作者:飞行部十大队李新太
2024年10月某航执飞上海虹桥—广州白云降落白云机场的波音787着陆时疑似出现“擦机尾事故”,导致飞机后机身下部、散货舱内部受损。由于飞机使用了大量的碳纤维复合材料,维修难度较大,需要波音公司的专业团队进行评估和维修,甚至有可能报废!
随着社会发展和民航高质量发展要求不断提高,习近平总书记两个“确保”的重要嘱托,为我们坚守航空安全底线指明了方向并提供了强大动力;宋志勇局长提出“激发广大飞行员,努力做到思想先进、知识丰富、技术过硬、作风扎实、遵章守纪,为民航事业高质量发展贡献力量”的指示,为飞行队伍建设和安全运行提供了有力的抓手。从统计数据来看,按里程计算,航空运输仍是目前最安全的交通方式,但从运输人次和运行时间维度分析,其安全风险管控压力高于公路、铁路等交通方式。
全球民航事故统计数据显示:进近着陆阶段仅占整个航班飞行过程的4%,但事故发生率却占到49%以上,是飞行事故率最高的阶段。除严重事故外,着陆过程中出现的冲、偏、掉、擦、重等不安全事件,也随着安全管理理念的进步,越来越受到行业高度重视。结合自身飞行实践,现就进近着陆阶段的操纵与安全控制谈几点思考与认识,限于个人能力水平,难免存在不足,如能为同行提供些许参考,便深感荣幸。
一、进近着陆基本概念与阶段划分
首先我们明确进近是指飞机下降时对准跑道飞行的过程。飞机着陆是飞机从一定高度下滑并降落于地面直至停止滑跑的运动过程。着陆过程可以分为五个阶段:下滑、拉平、平飘、接地和滑跑。
1、下滑阶段:飞机从一定高度开始下滑,逐渐降低高度,为着陆做准备。在这个阶段,飞机的高度逐渐降低,速度逐渐减小并稳定在五边目标速度。
2、拉平阶段:当飞机达到规定的高度时,飞行员会拉杆增大迎角,从而增大升力,使下滑角减小。迎角增大也会导致阻力增大,飞机速度减慢,高度继续降低。通常,飞行员将开始拉平的这一点称为“拉开始”,这个高度确保飞机能平稳进入平飘阶段。
3、平飘阶段:在平飘阶段,由于迎角较大,阻力也较大,飞机速度逐渐减小。为了防止飞机过快下沉,飞行员需要适当拉杆增大迎角,以增大升力,使飞机在下降率逐渐减小中下沉。
4、接地阶段:在接地前,升力略大于重力,飞机缓慢下沉。由于迎角增大和地面效应的影响,机头会自动下俯。因此,飞行员需要适当向后带杆,以保持飞机的接地姿态和升力,使飞机以较小的速度和较少的下沉速率轻轻接地。
5、滑跑阶段:飞机主轮接地后,阻力使飞机减速。随着速度减小,升力降低,机头自动下俯,前轮自然接地。在这个阶段,正确使用减速装置是缩短着陆滑跑距离的有效方法。
以上五个阶段环环相扣,每一阶段都有明确的操纵要求和控制目标,共同构成飞机从空中到地面的完整着陆过程。
二、进近着陆的安全前提与风险认识
俗话说得好:“没有规矩不成方圆。”进近着陆之前机组对于机场设备与运行标准、飞机设备工作状态、天气条件、法规限制、机组自身资质等要有清晰的认知、严谨的作风、明确的红线底线意识。凡事预则立!飞行机组特别是责任机长对于确保安全的这些前提必须牢记于心,并时时保持合适的情景意识。
在此基础之上操纵思路与技巧就是确保航班安全的决定性因素了。进近着陆阶段飞行机组人员在飞机建立稳定形态后,断开自动驾驶手动操纵操作杆控制飞行轨迹,完成飞机着陆姿态的调整,在此期间,由于前期建立稳定形态过程中出现的参数偏差,或是突然发生的环境变化,都会影响飞机着陆效果。在飞机着陆阶段,有一项飞行品质监控项目为飞机“着陆垂直过载大”。飞机着陆过载过大不仅会产生较大的超重感,影响乘客的乘坐体验,同时也会对飞机的机械结构,如起落架,造成不可逆的损坏,严重的甚至可以导致飞机“硬着陆”,进而造成飞机机毁人亡。南航“5.8空难”就是由飞机“硬着陆”事件导致的:由于飞行过程中出现恶劣天气,导致飞机首次着陆过程中出现三次弹跳,随后机组决定复飞,然而飞机结构已严重受损,飞行操纵系统失效,导致后续着陆大迎角下降,最终飞机解体。所以绝大多数飞行人员都怕出现硬着陆,如当认为飞机下降率超出自己的预期就会增加拉杆力,拉杆量的不足就还会出现重着陆;拉杆量过大就有可能像开篇所说的787所表现的那样擦机尾。所有的飞行人员从职业生涯开始的第一天就在琢磨如何做好着陆拉平!
着陆的完美轨迹如上图所示。(源自波音737训练手册)
三、着陆操纵判断方式分析与比较
对于飞行员如何实现这样的目标,可以说是八仙过海各显神通!总的来说着陆操纵的方式可以分为以下三种:
(一)判断离地高度。
因为着陆本身就是控制飞机高度逐渐下降到0的过程,机组控制飞机的高度然后匹配相应的下降率,完美的演绎就是高度为0时飞机也平飞的所谓“擦西瓜皮”,因接地时体感会非常轻盈而受到一部分飞行人员特别是航校或小型通用包机飞行人员的青睐,而“一米通场”也是航校用来强化学员起落、增强低空操纵与低空偏差修正能力的常用方法。但是要实现这种方式的着陆,机组对于飞机主轮距离地面的高度判断就十分重要,主要的条件包括:较低的驾驶舱高度、相近似的跑道尺寸、稳定的机组视力水平、较好的气象条件等等。而这些条件在大多数的大型机或重型机运行来说是不符合的,这也是一部分在航校飞的还不错的飞行员到航空公司后不适应的原因之一。在工作负荷较大、着陆机场多变、天气条件复杂的定期航班运行中这种方法的不可靠性很容易就暴露出来,高度判断失误导致的重着陆或着陆迎角大乃至擦机尾都是航班运行中不能容忍的,而着陆拉平时飞机以可控、合适的下降率接地就是职业航线飞行员应对更复杂运行环境、更高运行强度、更高飞行速度飞行要求的更好选择!
(二)判断感觉下降率。
那么如何实现着陆拉平时飞机以可控、合适的下降率接地呢?自动驾驶运用传感器和算法去实现飞机拉平中想要的随着高度降低,下降率逐渐减小。人体也有自己独特的传感器和算法:眼睛的视觉、体感加速度、耳朵的听觉等。这其中绝大多数飞行员主要利用的是视觉判断下沉和方向的控制,这即符合人体80%以上信息来源于视觉,也与视觉在收集信息的广度和精度上的优势密不可分。
说到视觉的优势让我们先简单了解一下视觉的基本结构和功能:视觉的形成最重要的结构是视网膜视细胞层上的视觉神经细胞包括视锥细胞、视杆细胞。视锥细胞、视杆细胞均属于光感受器,共同作用使人体产生视觉,可以观察到物、分辨颜色,但两者的功能、解剖位置存在一定区别。视锥细胞主要集中在视网膜的中央窝及其附近,且中央凹区域只有视锥细胞,没有视杆细胞。其呈粗短形的圆锥状,数量较多,可在较强的光下起作用,属于明视觉器官、昼视细胞,能分辨物体的细节和颜色适合观察静态的物体;视杆细胞要分布于视网膜的周边区域,中央窝区域不分布。视杆细胞为细长形,数量较少,对弱光敏感,属于暗视觉器官、夜视细胞,不能分辨物体的细节和颜色,只能分辨物体的明暗和轮廓对于物体的运动更敏感,主要用于感受弱光、弱视觉。所以当我们想要控制下降率时,感受运动更敏感的视杆细胞就自然的站了出来!
但是感受到的下降率他没数值显示,怎么能实现随着高度的降低,逐渐减小下降率并最终以一个可接受的下降率接地呢?古老的祖先在我们的基因中提供了完美的算法——远慢近快的运动视差!比如生活中我们常见的现象:我们看高空中地速700多公里每小时的飞机觉得不快,反倒是刚从身边以20公里每小时通过的自行车挺快!飞行时同样1000fpm的下降率在不同的高度(也就是距离地面不同的高度)给人的视觉感受是完全不同的,30000ft时可能感觉与平飞无异,20000ft时就能察觉到是在下降,10000ft时下降的感觉就会比较明显了,而在1000ft时飞机下降的画面确定而舒适,当高度降至100ft时恐怕经验不足的新人都有想要拉杆的冲动了,在10ft时你就会感受到那种扑面而来的恐惧!这个感觉上的下降率区别于客观的下降率,通常被称为感觉下降率。由上面的现象我们就会发现:如果在拉平着陆中我们保持一定的感觉下降率就会实现我们所需要的:随高度降低,其真实下降率逐渐减小的理想效果。这就是不少人常说的:视线放出去但没焦点,似乎什么也没看但所有运动都能发现甚至包括在地面静止的鸟、车或运动的小动物等(其实相对于飞机和飞行员的视线它们都是在运动的),主要以感觉下沉和偏转的变化来控制下降率和方向!
而这种对于感觉下降率的习得和控制长期以来都是商业飞行员训练着陆能力的关键。他需要飞行员本身具有相当的感知力,通过视觉、听觉、触觉等信息的收集综合判断再结合飞行员对于所飞机型、所处情景的理解做出相应的处理动作。这项能力需要经过大量的练习才能达到让人对其着陆这一技能放心的水平,这也是以前飞行员放单飞或放机长的最大难点!习得这一能力虽然已经很难,但是要一直维持其在一定水平更需飞行员不断努力。某种原因导致的停飞、过度疲劳、药物或酒精作用、地形的起伏、能见度的降低乃至于操纵时的心情都可能对这一感觉造成影响。通过进一步剖析着陆拉平中重、偏、擦事件,我们就会发现:通过判断感觉下降率控制飞机着陆拉平的方法有掌握难、保持难、方向和坡度在复杂气象环境中难、跑道坡度影响大、夜航参照物少影响大等劣势。而且操纵中修正量全凭感觉,应激修正量过大的情况:推拉、“炒菜”时有发生。由此引发的不安全事件随着社会和公众对安全的日益重视而逐渐为行业所不能接受。
(三)判断飞机运动轨迹。
随着我国经济社会发展步入新的发展阶段,民航业对于安全尤其是着陆阶段的安全需求就有了更高的需要!“确保航空运行绝对安全、确保人民生命绝对安全”的民航安全工作核心原则启示我们:要确保着陆拉平的安全就不能只靠感觉,要抓早、抓小、抓确定的、看得清的、有理论支持、实践考验的方式方法!
由上文我们已知着陆拉平溯本求源是要以需要的轨迹包括速度、方向和下降率停在跑道上,所以我们最需要的就是判断出飞机的运动轨迹!而判断运动轨迹最有效的途径就是视锥细胞所负责的“主视线”——能精细聚焦、看清细节、分辨颜色的“高清彩色摄像机”!上述“判断感觉下降率”的方法虽然在跑道入口从机头下方消失后也会有视线向跑道远端的转移,但只是为了增加余光感受下沉的刺激从而更灵敏的判断感觉下降率,而对于飞机实际的水平轨迹、垂直轨迹并没有直接的感知!这种买椟还珠式的方法在复杂运行环境、人员疲劳等不利因素影响下会放大其滞后性的先天缺陷,有极大的风险!包括:飞机平飘距离长、着陆姿态大、着陆偏出跑道、着陆载荷大等多种着陆不安全事件都与不利因素影响下单纯依靠感觉下降率实施着陆有关。


那么这里提倡的“判断飞机运动轨迹”的方法来实施着陆的逻辑是什么呢?首先要说明的是我们日常判断运动趋势的主要工具就是主视线!比如你要走去远处的某个目标点,一定是主视线看着目标,前进过程中实际轨迹的哪怕是微小偏离也能够被及时发现,而余光则不具备这样的灵敏性和准确性,垂直轨迹上也是一样的道理,这也被称为隧道视线理论。
飞行员在五边对准下滑点来保持下滑轨迹就是基于这样的原因,这时飞行员通过调节油门维持飞机能量的总体平衡来维持飞机的匀速直线运动。进入拉平阶段后,随着我们需要下滑轨迹的下滑角减小,飞机势能提供的能量相应减少,同时油门提供的能量也是逐渐减少,所以飞机速度也就不可避免的减小,这就导致我们需要的升力增量只能来自飞机迎角的增加,这里就需要给增加迎角的杆量一个既定向又定量的目标来实现我们想要的轨迹!在这方面视锥细胞所负责的主视线相对于视杆细胞所负责的余光视线有着明显的优势,由余光为主转变为主视线为主从而及时、有效的发现飞机运动趋势的微小变化,即能有效解决下降率形成后再感知并应对的被动,又能以清晰、确定的瞄准点为飞机的垂直和水平运动提供定向、定量的操作指引,从而有效避免操纵过量、不足及推拉杆和“炒菜”的“S”型轨迹现象!实现飞机着陆过程中轨迹控制的实时、有效,确保着陆这一飞行运行中最大的风险可控。
进近着陆阶段是飞行安全的关键环节,也是风险最集中、操纵要求最高的阶段。从判断离地高度,到判断感觉下降率,再到判断飞机运动轨迹,不仅是操纵方法的演进,更是安全理念、技术标准和管理水平的提升。需要特别指出的是这三种方法并不是非此即彼的绝对排斥关系,而是互帮互助的有机整体,需要飞行员根据飞机情况、自身经验、身体条件、环境要素等等具体情况选用其中之一为主,以适当的比例分配注意力,才能实现想要的安全目标!作为飞行员,只有严守规章底线、适当注意力分配、强化情景意识、精进操纵技术、坚持科学方法,才能牢牢守住安全底线,以实际行动践行民航安全工作要求,为民航事业高质量发展贡献坚实力量。
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