着陆中“避重就轻”
2015-07-08尹爱明田茂华
尹爱明 田茂华
事例1:2007年,某A320飞机执行浦东—光州航班,在着陆过程中,由于副驾驶修正偏差不及时,且机长在未按超控按钮的情况下多次参与操纵,形成双输入,飞机接地后跳起,第二次接地载荷2.07G。
事例2:2010年,某A321飞机执行长春—北京航班,飞机在着陆过程中发生接地垂直载荷2.23G不安全事件。
事例3:2013年,某A320飞机执行浦东—哈尔滨航班,飞机接地较重并有跳起的趋势,机长立即接管操纵并采取复飞动作,再次进近,正常落地。后由译码译出第一次落地1.992G。
......重着陆,这个词组对于飞行员而言,一定不会陌生,关于重着陆或者是偏重着陆的事件时有发生。重着陆,即飞机在着陆接地时垂直速度过大,起落架减震支柱压缩时间短,接地过程中垂直加速度大,接地载荷超过了该机型所给定的限制值。
重着陆会使飞机的结构,特别是机翼、起落架等部件承受较大的载荷,当垂直加速度超过机型限制时,飞机就必须要做相应的维护检查。
关于飞机的垂直过载,就是说当飞机在垂直方向上受力不平衡产生加速度后所产生的效果。可以假想一下,有一个类似于“重锤”的装置用于测量飞机的垂直过载,而且同时搭配有一个指示器用于显示,那么当合力为零时,该装置处于中立位置,对应的指示为1;如果在飞机垂直方向上的合力不为零时,那么这个合力会导致该装置产生位移,偏离中间位置,在指示器上也能读出该时刻的g值。对于g值的测量,要考虑合力——加速度矢量的方向,当加速度指向上方时,g大于1。而飞机在着陆过程中的垂直过载g总=g带杆+g接地。
其中,g带杆是指飞机在着陆过程中,飞机在垂直方向上的过载完全是由于对飞机操纵面的操纵,使飞机产生向上的升力所产生;g接地是指飞机在接地过程中,只要飞机仍然带有下降率,地面就会对飞机的刚性接触产生一个反作用力,这个反作用力的方向也是向上的。
所以,为了能够控制好飞机接地时的过载,可以通过延长拉平过程,减少拉平过程中下降率的变化,以及控制好飞机在接地瞬间的下降率来实现。对应的操纵技巧:稳定的进近;良好的跑道入口条件;合适的拉开始时机;对拉平过程的控制以及对接地瞬间下降率的控制。
造成重着陆的原因与分析
造成重着陆的因素可能会有多种,但归纳起来可总结分为人、飞机、环境三种因素。
其中,人的因素主要体现在:对飞机的操纵和控制不当,机组不恰当的双输入,飞行员的疲劳等。
对飞机的操作和控制不当。作为飞机的直接操纵者,飞行员对飞机的操纵和控制不当,或者表述为“偏离正常的进近着陆技术”,是导致重着陆发生的最直接的因素。具体體现在:由于五边进近时没有及时对偏差进行修正而导致偏差积累,进而没有创造一个良好的跑道入口条件;低空的推力和俯仰姿态变化较大;不正确的拉开始时机(或早或晚);不正确的带杆量而导致的拉平高、拉飘或下沉快;以及对着陆跳起的错误修正动作等。
其中,由于没有及时修正偏差而导致的跑道入口条件不好,以及由于低空俯仰和推力的较大变化都会直接影响到拉开始的时机以及带杆量。如果拉开始时机过晚,就会没有足够的时间做充分的俯仰操作,导致拉平低或不拉平,容易发生重着陆;反之,如果拉开始过早或拉平过高,就会导致飞机滞空时间长、平飘长、飞机的速度明显降低,故升力损失明显,下沉趋势加快(下降率增加)。这种情况不但易诱发着陆偏重,而且如果修正动作不当的话,甚至会造成擦机尾。
所以说,飞行员通过正常的进近着陆技术,并配合对着陆要素恰当的控制,就可以有效防止重着陆。
机组不恰当的双输入。在A320飞机上,飞行员通过位于每侧操纵台上的侧杆来进行人工的俯仰及横滚操纵,侧杆会由底部的一个弹簧保持在中立位。在没有获得优先权的情况下,如果两位飞行员同时操作侧杆,那么飞行控制计算机所获得的输入指令是两个侧杆上输入信号的代数叠加(叠加的总和不超过单个侧杆最大偏转所产生的指令)。
虽然说当两个飞行员同时操纵各自的侧杆时,驾驶舱会有语音及灯光的指示作为提醒,但具体的每一个侧杆的输入量及输入方向并没有直观的指示,只能靠飞行员通过实际的飞机状态来判断,所以就可能会出现无谓的过度操作或叠加操纵,甚至是错误的操纵,导致飞机的实际轨迹偏离预期,从而成为可能会导致重着陆发生的诱发因素之一。
飞行员的疲劳。不可否认的是,飞行员的疲劳也是重着陆事件发生的诱发因素之一。由于长时间的飞行或是流控、延误、天气等原因造成的执勤时间过长,都会导致飞行员的精力消耗过大,在起降的操纵实施过程中精神难以集中,或者是在一定程度上反应稍显迟钝。在操纵中即便是发现了偏差,但修正的时机明显滞后,修正的动作及修正的效果不理想,从而导致偏差的积累,影响了后续正常的着陆操作。
飞机的因素主要体现在飞机内在的工作逻辑的设计上,例如:飞行控制法则工作方式的转换逻辑、地面扰流板伸出控制逻辑等。
飞机飞行控制法则工作方式的转换逻辑。A320飞机正常法则的飞行方式是一种在整个飞行包线中都有自动配平和保护的载荷因数要求方式。按照正常法则,通过调节升降舵和THS(可配平的水平安定面)以保持载荷因数与侧杆偏转成比例而不受速度的影响(俯仰配平都是自动的)。侧杆在中立位、机翼水平时,该系统在俯仰上保持1g的载荷因数(经过了俯姿态修正),并且飞行员无需通过改变速度或形态来配平。
在进近着陆的过程中,当飞机通过50英尺无线电高度时,THS被冻结,对应的飞行方式会转变为拉平方式用于着陆。稳定的飞行轨迹这一操纵方式并不适用于着陆的操作,因此拉平方式是侧杆与升降舵直接对应的关系(带有载荷因素和俯仰变化率反馈的衰减),系统记忆在50英尺的姿态,并且成为俯仰姿态控制的初始基准。飞机下降低于30英尺时,系统开始减小俯仰姿态,在8秒内减小至-2°机头向下。因此,飞行员需柔和带杆以拉平飞机,并完成接地。
在飞机从五边进近到着陆接地的过程中,在俯仰轴上,飞机经历了从飞行方式到拉平方式的过渡,在这个过程中,飞机从载荷因数需求法则变为了俯仰姿态需求法则,对应于侧杆上的输入,就是升降舵对侧杆输入的一次性响应,而不会进行比较与修正。这一操作特性就要求飞行员对飞机的控制及修正要尽可能的及时准确,以达到高度、姿态、下降率的匹配。同时,还应避免低高度上向前推侧杆的操作。
地面扰流板伸出控制逻辑。如FCOM所述,在着陆阶段,地面扰流板全伸展的条件中,除了正常的逻辑描述外,还有这样一个注解:
在飞机发生弹跳后,只要推力手柄位于慢车位,则地面扰流板保持伸展。
当两个主起落架的轮速大于72kt,或者由无线电高度(RA<6英尺)证实两个主起落架减震支柱被压缩时,触发起落架接地条件。
·当推力手柄低于3°
·当无线电高度低于6英尺推力手柄小于15°时,推力手柄被视作慢车。
正是因为有这样的一个逻辑,当着陆中发生了弹跳,机组为了修正由于着陆跳起而造成的结果执行了收油门这一错误的修正动作,就可能会导致扰流板在空中伸展,这样就极易诱发重着陆或着陆偏重。
环境的因素主要体现在:视错觉、恶劣天气、高温影响、高标高影响等。
视错觉。视错觉是人的因素中飞行错觉的一种,是指在飞行过程中,飞行员利用视觉感受器的信息进行空间定向,所产生的错误知觉。大体可分为:由于跑道坡度,地形坡度,跑道宽度引起的高度错觉;黑洞效应,白洞效应等。
具体而言,跑道或机场地形向上带坡度,易产生进场偏高的错觉;跑道或机场地形向下带坡度,易产生进场偏低的错觉;宽的或短的跑道会造成高度偏低的错觉;窄的或长的跑道会造成高度偏高的错觉;“黑洞”现象会产生进场偏高的错觉;而白洞效应同样也会主观产生进场偏高的错觉。
这些视错觉的产生会导致飞行员不能对飞机所处的实际高度和实际状态做出正确的判断,进而会做出不正确的操纵或修正动作,从而导致重着陆事件的发生。
恶劣天气。恶劣的天气作为重着陆或着陆偏重的诱发条件之一应当不难理解。由于这些天气条件的出现和影响,飞机会做出最直观的反映,在一定程度上增加了飞行员的操纵负荷,影响飞行员对飞机状态判断的准确性,同时,对飞行员的心理也会产生一定的影响。
高温、高标高的影响。高温或机场的高标高都会对飞机的空气动力性能产生影响。不论是标高高,还是温度高,都会使空气密度减小,这就一方面会使飞机在相同表速的条件下对应的真空速增大,另一方面会使操纵后飞机产生的阻转力矩减小,飞机对操纵的反应更敏感。同时,真空速大还容易造成下滑线高。所以,在进近时的修正以及退出拉平的操纵都要求更高、更精准,否则也会诱发重着陆。
上述部分描述了多种可能会诱发导致重着陆产生的因素,但应当明确的是,一般情况下导致重着陆的不应该仅仅是单一的、孤立的原因,而更多的情况是多个原因共同作用的结果。
如何防止重着陆
飞行中严格执行标准操作程序和公司的规定。
公司运行手册中有明确规定:仪表天气条件下高于着陆跑道接地区300米以上,目视天气条件下高于着陆跑道接地区150米以上,飞机应建立稳定进近,否则,必须复飞。150米AGL以下出现较大偏差,使用正常修正量无法及时恢复且稳定在容差范围内时,复飞。这样就对做一个稳定的进近和着陆创造了一个大的前提条件。
同样,公司在关于电传飞机的侧杆双输入问题也有要求:应避免双输入,更要避免错误的双输入。为了防止在进近着陆过程中的双输入,要求在决断高度以前:提醒;决断高度至50英尺:接管;50英尺至着陆:先提醒,必要时机长和教员可附加微量、短暂的单方向的操纵。这样就可以有效防止由于不恰当的或者是错误的双输入的原因而造成的后续结果。
正确的进近着陆技术。
执行正确的进近着陆技术,就可以实现高质量的着陆且可具有重复性。在五边进近中,保持合适的空速和下滑轨迹是极为重要的,如果说飞机在到达拉平高度时,速度稳定在进近速度,下滑轨迹正常且稳定,那么,采用SOP着陆技术就可以确保飞机在接地时具有正确的姿态和空速。即使飞机在五边进近的过程中遇见气流或紊流而导致飞机的状态不是很平稳时,飞行员也不要过分担心控制不好飞机,诚如手册中所讲的那样:“即使在较大的紊流下进近,操纵系统也能很出色地抵挡干扰而无须飞行员的输入。实际上飞行员应当将驾驶杆的输入限制在修正飞行航迹曲线上,而将消除空气紊流的任务交给飞行操纵系统。”
而当飞机在接近地面时,优先需要控制的又是姿态和下降率,应当避免较大的下降率。而且由于A320系列飞机在30英尺时会有一个姿态减小的逻辑,所以,在着陆中,应避免拉平低,在拉开始时向后带杆,必要时保持严禁向前推杆。
实际的着陆操纵中,在控制好方向的前提基础上,通过对推力的管理,来控制好接地点;通过对推力+姿态的管理,控制好下降率,修正俯仰轨迹。(注意:通过对飞机几何姿态的控制,就可以防止擦机尾,而通过对飞机下降率的控制,就可以有效的防止重着陆。)
当然,对所有操作技术的理解和正确的实施都是建立在对相应机型理论的认知基础之上的,所以通过加强理论学习,以理论结合实践,就会更熟練、更准确的掌握所飞机型的着陆技术原理。
充分有效的进近准备。
充分有效的进近准备对正常的进近着陆至关重要。通过准备,飞行员可以了解到所飞机场的特点,包括地形、天气、跑道状况等,对可能出现的情况会有预先的评估和准备,例如:复杂的天气条件、可能会造成视错觉的情况等等。通过这些准备,飞行员就会将相应的防范工作做在前面,将风险防控的关口前移,在具体的实施中做到主动控制,心中有数。
良好的CRM。
首先,在航班的运行中要有明确合理的分工。当PF在操纵飞机时,PM要做到始终监控好飞机的状态和飞行参数,并实施标准喊话,以强化机组的情景意识。同时,在机型手册中,对偏差的提醒有明确的标准,所以,当飞行参数的偏差大于手册中的规定值时,必须要及时提醒;
其次,如果机组感觉到疲劳时,应通过良好的CRM,做到合理安排机组力量,明确各自分工,严格SOP,尽可能有效地去对疲劳进行科学的管理,将疲劳对机组的影响降到最低。
当判断飞机不能以正常的姿态以及正常的下降率在计划着陆跑道的接地区完成正常的着陆操作,果断复飞或中止着陆。切忌盲目蛮干。