初教-6飞机目视判断下滑线的研究

2015-04-03张玉虎李庆谊

教练机 2015年2期

关键词：目视视线投影

张玉虎，樊宇，李庆谊

（空军航空大学飞行训练基地，吉林长春 130000）

四转弯后的下滑是起落航线飞行中的重点，是着陆目测中决定性阶段，也是飞行学员学习的难点之一。下滑要求飞行员操纵飞机以适当的速度沿理想的下滑轨迹下滑，下滑轨迹包含下滑线和下滑方向两个方面，其中目视判断下滑线的变化更为困难一些。

1 目视判断下滑线的实质是判断下滑点和下滑角

下滑线包括下滑点和下滑角两个方面。正常的的下滑线是指飞机对准预定下滑点（位置决定于飞机着陆平飘性能和气象条件，如初教-6飞机正常情况在“T”字布后约250米处）下滑时，下滑角正常（初教六飞机正常下滑角约为6°）时的下滑轨迹（图1）。

保持正常的下滑线，就保证了拉开始位置的准确，为着陆打下了良好的基础，也为保持好下滑速度创造了条件。飞机在正常下滑线之上，叫下滑线高，反之，叫下滑线低。

图1 下滑线示意

飞行中应当怎样目视判断下滑点、下滑角以及他们的变化情况呢？航空心理学研究一般认为依据的主要线索是飞机的实际下滑点。如图2所示，当飞机保持一定的下滑角直线下滑时，飞行员观察飞机运动前方的地面，中心有一点地面不动，而周围地面上的景物则随着距离的接近向四周扩散，这就是相对运动引起地面结构级差的变化。地面上不动的这一点就是实际下滑点，观察下滑点的视线俯角等于下滑角，其大小决定于飞行高度与下滑距离之比（高距比）。如下滑点前移或后移即下滑角减小或增大时，可以看到下滑点位置的改变。飞行员据此可判断出实际下滑点的位置、下滑角的大小以及它们的变化情况，从而能引导飞机沿正确的轨迹飞向下滑点。由于飞行员目视判断的依据是实际下滑点，因此，用这种方法判断和保持下滑线比较准确。

图2 飞机下滑时的运动级差变化

以上说法从理论上讲似乎能说得通。但学员却往往反映按这种方法看不出下滑点的位置，当然也就看不清下滑点和下滑角的变化了。学员的反映是符合实际的。因为只有当飞机距下滑点较近时，才能看清上述的下滑点位置及其周围地面的运动特征。在下滑的前段和中段，由于飞机离着陆地带比较远，飞行员只能大致判断出飞机对向什么地方下滑和俯角大小，但看不出下滑点周围地面向四周扩张的情形，因此，也就无法准确判明扩张区域的中心即下滑点的位置，而此时飞机俯角（下滑角）稍有改变，下滑点移动的距离又较大。故下滑前段和中段是难以通过下滑点附近地面运动情况准确判断下滑点的位置、下滑角的大小及其变化的。只有到了下滑后段，飞机距下滑点较近时，才可能通过地面的运动情况逐渐看清下滑点的位置，并据此判断下滑点和下滑角的变化。

目前，飞行中广泛使用对投影点的方法判断下滑前段和中段的下滑点和下滑角。

2 目视判断下滑线须掌握投影点和下滑点的关系

投影点是指飞行员视线通过飞机上某点（初教-6飞机指机头包皮顶点）投影到地面上某一点。如初教-6飞机把投影点对在跑道头的位置，表明飞机已基本上对向下滑点下滑，然后根据视线俯角判断下滑角的大小。投影点的位置比较容易看清和保持，但初学飞行的学员仍然感到判断和保持下滑线异常困难。这主要是由于投影点和下滑点通常不仅不在一处，而且影响两者变化的因素及其变化规律都不相同，因而保持好投影点不等于保持好下滑点。

为了便于观察下滑中整个跑道，投影点通常都选在下滑点的前面，飞行员观察投影点的视线与下滑线通常也不平行，假设它们之间存在一夹角θ。这样在不同的距离、下滑角、飞行速度和气象条件下，下滑点与投影点之间的距离就不相同，保持相同的投影点下滑点也就各不相同。

保持下滑点不变，下滑距离越远，投影点至下滑点的距离越远（如图3）。

图3 投影点随下滑距离变化

在同样的下滑距离上，下滑角越小，投影点距下滑点距离越远（如图4）。

图4 投影点随下滑角变化

尤其需要指出的是，实际飞行中观察投影点的视线与下滑线之间的夹角θ不是固定的，而是随着飞行速度、气象条件（风、气流）改变。飞行速度增大或减小时，这一夹角将由于迎角变化而相应减小或增大。在有逆风、下降气流时，这一夹角将增大，而在有顺风，上升气流时，这一夹角将减小，都会影响下滑点的改变（如图5~图7）。

且投影点直接受飞行员每次飞行座位高低（眼睛高度）的影响，保持同样的下滑点，座位降低时投影点前移，座位升高时投影点后移。而座位高度不仅飞行员之间不可能完全一样，而且每一个人每一次飞行也不可能完全一样。即使在飞行前把每个飞行员每次飞行的眼睛高度都调整到一样高，由于不同人在下滑中还有自己特殊的习惯坐姿，因而仍然会影响投影点变化，进而影响对下滑线的判断。学员飞行经验较少，不能随座位高度不同适当改变投影点，座位低时往往下滑点后移导致下滑线低，座位高时往往下滑点前移导致下滑线高。

图5 投影点随下滑速度变化

图6 上升及下降气流对下滑角及下滑点的影响

图7 风对下滑角及下滑点的影响

由上述分析可以看出，保持正常投影点位置不变并不能保证下滑点、下滑角不发生变化。由于影响投影点与下滑点之间距离变化的因素众多而且复杂，飞行员无法及时确定每种情况下投影点应对向的准确位置，因而仅仅参照投影点是不可能形成对下滑线的正确知觉的。只有在开始改出四转弯时，飞行员对飞行高度、飞机位置、飞行速度等下滑条件比较清楚，投影点对于判断下滑点和固定下滑角才可以起到主要线索作用。在以后的下滑中，投影点只能在综合判断中起到部分的参考作用，而且还必须清楚地了解投影点与下滑点之间距离变化的规律。

3 目视判断下滑线主要依据是感知视线俯角的变化

保持飞机以一定的俯角（或是参考投影点）下滑而实际下滑点偏离预计下滑点时，除了是由于操纵飞机，飞机姿态（俯角）明显改变引起的较容易看出以外，飞行员一般不能直接看出实际下滑点或下滑角的偏离情况，而只能通过观察预计下滑点的视线俯角的变化情况间接地判断出来。虽然由于视线变化的角速度很小，难以直接感知到视线俯角变化的角速度，但却能够从连续观察中感知到预计下滑点附近地面的相对运动及跑道（着陆地带）的投影形状和视线俯角的改变。如实际下滑点在预计下滑点之前，下滑中飞行员视线俯角逐渐变大，会感到预计下滑点处的地面逐渐向飞机下方移动，飞机与着陆地带之间的相对高度好像逐渐变高（实际飞行高度是不断降低的），跑道（着陆地带）的投影长度也逐渐变长，从而形成下滑线变高（高距比变大，即通常讲的“前拱”现象）的知觉。相反，如实际下滑点在预计下滑点之后，视线俯角逐渐变小，飞行员会感到预计下滑点处的地面逐渐向飞机上方相对移动，飞机与着陆地带地面之间的相对高度好像越来越低，距离也好像越来越远（实际是逐渐接近跑道的），跑道的投影长度也逐渐变短，从而形成下滑线变低（高距比变小，即通常讲的“后掉”）的知觉（如图8）。

图8 下滑线高、低变化时跑道投影变化示意图

飞行员形成这种“前拱”和“后掉”的知觉，主要不是由于直接看出下滑点处地面的移动方向和速度，而是在连续运动变化中通过对观察预计下滑点的视线俯角及跑道投影形状的前后对比而产生的。这就是说，目视判断下滑点和下滑角的主要线索是观察预计下滑点，而且是连续的知觉过程，不是一眼就“目测”出来的。

下滑前段与后段相比，由于前段下滑距离远，改变下滑点位置时下滑角变化小，高距比变化较慢，而改变下滑角时下滑点位置变化大，高距比变化快，因此，下滑前段应以判断和保持下滑角为主。由于这时难以看清实际下滑点，需要参考投影点保持飞机大体上向预计下滑点下滑。下滑后段由于下滑距离近，改变下滑点时下滑角变化较大，高距比变化较快，加之飞行员能逐渐看清实际下滑点的位置，因此应当主要根据对实际下滑点的判断操纵飞机飞向预计下滑点。熟练飞行员之所以能够比较准确地目视判断和保持下滑线，一是他们开始下滑时能够根据具体条件和实践经验适当选择投影点，二是他们在下滑中能够全面分配和转移注意力，保持对预计下滑点的连续观察，从而能够根据预计下滑点处地面的相对运动和视线俯角的变化及时判明下滑线的变化趋势。而多数初飞学员之所以感到目视判断下滑线异常抽象和困难，主要是由于不能正确分配和转移注意。而不能准确分配和转移注意，故然与缺乏飞行实践经验直接有关，但往往也与对上述下滑线知觉判断不理解有很大关系。如不顾条件盲目保持投影点下滑，一直死盯着地面看实际下滑点的位置和变化情况，则抓不住判断各阶段下滑线的主要线索，不能及时形成下滑线是否正常及其变化趋势的知觉。

实际飞行中，还有许多主客观因素能使飞行员产生视觉错觉，影响对下滑线的正确判断，应当引起足够重视。例如：

1）能见度特好时，目测下滑距离容易误远为近，会导致下滑线低；相反，能见度差时易导致下滑线高。

2)雪地飞行地面反射光强，目测距离容易误远为近。如下滑中只注意目测下滑距离而不注意目测离地高度，易引起下滑线低；如较多注意目测离地高度，又易引起下滑线高。这是雪地飞行经验不多的飞行员之间往往下滑线差别较大的重要原因。

3)高空飞行后迅速下降高度着陆时，下滑中目测高度时易误高为低，会导致下滑线高。这主要是因为高空飞行中眼睛适应于观察远处的地面，下滑后难以迅速适应观察近处的地面。