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擦機(jī)尾:來(lái)自飛行員的視角


源自| 世界民航安全信息









幾周前,我們得到埃塞俄比亞航空公司一架波音787飛機(jī)在著陸時(shí)發(fā)生擦機(jī)尾的消息。而就在今年年初,英國(guó)航空公司的一架空客A350飛機(jī)也發(fā)生了類似的事件。

埃塞俄比亞航的事故仍在調(diào)查當(dāng)中。然而,英國(guó)航空公司的事故已經(jīng)調(diào)查清楚,事件背后的原因被歸結(jié)為飛行員失誤。這是由人為因素導(dǎo)致的,是過(guò)去發(fā)生的所有擦機(jī)尾事件中最常見(jiàn)的。

這兩件事中最有趣的一點(diǎn)是,空客A350飛機(jī)和波音787飛機(jī)是當(dāng)前空中最先進(jìn)的飛機(jī),具有很多內(nèi)置保護(hù)功能,包括防擦機(jī)尾的系統(tǒng),這表明飛行員在起飛和著陸期間保證飛機(jī)尾部安全方面起到了重要作用。

01

什么是擦機(jī)尾?

擦機(jī)尾是指飛機(jī)尾部接觸跑道,擦機(jī)尾發(fā)生在起飛和著陸過(guò)程中。當(dāng)發(fā)生擦機(jī)尾時(shí),可能會(huì)對(duì)飛機(jī)造成重大損傷,有時(shí)需要進(jìn)行重大的維修工作。

飛機(jī)越長(zhǎng),越容易發(fā)生擦機(jī)尾的情況。當(dāng)飛機(jī)很長(zhǎng)時(shí),會(huì)有幾何上的限制,這可能導(dǎo)致更接近擦機(jī)尾的邊緣。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,大多數(shù)擦機(jī)尾事件發(fā)生在著陸期間。根據(jù)空客公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),超過(guò)65%的擦機(jī)尾發(fā)生在著陸期間,而只有25%發(fā)生在起飛期間。

02

起飛時(shí)的擦機(jī)尾

起飛時(shí)可能發(fā)生擦機(jī)尾的原因有幾個(gè)。在以下內(nèi)容中,我們將更詳細(xì)地介紹。


使用錯(cuò)誤的起飛速度

飛機(jī)被設(shè)計(jì)為在特定的速度下起飛離地。當(dāng)?shù)陀诖怂俣葧r(shí),飛機(jī)機(jī)翼無(wú)法產(chǎn)生足夠的升力使飛機(jī)離開(kāi)跑道。在飛機(jī)的原型機(jī)測(cè)試階段,需要進(jìn)行被稱為Vmu(最小離地速度)的測(cè)試。執(zhí)行此項(xiàng)測(cè)試是為了找到飛機(jī)可以安全離地的最小速度。

由于該測(cè)試是在一架很長(zhǎng)的飛機(jī)上以非常低的速度進(jìn)行的,因此會(huì)發(fā)生擦機(jī)尾。出于測(cè)試目的,這是很正常的。在這種情況下,機(jī)翼無(wú)法提供所需的升力,但來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的推力會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直分量推動(dòng)飛機(jī)的機(jī)頭。然后,飛機(jī)的垂直姿態(tài)受到撞上道面的機(jī)尾的限制。然后機(jī)尾將一直在跑道上拖滑,直到機(jī)翼產(chǎn)生足夠的升力,最終將飛機(jī)抬離地面。

通過(guò)進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試,制造商可以確定其原型機(jī)的非?;A(chǔ)的性能,并使用從測(cè)試中獲得的速度和數(shù)據(jù)來(lái)確定運(yùn)行速度,例如普通飛行員用來(lái)抬輪離地的抬前輪速度(Vr)。這個(gè)Vr速度遠(yuǎn)高于Vmu。

在Vr速度下飛行時(shí),飛機(jī)尾部將與道面保持足夠的距離。但是為什么會(huì)發(fā)生擦機(jī)尾呢?一個(gè)原因是飛行前對(duì)Vr速度的計(jì)算錯(cuò)誤。Vr速度與飛機(jī)的重量成正比。飛機(jī)越重,Vr越高。因此,如果飛行員輸入的Vr低于實(shí)際Vr,并以錯(cuò)誤的較低的Vr抬輪,飛機(jī)可能會(huì)發(fā)生擦機(jī)尾。


抬前輪技術(shù)差

抬輪離地是一個(gè)單一的動(dòng)作,在Vr速度下,飛行員必須向后拉操縱桿以達(dá)到每秒約3度的俯仰姿態(tài)變化率。在較重、較長(zhǎng)的飛機(jī)上,由于慣性,飛機(jī)有時(shí)會(huì)對(duì)駕駛員操縱桿的動(dòng)作反應(yīng)緩慢。此時(shí),飛行員能做的最糟糕的事情就是進(jìn)一步向后拉操縱桿以提高俯仰變化率。這將增大已有的俯仰變化率,并使抬頭速率越來(lái)越快,使機(jī)尾撞上跑道。

從小型飛機(jī)過(guò)渡到更大飛機(jī)的飛行員必須非常了解正確的抬輪技術(shù)。在較小的飛機(jī)上,使用手動(dòng)(鋼索)傳動(dòng)控制,有時(shí)飛行員在抬輪過(guò)程中需要使出很大的力量。而在具有液壓控制的飛機(jī)中,抬輪過(guò)程中的激進(jìn)操作可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)度的俯仰變化率,在某些情況下可能導(dǎo)致擦機(jī)尾。


飛機(jī)重心(CG)錯(cuò)誤或配平錯(cuò)誤

飛機(jī)的CG位置決定了飛機(jī)的操控性。CG位置越靠后,飛機(jī)的俯仰控制就越敏感,越靠前,飛機(jī)所需的俯仰控制力就越大。后者很少導(dǎo)致擦機(jī)尾,因?yàn)樗梢苑乐钩霈F(xiàn)過(guò)度操控的情況。

但是,當(dāng)CG過(guò)于靠后時(shí),非常敏感的俯仰控制可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)度操控,并且可能會(huì)導(dǎo)致擦機(jī)尾。更為靠前的CG會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)起飛抬輪變的困難,而更靠后的CG可以導(dǎo)致擦機(jī)尾。

在飛行前準(zhǔn)備時(shí),飛行員會(huì)設(shè)置飛機(jī)的安定面,以確保飛機(jī)配平設(shè)置正確。例如,當(dāng)飛機(jī)的裝載導(dǎo)致機(jī)頭較重時(shí),配平的設(shè)置應(yīng)該讓飛行員操控飛機(jī)所需的力量減小,以便使飛機(jī)更輕松的離地升空。

如果飛行員錯(cuò)誤地將安定面配平設(shè)置得更偏向抬頭,那么飛機(jī)的俯仰控制可能會(huì)有點(diǎn)過(guò)度敏感,這就可能會(huì)導(dǎo)致擦機(jī)尾。

03

飛機(jī)著陸時(shí)的擦機(jī)尾

研究表明,著陸時(shí)發(fā)生的擦機(jī)尾會(huì)對(duì)飛機(jī)造成更大的損傷。這背后的原因之一是,在著陸過(guò)程中,機(jī)尾可能會(huì)在主起落架之前撞擊地面,使后增壓艙壁吸收所有能量。此外,在著陸過(guò)程中,飛機(jī)處于低能量狀態(tài),這會(huì)使機(jī)尾在跑道上被拖曳更長(zhǎng)的時(shí)間。和起飛一樣,許多因素會(huì)導(dǎo)致著陸時(shí)擦機(jī)尾。


不穩(wěn)定的進(jìn)近

著陸時(shí)發(fā)生擦機(jī)尾的主要原因是不穩(wěn)定的進(jìn)近。穩(wěn)定的進(jìn)近是飛機(jī)處于正確的速度,并在對(duì)正跑道中線的同時(shí)處于正確的下滑道上。下面,我們將解釋導(dǎo)致不穩(wěn)定進(jìn)近的因素以及它們?nèi)绾螌?dǎo)致擦機(jī)尾。


進(jìn)近速度太低

飛機(jī)的進(jìn)近速度必須保持到接地點(diǎn),速度的降低會(huì)導(dǎo)致升力和飛機(jī)能量的下降。正是這種能量和升力,在飛行員最終向后拉桿進(jìn)行著陸前的平飄時(shí),對(duì)著陸起到了緩沖作用。如果沒(méi)有這一點(diǎn),在著陸期間減少下降率的唯一方法是更用力地拉桿,從而增大飛機(jī)的俯仰姿態(tài)。這就減少了機(jī)尾與地面之間的間隙。


著陸平飄太高或太低

飛機(jī)應(yīng)該根據(jù)它的大小和慣性對(duì)他的作用來(lái)進(jìn)行平飄。一般來(lái)說(shuō),較重和較大的飛機(jī)需要比較小的飛機(jī)更早進(jìn)入平飄。

當(dāng)飛機(jī)過(guò)早的拉桿進(jìn)入平飄時(shí),飛機(jī)往往開(kāi)始失去速度和升力,當(dāng)飛機(jī)接近接地點(diǎn)時(shí),飛行員進(jìn)一步向后拉桿,俯仰姿態(tài)增加,速度損失更大。這就可能會(huì)導(dǎo)致擦機(jī)尾。

同樣地,當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入平飄過(guò)晚時(shí),飛行員可能會(huì)傾向于通過(guò)進(jìn)一步向后拉桿,以延長(zhǎng)平飄過(guò)程。這又會(huì)增大飛機(jī)的俯仰姿態(tài),導(dǎo)致飛機(jī)尾部蹭到跑道上。


側(cè)風(fēng)條件下對(duì)飛機(jī)操作不當(dāng)

在側(cè)風(fēng)條件下,飛機(jī)需要在著陸時(shí)進(jìn)行交叉控制,以盡量減少主起落架上的側(cè)向力。最初,飛機(jī)以偏流方式進(jìn)近,其機(jī)頭指向風(fēng)向,而飛機(jī)的飛行軌跡則沿著跑道中心線。交叉控制時(shí),方向舵用于將飛機(jī)保持在跑道中線上,而滾轉(zhuǎn)控制則用于防止其側(cè)滑。

在大多數(shù)大型飛機(jī)上,當(dāng)使用滾轉(zhuǎn)控制時(shí),滾轉(zhuǎn)擾流板也會(huì)升起,這就減少了機(jī)翼上的整體升力。在這種交叉控制的情況下,機(jī)身上的阻力也增大,從而導(dǎo)致了較高的下降率。為了糾正這種下降率,飛行員可能向后拉桿,直至機(jī)尾撞到地面。


在復(fù)飛時(shí)對(duì)飛機(jī)操作不當(dāng)

當(dāng)在靠近地面的地方復(fù)飛時(shí),特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)處于慢車動(dòng)力或推力的情況下,可能會(huì)發(fā)生擦機(jī)尾。造成這種情況的主要原因之一是,當(dāng)推力桿向前移動(dòng)以增加復(fù)飛推力時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)需要大約7-8秒才能加速。如果飛行員為了讓飛機(jī)復(fù)飛而向后拉桿太多,而發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有及時(shí)加速,飛機(jī)可能會(huì)因能量過(guò)低導(dǎo)致擦機(jī)尾。

這就是最近英國(guó)航空公司空客A350飛機(jī)擦機(jī)尾事件中發(fā)生的情況。

04

如何防止擦機(jī)尾?


起飛時(shí)

起飛時(shí),可以通過(guò)遵守正確的程序來(lái)減少擦機(jī)尾。飛行員必須確保起飛速度是正確的。這可以通過(guò)兩名飛行員的獨(dú)立檢查,以及交叉檢查輸入飛機(jī)飛行管理系統(tǒng)的性能數(shù)據(jù)來(lái)完成。這樣,任何不一致的數(shù)據(jù),例如不正確的Vr速度,都可以在起飛開(kāi)始之前被發(fā)現(xiàn)。

起飛期間的抬輪動(dòng)作必須是平緩且連續(xù)的,以實(shí)現(xiàn)每秒3度的抬輪速度。在抬輪過(guò)程中過(guò)于激進(jìn)是沒(méi)有意義的,尤其是在較長(zhǎng)的飛機(jī)上。在轉(zhuǎn)換到新機(jī)型時(shí),飛行員必須意識(shí)到新飛機(jī)可能與他或她以前的飛機(jī)具有不同的特性。

為確保飛機(jī)正確裝載,飛行員必須檢查最終的裝載艙單和配平設(shè)置。如果他或她認(rèn)為裝載艙單中的配平值不合適,必須向配載部門提出,因?yàn)闄C(jī)長(zhǎng)對(duì)如何裝載飛機(jī)擁有最終決定權(quán)。

確保在飛行前正確設(shè)置飛機(jī)上的物理配平也很重要。即使經(jīng)過(guò)所有這些檢查,飛機(jī)在起飛過(guò)程中仍然可能表現(xiàn)的不正常,因?yàn)轱w行員看到的是數(shù)字,而不是實(shí)際的裝載情況。因此,不正確的裝載可能仍會(huì)給飛機(jī)帶來(lái)不良的抬輪特性。如果發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在抬輪過(guò)程中對(duì)俯仰過(guò)于敏感,飛行員必須嘗試盡可能不要做太大動(dòng)作,并讓它離地。對(duì)于訓(xùn)練有素的飛行員來(lái)說(shuō),這些事情應(yīng)該不會(huì)有太大的麻煩。一旦飛行結(jié)束后落地,應(yīng)將事件報(bào)告給航空公司的安全部門進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)查。


著陸時(shí)

著陸時(shí)最重要的是始終保持穩(wěn)定(進(jìn)近)。不穩(wěn)定的進(jìn)近使飛行員承受著使飛機(jī)穩(wěn)定下來(lái)的巨大壓力,因?yàn)樾枰獙?duì)操縱桿和推力控制桿進(jìn)行大量的操作。在最后進(jìn)近和著陸過(guò)程中,飛機(jī)應(yīng)始終保持正確的速度和軌跡。

著陸前的平飄應(yīng)從適合飛機(jī)的正確位置開(kāi)始,不應(yīng)該太低或太高。穩(wěn)定的進(jìn)近可確保飛機(jī)在平飄高度上處于正確的軌跡上。

在低高度復(fù)飛期間,飛行員必須了解發(fā)動(dòng)機(jī)加速所需的時(shí)間,并且不能過(guò)快地增大飛機(jī)的俯仰姿態(tài)。在較大的飛機(jī)上,飛行員應(yīng)該預(yù)期到在低高度復(fù)飛時(shí)機(jī)輪可能與地面接觸。這是正常的,因?yàn)轱w機(jī)的慣性不允許它輕易復(fù)飛。因此,當(dāng)出現(xiàn)這樣的接地時(shí),飛行員不應(yīng)該驚慌并進(jìn)一步增大俯仰姿態(tài)。這可能會(huì)導(dǎo)致擦機(jī)尾。

05

飛機(jī)上有哪些保護(hù)措施可以防止擦機(jī)尾?

現(xiàn)代化的飛機(jī),特別是那些帶有電傳操縱系統(tǒng)的飛機(jī)都有擦機(jī)尾保護(hù)系統(tǒng)。

在起飛時(shí),飛行員手上的感覺(jué)對(duì)于他如何開(kāi)始抬輪起著重要的作用。這種“感覺(jué)”因飛機(jī)重量和CG位置而異。因此,確保飛行員在任何CG和重量條件下的感覺(jué)都相同,可以提高抬輪動(dòng)作的一致性。在那些具有液壓作動(dòng)控制的飛機(jī)(所有重型飛機(jī))中,可以調(diào)整人工感覺(jué)系統(tǒng),始終為飛行員提供類似的抬輪感覺(jué)。這是許多具有液壓控制飛行操控舵面的飛機(jī)所具有的特性。

在電傳操縱飛機(jī)中,擦機(jī)尾保護(hù)系統(tǒng)被構(gòu)建并寫(xiě)入了控制軟件。在波音787飛機(jī)中,主飛行計(jì)算機(jī)(PFC)始終在監(jiān)控機(jī)尾和地面的間隙。如果該間隙低于閾值,升降舵偏轉(zhuǎn)角度就會(huì)自動(dòng)減小,而無(wú)需飛行員的操作輸入。這就減小了因飛行員操作不當(dāng)導(dǎo)致擦機(jī)尾的可能性。

在較老的空客飛機(jī)上,起飛時(shí)的抬輪是相當(dāng)傳統(tǒng)的。例如,起飛期間的抬輪速率根據(jù)飛機(jī)的重量和CG隨特定的操縱桿輸入變化。然而,即使在這些飛機(jī)上,起飛時(shí)升降舵的最大偏轉(zhuǎn)角也會(huì)減小,以防止過(guò)度操控。

在較新的空客飛機(jī)上,抬輪速度是均勻的。也就是說(shuō),側(cè)桿上的輸入現(xiàn)在轉(zhuǎn)換為固定的俯仰變化率需求,并且不隨外部和飛機(jī)條件而變化。與波音的系統(tǒng)一樣,飛機(jī)計(jì)算機(jī)始終在利用無(wú)線電高度表的數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)控機(jī)尾和地面的間隙,并使用它來(lái)改變升降舵的偏轉(zhuǎn),以防止在起飛和著陸時(shí)發(fā)生擦機(jī)尾。 

END


新聞來(lái)源:https://simpleflying.com/tail-strikes-pilot-perspective/

翻 譯 | 楊迪木

校 對(duì) | 左夏瑋

編 輯 | 王文青

審 核 | 李卓穎

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