Getting to Grips with ETOPS II: THE FLIGHT OPERATIONS VIEW
这个手册第一本主要是介绍法规、验证、文件等等背景知识,第二册则是介绍飞行运行相关的内容,可以指导实际工作。包括知识简介、签派部分和飞行部分。
1 INTRODUCTION
1.1 WHAT DOES ETOPS MEAN?
五十年代初,由于发动机可靠性较差,ICAO规定单发备降不能超过90分钟,FAA规定更加严格,只有60分钟。后来随着技术进步,发动机可靠性大大增强,这个限制也就随之修改,这就有了ETOPS。到目前,ETOPS主要是180分钟及以上的运行。
ETOPS在发展中也伴随着一些定义和名称上的进化。EASA仍然使用 ETOPS 表示 Extended Twins OPerationS。FAA 则用 ETOPS 表示 ExTended OPerationS,以覆盖更多发动机的运行。ICAO 发展出 EDTO的概念,Extended Diversion Time Operations,与 FAA 一样,也是用来覆盖更多发动机的运行。同样的,EASA 也使用 LROPS,即 Long Range OPerationS 来表示同样的概念。
ICAO | EASA | FAA | |
双发 | ETOPS | ETOPS | ETOPS |
双发以上 | EDTO | LROPS | ETOPS |
1.2 THE ADVANTAGES OF ETOPS
ETOPS 最主要的好处之一就是允许双发飞机来执行那些本来只能更多发飞机才能执行的航线。
2 AREA OF OPERATIONS
2.1 IS ETOPS NECESSARY?
航空公司是否需要 ETOPS 运行取决于其航线。如果所有可用机场(可能的备降场)之间有超过规定时间的就必须要使用ETOPS。对双发来说是60分钟,对双发以上来说,取决于各国局方规定,ICAO建议是180分钟。
2.1.2 What is an adequate airport?
“合适机场”是指在紧急情况下可以安全备降的机场。一般要求:
- 满足预计着陆重量下飞机的性能
- 在预计时间范围内可用
- 已取得飞越和着陆许可
- 有相应的地面运行服务,如空中交通管制、气象信息服务、灯光设备等
- 至少具有一套仪表着陆设备,如ILS, VOR, NDB等
- 至少有4级或以上的搜索与救援服务,如果超过180分钟ETOPS,FAA要求7级或以上。
FAA还要求超过180分钟ETOPS或者极地运行的情况下,有旅客恢复计划。
营运人也会考虑以下因素:
- PCN 和ACN要求
- 保健设施
- 维修设施
- 配餐服务
- 旅客住宿
- 其他特殊要求
合适机场就是一个可用备降场的选择库,硬件上首先要达到要求,具体选哪个还要看相应“时间窗口”内的其他要求,后面会讲到。
2.1.3 What is the approved OEI diversion speed?
一般来说,单发(OEI)备降速度在绿点和最大速度之间。大速度能增加备降距离,小速度能增加改平高度和减少油耗。
对于非ETOPS运行来说,一般有两种飘降策略:标准策略和越障策略。(参考FCTM,A350的标准策略速度是下降M.85/300kt,巡航EO-LRC或者EO-ECON。对障碍物策略速度是飘降绿点,越障之后按标准策略。)但对于ETOPS来说,这两种策略的速度都较小,会限制最大备降距离。所以营运人都会选择一个较大,以增加备降距离,这就是“固定速度策略”。
速度的选择会影响备降距离、油耗以及越障。比如增加备降速度会导致备降距离增加,油耗增加以及改平高度降低。所以要根据需求要选择速度。FCOM里提供了不同速度下的最大备降距离表以供参考。
2.1.4 What are the reference gross weight and diversion FL?
备降速度、参考全重(或者叫基准全重)和备降时间,是用来确定最大备降距离的三个参数。最大备降距离,直观的来说就是标绘图上的距离圈。实际中最大备降距离会随着油量消耗全重降低而增加,但为了方便计算和作图,保守的算法是使用TOW减去一小时的油耗,即第一次进入ETOPS区域的重量当做固定的参考全重。
2.2 WHAT IS THE REQUIRED MAXIMUM DIVERSION TIME?
2.2.1 EEP/EXP and ETOPS sector
在标绘图上每个适合机场一小时距离圈所覆盖不到的航段就是ETOPS航段。进入和退出ETOPS航段的点就是ETOPS Entry Point(EEP)和ETOPS Exit Point(EXP)。
为了覆盖所有的ETOPS航段,运营人需要选择合适的备降时间和备降速度。备降时间是主要选择,备降速度是微调。比如需要1个小时50分钟,那肯定就要选至少120分钟ETOPS,但如果正好一个半小时多几分钟,就可以看看是否可以增加备降速度来满足需求了。
如上图,假设距离圈是90分钟的距离,300kt覆盖不了整个航段,但310kt就刚好。这样用90分钟ETOPS就可以了,不需要扩展到120分钟。
2.2.2 Covering the ETOPS sector
就像之前说过的,ETOPS最大备降距离是速度、重量和高度的函数。速度是在最大备降距离、油耗、越障之间取的平衡。营运人可以自己规定参考重量,但必须高于所有航路上的临界点(Critical Point, CP)预计全重的最高值。初始飞行高度对最大备降距离影响则较小。
所谓CP就是在这个点备降会导致最不利的油量状况。
2.2.3 Summary
ETOPS 运行区域取决于以下因素:
- 速度方案
- 参考全重
- 最大备降距离或者时间
ETOPS 运行区域描述了以下内容:
- ETOPS 航路备降场
- EEP
- EXP
- ETOPS航段
ETOPS运行区域基于以下假设计算:
- ISA条件,或者一整年的ΔISA基本固定
- 静风
3 FLIGHT DISPATCH
3.1 ETOPS ALTERNATE AIRPORTS
合适机场要在一个时间窗口内可用并满足气象条件要求,才可以被选为ETOPS备降场。
3.1.1 ETP and time window
ETP很好理解,即航路上到两个备降场时间相同的点。有N个备降场,就有N-1个ETP。时间窗口是基于最早和最晚到达备降场的时刻计算的。
参考上图,以Airport 3 为例,最早时刻就是起飞时刻+飞到ETP2的时间+从ETP2飞到Airport3 的时间。最晚时刻则是起飞时刻+飞到ETP3的时间+从ETP3飞到Airport3 的时间。在速度和高度上规定有些差别,这里不多讲。
对于时间窗口,FAA和EASA的定义稍有不同:
对每个合适机场,签派都需要检查在对应的时间窗口内:
- 机场开放或可要求开放
- 至少一套仪表着陆系统可用
- 预报天气高于放行标准
3.1.2 Dispatch weather minima
考虑到实际天气变化的因素,放行天气标准一般高于正常进近的天气标准。FAA和EASA的标准有所区别。
FAA:
EASA:
放行标准仅用于放行,实际飞行中按照正常着陆标准掌握。
3.1.3 Surface conditions
要根据可用的各种气象预报来确定备降场满足单发条件下的测风、顺风和道面极限。
3.1.4 ETOPS alternate airport selection form
之前提到的那些放行检查和计算可以集中到一个“ETOPS备降场选择表”中,非常好用,能让签派和机组清楚地掌握备降场的情况。
3.2 OBSTACLE CLEARANCE
营运人必须根据航路检查越障限制,并可能需要调整单发备降速度。
3.3 FUEL CONSIDERATIONS
ETOPS运行区域计算中使用的是静风和ISA条件,而油量计划必须考虑预计的气象条件。另外,performance factor也要考虑进去。
复习一下标准油量计划:
- 滑行油量
- 航程油量
- 备降油量
- 30分钟等待油量
- 航路备用油(3%或5%航程油量,或者10%航程时间的油量)
- 额外油量
3.3.1 Requirements and scenarii
ETOPS油量计划包括两部分,第一部分是按照标准油量方案飞到临界点 ( Critical Point, CP),第二部分是按照临界燃油方案从CP飞到备降场。
临界燃油方案存在于三种情况中,分别是单发、失压、单发+失压。因为单发并不需要下到FL100,油耗远小于失压,所以单纯的单发不会导致临界燃油量。
3.3.2 Fuel reserves
考虑到风的变化、积冰导致的除防冰和阻力增大、MEL和CDL带来的性能损耗系数、油量计算精度、意外情况等等因素,计算ETOPS临界油量时需要增加一些备用油量。
最后必须将包括备用油量的临界燃油量计划和标准油量计划比较,选择其中的较大值。
3.4 TIME-LIMITED SYSTEMS
在第I卷中提到过一些时间限制系统(Time-Limit Systems, TLS),比如货舱灭火系统(Cargo Fire Suppression System, CFSS)以及一些其他重要系统,TLS的时间限制在AFM中都有描述。签派和机组必须检查。
AFM APP-ETOPS B LIMITATIONS
3.5 PLOTTING CHART
看图吧:
3.6 DISPATCH CHECKLIST EXAMPLE
3.7 ETOPS BEYOND 180 MINUTES SPECIFICITIES
超过180分钟的ETOPS,检查单中还应该包括以下内容:
- SATCOM可用(仅FAA要求)
- 每次飞行前检查TLS限制时间
- 备降距离必须小于许可的最大备降距离(AFM中有)
这个不知道是针对机型的(文中以A330为例)还是通用的。
4 THE ETOPS FLIGHT
4.1 THE FLIGHT PREPARATION
飞行准备的时候,签派应该搜集和处理上面提到的那些信息,并通过 一些文件提供给机组:
- CFP
- 航图,包括:
- 航路备降场的距离圈画好的ETOPS区域
- 非批准区域(画阴影)
- 飞机路线,包括基于盛行风的EEP, EXP, ETPs, CP。这些要体现在CFP中,或者提供手动风修正的方法
- 机场图
- MEL和CDL的ETOPS能力
- 相关其他信息:
- 相关机场的NOTAM, TAF, METAR
- 重要天气图
- 正常巡航高度、单发巡航高度和FL100的风和温度预报图
- 其他正常飞行所需的文件
机组应该检查上述文件,并对每一个备降策略做简令。另外机组还需要做以下检查:
- 核对CFP与放行航路
- 机型、日期、ETD、预计ZFW/TOW/FOB
- 风数据与航路预报对比
- 航路油量、备降油量、ETOPS备降油量与机组计算的油量(包括performance factor)对比
4.2 ETOPS ELEMENTS OF THE CFP
CFP应该包括以下特定的ETOPS信息:
4.3 COCKPIT PREPARATION
FCOM, QRH,检查单以及一些非正常程序中都有与ETOPS相关的内容。FCOM中的The Procedures-Special Operations-Extended Range Operations部分有一些程序的描述。
4.3.1 Preflight checks
驾驶舱准备中可能有一些与ETOPS运行相关的检查。A350貌似没有专门的ETOPS检查,可能因为这飞机的航线ETOPS概率很高,就不专门分ETOPS和非ETOPS项目了。
4.3.2 Data loading
就是做点。注意不要直接插入飞行计划。我们一般选择是正切这些点,当然也可以什么都不做,只在ND上显示他们。
4.4 BEFORE REACHING THE EEP
飞行中,机组和签派必须监控ETOPS备降场的重大变化,比如天气、NOTAM等等。
到达EEP之前:
- ETOPS备降场天气必须高于实际运行标准
- 如果天气标准不满足,机组必须选择另一个ETOPS备降场,选择另一条航路,或者返航
- 如果改航路,签派和机组必须检查新航路也在ETOPS区域范围内。
4.5 FLYING THE ETOPS SECTOR
与正常飞行一样,该监控的还是要监控。备降决定除了考虑正常飞行的情况,还有一些ETOPS特有的备降要求:
4.6 DIVERSION
ETOPS备降没有特殊的程序,与普通备降一样。
由于一些原因,机组有权选择与批准的单发速度不一致的速度,但一定要注意单发备降时间和距离不能超过TLS的限制。