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掌握寒冷天氣運行

導(dǎo)讀


朋友分享了空客官方關(guān)于寒冷天氣運行的一份文檔:Getting to Grips with Cold Weather Operations,2015年版。(應(yīng)該是最新版了吧?讀者如果有遇到更新的版本,期待來交流,感謝感謝!)整個文檔有136頁,目前沒有中文譯本。筆者整理和翻譯了第5-9頁《EXECUTIVE SUMMARY》這部分,幫助讀者快速了解文檔的主要內(nèi)容。這部分是整個文檔的摘要,為求準(zhǔn)確和避免歧義,一些地方附上了原始的英文,也附上原文圖片供讀者參考。翻譯過程得到了幾位飛行員和教員朋友的幫助,一并感謝!

需要說明的是,這份文檔涉及的飛行操作和系統(tǒng)知識較多,可能并不適合非專業(yè)讀者、初入門的專業(yè)讀者或英文基礎(chǔ)較弱的讀者。有條件的情況下,建議先熟悉任一空客機型的FCTM的“程序-正常操作-補充程序-補充程序-惡劣天氣(ADVERSE WEATHER)”部分,以此作為先導(dǎo)讀物。




1. 空中的污染



·大氣物理和氣象學(xué)告訴我們:結(jié)冰條件(icing condition)通常發(fā)生在略微高于0℃(slightly positive)到-40℃之間,最可能發(fā)生在高度層FL100左右。
然而,在-12℃以下很少發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)冰(icing),而略微高于0℃的外界溫度(OAT)也不能防止積狀云(cumulonimbus)的結(jié)冰。結(jié)冰條件在任何高度層都可能遇到。較高的積冰強度(ice accretion rate)與積狀云沒有必然的聯(lián)系(systematically associated);層狀云(stratiform cloud)也可能會有較高的積冰率。
·結(jié)冰條件遠(yuǎn)比實際發(fā)生積冰要頻繁得多,結(jié)冰條件并不必然導(dǎo)致實際積冰。
·如果飛行員在空中遇到結(jié)冰條件,空客有以下一些建議:
-除按照程序使用NAI(發(fā)動機防冰)和WAI(大翼防冰)外,還應(yīng)密切關(guān)注結(jié)冰過程、積冰強度、云的類型。
-當(dāng)層狀云出現(xiàn)快速結(jié)冰時,高度的適當(dāng)變化將大大降低積冰強度??展苡辛x務(wù)接受高度變更請求。
-如果進(jìn)近通道以結(jié)冰條件為主(prevail on the approach),盡量保持速度,盡量延遲襟翼的伸出,著陸后不要收回襟翼。
·地面降水(precipitation)或過夜造成的冰雪,起飛前應(yīng)完全清除,無論厚度如何。否則,該飛機就不能飛行。
·空客飛機上的結(jié)冰探測系統(tǒng)是咨詢系統(tǒng)(advisory system,意指它只提供建議性質(zhì)的信息——譯注),不能取代AFM程序。


2. 地面階段的除冰/防冰



·飛機污染危及起飛安全,必須避免。飛機必須是清潔的(cleaned)。
·為了確保飛機在清潔的狀態(tài)下起飛,必須進(jìn)行外部檢查,同時要記住,透明冰(clear-ice)等現(xiàn)象是無法肉眼檢測到的。需要嚴(yán)格的程序和檢查。此外,接收航空器狀態(tài)的責(zé)任也有明確的規(guī)定。
·如果飛機起飛前不清潔,必須除冰。除冰程序確保從飛機表面去除所有污染物。
·如果起飛前外部條件可能導(dǎo)致污染沉積物的累積(an accumulation of precipitation),飛機必須防冰。防冰程序在有限的時間范圍內(nèi)防止污染物的累積,此時間稱為保持時間(holdover time)。
·防冰程序最重要的方面是保持時間。它表示飛機受保護的時間長度。保持時間取決于天氣狀況(降水和外界溫度)以及用于防冰的液體類型。
·可以使用不同類型的流體(類型I、II、III和IV)。它們的化學(xué)成分、粘度(粘附于飛機蒙皮的能力)和厚度(吸收大量污染物的能力)不同,從而提供了不同的保持時間。
·任何公布的保持時間表都只能作為指導(dǎo),因為許多參數(shù)可能會影響其效力——如惡劣的天氣條件、高風(fēng)速、噴射氣流(jet blast)等等——會顯著縮短保護時間。


3. 在受污染跑道上的性能



飛機的制動方式
·三個系統(tǒng)用于飛機減速:
主要是通過機輪剎車。機輪剎車的制動性能取決于施加在機輪上的載荷和滑移率。剎車的效率可以通過增加機輪上的載荷和保持最佳的滑移率(防滯系統(tǒng))來提高。
其次,地面擾流板通過增加阻力來減速飛機,最重要的是,通過增加機輪載荷來提高剎車效率。
第三,反推裝置通過制造一個與飛機運動方向相反的力來減速飛機,這與跑道的狀況無關(guān)。但是在受污染的跑道上,使用反推裝置是必不可少的。

制動性能
·跑道上的污染物通過以下方式影響性能:
-減少輪胎和跑道表面之間的摩擦力(μ),
-由于污染物噴射撞擊、污染物位移和壓縮而產(chǎn)生的額外阻力。
-滑水(打滑)現(xiàn)象。
·松散(流體)污染物和硬污染物的影響有明顯區(qū)別:
-堅硬的污染物(壓實的雪和冰)減少摩擦力。
-流體(松散的)污染物(水、泥漿和松散的雪)減少摩擦力,產(chǎn)生額外的阻力并可能導(dǎo)致滑水。


報告μ與制動性能的相關(guān)性
·機場報告了從測量車輛得到的摩擦系數(shù)。這個摩擦系數(shù)稱為“報告μ”。被稱為“有效μ”的實際摩擦系數(shù),是輪胎與跑道相互作用的結(jié)果,取決于輪胎壓力、輪胎磨損、飛機速度、飛機重量和防滯系統(tǒng)的效率。
到目前為止,沒有辦法在“報告μ”和“有效μ”之間建立明確的相關(guān)性。
甚至在不同測量車輛的“報告μ”之間也沒有很好的相關(guān)性。因此,很難將公布的污染跑道上性能與“報告μ”單獨聯(lián)系起來。
·跑道表面液體(松散的)污染物(水、泥漿和松散的雪)的存在降低了摩擦系數(shù),可能導(dǎo)致滑水(也稱為打滑),并造成額外的阻力。
·這種額外的阻力是由于污染物在起落架和機身上的沉積,以及輪胎路徑上的液體排空造成的。因此,制動和加速性能受到影響。對加速性能的影響導(dǎo)致需要限制起飛時的污染物厚度(depth)。
硬污染物(壓實的雪和冰)只會通過降低摩擦系數(shù)來影響飛機的制動性能。
·空客根據(jù)污染物的類型和液體污染物的厚度,發(fā)布起飛和降落性能用于簽派放行目的(for dispatch)。


飛機方向控制
·當(dāng)機輪偏轉(zhuǎn)時,出現(xiàn)側(cè)摩擦力??偰Σ亮Ρ环譃橹苿恿Γㄅc飛機運動方向相反的分量)和轉(zhuǎn)彎力(側(cè)摩擦)。
當(dāng)制動力為零時,得到最大的轉(zhuǎn)彎力(即方向控制),而最大制動力則表示不轉(zhuǎn)彎。
·轉(zhuǎn)彎和剎車之間的關(guān)聯(lián)取決于滑移率,也就是取決于防滯系統(tǒng)。
·在干燥的跑道上,轉(zhuǎn)彎能力通常不是問題,但當(dāng)總摩擦力因跑道上的污染物顯著減少時,在側(cè)風(fēng)情況下,飛行員可能不得不在剎車或控制飛機之間做出選擇。

側(cè)風(fēng)
·空客為干、濕跑道提供最大的示例側(cè)風(fēng)(demonstrated crosswind)。但是這個值不是一個操作限制(limitation)。它顯示了飛機實際著陸時在飛行測試運動(test campaign)中獲得的最大側(cè)風(fēng)。運營商只能使用這些信息來確定自己的操作限制。
·自動著陸的最大側(cè)風(fēng)是一個操作限制。
·空客也提供了一些關(guān)于受污染跑道的最大側(cè)風(fēng)的指導(dǎo)。這些保守的數(shù)值是根據(jù)計算和操作經(jīng)驗確定的。



性能優(yōu)化和確定
·跑道上的污染物會導(dǎo)致加速-停止距離(accelerate-stop distance)增加,以及加速-前進(jìn)距離(accelerate-go distance)增加(由于降水阻力)。這將導(dǎo)致較低的起飛重量,當(dāng)跑道較短時,相對于干燥或潮濕的情況,起飛重量會受到顯著影響。
·為了使損失最小化,應(yīng)優(yōu)化襟翼設(shè)置和起飛速度。增加襟翼和縫翼的伸出量可以獲得更好的跑道性能。加速-停止和加速-前進(jìn)的距離都縮短了。短而受污染的跑道自然需要高襟翼設(shè)置(high flap setting)。然而,如果在起飛路徑上出現(xiàn)障礙,仍然要求一個較低的襟翼設(shè)置,因為它提供了更好的爬升性能。應(yīng)確定最佳方案。最佳方案通常是通過人工快速比較不同的起飛圖表來找到的。而FlySmart with Airbus Takeoff 這個應(yīng)用程序,能實現(xiàn)最佳襟翼的自動計算和選擇。
·起飛速度,即V1、VR、V2對起飛性能也有顯著影響。高速產(chǎn)生良好的爬升性能。高速度的代價是需要跑道上更多的加速距離。因此,起飛距離增加,跑道性能下降。因此,污染的跑道需要降低速度。同樣地,障礙物的存在可能限制減速,必須找到正確的平衡。用于生成起飛圖表的空客性能程序,或FlySmart with Airbus,利用了所謂的“速度優(yōu)化”,該方法將始終提供最佳速度。在跑道被污染的情況下,優(yōu)化意味著盡可能低的速度。
·當(dāng)跑道被污染時,不允許使用靈活推力原則(FLEXIBLE THRUST principle),該原則通過將推力降低到必要的程度來節(jié)約發(fā)動機使用壽命。此時,操作者可以使用減功率推力(DERATED THRUST)。靈活推力與減功率推力的主要區(qū)別在于,靈活推力允許恢復(fù)最大推力(TOGA),而減功率推力在低速時不允許恢復(fù)最大推力。
·此外,如果發(fā)動機失效,減少推力使飛機更容易控制(扭矩較小)。換句話說,當(dāng)發(fā)動機減功率時,相關(guān)的VMC(最小控制速度)降低了。這種VMC的減少允許更低的運行速度(V1、VR和V2),因而允許更短的起飛距離。在性能受限于VMC的情況下,通過發(fā)動機減功率可以獲得更高的起飛重量。
·空客公司提出了不同的方法來確定受污染跑道上的性能。這些方法的媒介(紙質(zhì)或電子)、所提供的穩(wěn)健性(conservatism)或最優(yōu)化水平有所不同。


最后進(jìn)近、接地和著陸的管理

·由于建議15%安全邊際的原則(rationale),最后進(jìn)近、接地和減速的管理,看來是降落在受污染的跑道上時需要特別注意的關(guān)鍵因素。下面的建議值得記住:
- 當(dāng)出現(xiàn)影響著陸性能的故障,特別是反推或防滯系統(tǒng)故障,或出現(xiàn)的故障導(dǎo)致進(jìn)近速度大幅增加時,考慮改降(diversion)到未污染跑道
- 使用FULL襟翼(CONF FULL)著陸,不增加不必要的速度,但情況要求(required by the conditions)并且已考慮了適當(dāng)?shù)目罩兄懶阅茉u估時除外
- 使用SOP推薦的自動制動模式(auto-brake mode)
- 監(jiān)測最后的風(fēng)變化(late wind changes),如果出現(xiàn)預(yù)期之外的順風(fēng)情況,則復(fù)飛(應(yīng)避免在受污染的跑道上順風(fēng)降落)
- 執(zhí)行正常而果斷的(normal and firm )接地(不要由于機輪沒有立即旋轉(zhuǎn)起來和/或由于起落架近地電門的“空地轉(zhuǎn)換”有所延遲,而冒險延遲伸出地面擾流板、起用剎車、伸出反推)
- 盡快減速:空氣動力阻力和反推力在高速時最有效,只有能夠保證在跑道上安全停車后,才可以在低滑行速度時減少剎車。
- 不要延遲將前輪放低到跑道上(這樣可以減少有剎車的機輪上的重量,改善方向控制,對于激活一些飛機系統(tǒng)比如自動剎車來說可能是必要的)
- 油門應(yīng)按照通常程序要求的速度從最大反推改變?yōu)槁嚪赐?;隨時準(zhǔn)備好更久地保持最大反推的時間,長于正常情況,以防跑過頭的風(fēng)險(overrun risk)。
- 不要嘗試以可能導(dǎo)致側(cè)向控制困難的速度快速脫離跑道(機場滑行道狀況評估可能不如跑道狀況評估準(zhǔn)確)。


4. 燃油凍結(jié)限制



·允許的最低燃油溫度可能受限于以下二者之一:
-防止燃油管路和過濾器被蠟質(zhì)化燃油(waxy fuel)堵塞的燃油凝固點(fuel freezing point),此溫度隨所使用的燃油而變化,或
-發(fā)動機燃油熱管理系統(tǒng)的固定溫度,以防止燃油中的冰晶阻塞燃油過濾器。后者通常在飛行包線之外,因此對于飛行員來說是不可見的。
·正如FCOM中提到的,可以使用凝固點可變的不同燃油類型。當(dāng)使用的燃油的實際凝固點是未知的,限制由最小燃油規(guī)格數(shù)值(minimum fuel specification values)給出。此外,有時還需要為發(fā)動機留出余量。在某些溫度條件下,特別是在使用JET A時(最高凝固點-40℃),由此產(chǎn)生的限制可能是不利的。在這種情況下,了解所使用燃油的實際凝固點通常會帶來很大的操作效益,已有調(diào)查顯示會有很大的獲益。
·盡管不應(yīng)故意超過燃油凝固限制,但應(yīng)該知道它確保了一個顯著的安全裕度。
·在混合燃油類型時,操作者應(yīng)該根據(jù)最終的凝固點來制定自己的規(guī)則,它實際上是不可能預(yù)測的。
當(dāng)JET A/JETA1的混合燃油中JET A的含量低于10%時,將整個燃油視為JETA1。當(dāng)關(guān)系到燃油傳輸時,需要考慮凝固點數(shù)值,這就是一個實用的做法。
·空客設(shè)計了一款燃油溫度預(yù)測(FTP)軟件,可以在飛行之前預(yù)測飛行中可能遇到的冷燃油問題。


5. 低溫對測高的影響



·當(dāng)溫度低于國際標(biāo)準(zhǔn)大氣(ISA)時(即低于當(dāng)前大氣壓對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溫度——譯注),飛機的真實高度低于指示高度。
·溫度極低可能:
-產(chǎn)生潛在的地形危險
-是高度/位置錯誤的起因
·必須對高于高度表設(shè)置源標(biāo)高的高度進(jìn)行修正,方法如下:
-增加障礙的高度,或
-降低飛機指示高度/高。
·當(dāng)OAT低于起飛圖上顯示的最低溫度時,必須增加最小加速度高度/高。
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