处的次级下滑道，并将角度表示为其实际大小的两倍）



机组人员无法知道目的地机场使用了哪种ILS天线（“反向”或“仅重复”）。

请注意，空客没有收到由于“仅重复”下滑道的ILS导致意外行为的报告，因此本文所列案例仅描述了具有“反向”下滑道的的ILS情况。

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●两个下滑道边界处的测量信号是变化的Variable measured signal characteristics at the boundary between two glide slopes
为分析次级下滑道构造而进行的试飞表明，下滑道的真实特征可能与上述理论有所不同，特别是在两个下滑道之间的边界区域（如图2和图3中的琥珀色线所示） . 因此，很难预测自动驾驶在这些区域的行为。
● - G/S* - 在穿过两个下滑道之间的边界时可能不适当的接通Possible inappropriate engagement of --G/S*- when crossing the boundary between two glide slopes
当飞机越过两个下滑道之间的边界时（大约 -6°、-12°、-18° 等...），临时的下滑道偏差“跳变”和/或错误的0偏差可能会触发-- G/S* -截获模式不和时宜的接通。这种情况会发生在进近引导模式预位时，这就意味着_ APPR _(A300-600/A310上是LAND) 按钮之前被按下。下滑道的物理特性或飞机越过边界的速度和角度将影响是否发生接触。请注意，这种现象对于“重复”和“反向”类型的次级下滑道都是可能的。因此，当跨越两个下滑道之间的边界时，很难预测自动驾驶的行为。
● 下滑道信号质量的ICAO包络

The ICAO envelope for glide slope signal quality

国际民航组织为确保 ILS 下滑道信号的质量，提供了指导建议。对所有配备 ILS 的跑道定期检查，确保ILS 信号质量在规定的包络线内达到要求的水平。

在此包络线内截获 ILS 下滑道可确保飞机位于初级下滑道的影响区域内。它还确保 ILS 信号具有足够的质量以确保正常的 ILS 下滑道截获。国际民航组织的规定的范围（图 4）：

距离跑道入口10 海里

与跑道中心线横向成 +/-8°

0.3 x Θ 至 1.75 x Θ（Θ，是标称下滑道角）。

▲图 4：-3°ILS下滑道的 ICAO 包线示例

▎对此次过度下俯事件的分析象

Analysis of the excessive pitch down even
了解了次级滑道理论，我们可以复盘当时的情况以更好地了解发生了什么。
飞机处于- OP - DES -(A300-600/A310上是LVL/CH) 模式（图 5）。



▲图 5：由于过度的俯仰- G/S* -在从上方截获ILS 下滑道期间接通
①飞行机组在 -3° 下滑道上方，在 -9° 影响区内按下_ APPR _（A300-600/A310 上是LAND）按钮。飞机更接近 -9° 次级下滑道，但距离它足够远，因此- G/S -模式已预位但未接通。
②反向下滑道偏差意味着飞行机组无法检测到他们的飞机处于反向次级下滑道的影响区域。飞机下方指示的下滑道与飞行机组的预期一致。
③当飞机越过 -3° 和 -9° 下滑道之间的 -6° 边界时，MMR 接收到的临时错误的0下滑道偏差值会触发--G/S* -模式不合时宜的接通。因此，自动驾驶给出向 -3° 下滑道下俯指令。由于飞机在-3°以上高空飞行，俯仰有足够的时间达到自动驾驶断开的13°俯仰限制。
④在手动飞行中，飞行机组必须接管操纵以使飞机状态恢复并执行复飞。
● 预防：在从上方截获下滑道时，在按下 APPR 按钮之前快速检查飞机位置Prevention: Quick check of the aircraft position before pressing the APPR pushbutton when intercepting a glide slope from above
当从上方截获下滑道时，机组在按下APPR（A300-600/A310上的LAND）按钮之前，应确保飞机低于初级下滑道的上边界。该边界大约位于初级下滑角的两倍处大小处（在我们的示例中约为-6°）。这确保了将会截获正确的下滑道。根据经验，可以对高度和距离进行快速检查，以确保飞机低于初级下滑道的上边界。飞机在机场标高以上的高度（英尺）应小于距跑道距离（以NM单位）乘以100的6倍（图6）：h(ft AAL) < 6 xd (NM) x 100



▲图 6：对于从上方拦截 ILS 下滑道，快速的高度与距离检查确保飞机在按下_ APPR _（A300-600/A310 上的LAND）按钮之前低于初级下滑道的上边界

● 标准下滑道截获中的下滑道检查（从下方）

Check of the glide slope in standard glide slope interception (from below)

与上述快速检查类似，机组人员可以使用以下公式估算他们是否在下滑道截获期间截获了正确的下滑道：  h(ft AAL) = 3 xd (NM) x 100

● FCOM程序：从上方截获下滑道FCOM procedure: guidance mode for glide interception from above
在上面这起事件和下面这起事件中，飞行机组使用--OP - DES-引导模式从上方截获下滑道。在 FCOM 中不建议这样做。根据 FCOM“从上方截获下滑道”程序和 FCTM，当飞机在航道建立后，飞行机组应按下_APPR_按钮，将FCU 高度设置为高于飞机高度，然后选择-V /S -模式截获下滑道。





▲FCTM 从上方切入下滑道

02.案例 2：从上方截获 ILS 下滑道期间过度上仰CASE 2: EXCESSIVE PITCH UP DURING ILS GLIDE SLOPE INTERCEPTION FROM ABOVE
在第二起事件中，飞机也是从上方截获下滑道（图 7）。


▲图 7：由于截获反转的次级下滑道导致的过度上俯
①飞行机组按下_APPR_（ A300-600 / A310的LAND）按钮，但没有将FCU 高度目标设置到高于飞机高度，因为这通常是ILS进近SOP要求的。飞机向-3°下滑道会聚，但在-G/S*-接通之前到达目标高度。
②飞机保持水平，开始从-3°下滑道偏离并与-9°次级下滑道会聚。
③当飞越 -3° 和 -9° 下滑道之间的 -6° 边界时，MMR 接收到一个临时的错误的0偏差值，但这不足以接通-- G/S* -模式。
④-9°下滑道是反向的，因此下滑道偏差指示显示下滑道在飞行下方。
⑤当飞机飞越-9°次级下滑道时，--G /S* -模式接通。然后，随后在飞机通过-9°次级下滑道时，由于其反转，自动驾驶指令飞机向上俯仰。
⑥ 在这种情况下，飞行机组别无选择，只能进行复飞。
● 预防：从上方截获下滑道时正确设置FCU 高度Prevention: Correct FCU altitude setting during glide interception from above
“从上方截获下滑道”FCOM 程序要求飞行机组选择高于飞机高度的 FCU 高度。这应该在飞行机组按下_APPR_（A300-600/A310 上的LAND）按钮后进行，以防止不必要的--ALT * -接通和改平后导致截获次级下滑道，如本例所示。该程序中的这一重要步骤可以防止这种情况发生。





▲FCOM，从上方截获下滑道

03.案例 3：在中止进近期间出现意外上仰CASE 3: UNEXPECTED PITCH UP DURING A DISCONTINUED APPROACH



▲图 8：在中止进近期间意外向上俯仰
①由于跑道不可用，根据 ATC 的要求，机组需要中断从上方截获下滑道（图 8）。
②飞行机组按下_VS /FPA_旋钮选择器使飞机改平，但没有按下_APPR_按钮解除--G / S-预位。飞机按预期平稳飞行。这与案例2中描述的场景相同：
③当飞越 -3° 和 -9° 下滑道之间的 -6° 边界时，临时假偏差值为零的持续时间足够短，不会接通--G /S* -模式。
④当飞越-9°下滑道时，-- G/S* -模式接通，并由于次级下滑道的反转自动驾驶指令飞机向上俯仰。
⑤飞行机组必须接管操纵并执行复飞。
● 预防：在中止进近期间必须解除进近引导模式Prevention: Disarming of the approach guidance mode during discontinued approach procedure
在飞行机组宣布“取消进近”后，必须记得按“中止进近”SOP 按下_APPR_按钮解除--G/S-引导模式。这将阻止G/S*和G/S模式在次级 ILS 下滑道上的接通。





▲FCOM，中止进近SOP

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04.可用的保护措施AVAILABLE PROTECTIONS
空客公司通过对自动驾驶的飞行引导法进行一些修改，开发了一些保护措施，在截获次级下滑道的情况下限制飞行轨迹角 (FPA)。这适用于 A330、A340、A350 和 A380 飞机，并在-- G/S* -模式下将最大飞行轨迹角 (FPA) 限制在 0° 和 -6° 之间。A320neo 系列飞机在-- G/S*-和-- G/S --模式下都有 FPA 保护。
在本文发布时，上述保护不适用于 A220、A300、A310 和 A320ceo 飞机。A320ceo 将引入相同的保护，A330、A350 和 A380 飞机上已有的保护将随着下一次飞行导航计算机标准更新而更新，以使在G /S *和-- G/S --模式都有FPA保护。A220 飞机在构建8B航电机会下，GS引导模式中将增加类似的保护。



▲表 1：G/S*和G/S引导模式下保护的可用性，以防止在截获次级下滑道时出现过度俯仰。注：以上数据在 2021 年 12 月发布时正确无误

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次级下滑道是 ILS 进近不可避免的特征。飞行机组必须了解次级下滑道及其对下滑道偏差指示和飞机轨迹的可能影响。这样才能确保在截获次级下滑道时做出正确反应。

飞行机组可以通过遵循相应的 FCOM SOP 来防止截获次级下滑道。
为了从上方截获ILS下滑道，飞机应位于初级下滑道和第一个次级下滑道之间的边界下方（3°下滑道的边界为6°）。然后，机组应按下APPR（A300-600/A310上的LAND）按钮，并确保FCU高度设置到高于飞机高度。
在中止进近的情况下，在“ 取消进近”喊话后，飞行机组应按标准操作程序按下APPR（A300-600/A310上的LAND按钮，解除--G/S-引导模式预位。
空客公司为G/S*和G/S模式开发了保护措施，将飞机的飞行轨迹角限制在 0° 和 -6° 之间。如果发生意外截获次级下滑道，这将防止过度俯仰指令。许多空客飞机在-- G/S* -模式下都提供这些保护，并将在未来飞行导航计算机标准中，为大多数空客电传操纵飞机提供G/S*和G/S模式下的保护。

原文：

https://safetyfirst.airbus.com/lining-up-with-the-correct-glide-slope/

完