B737起飞收襟翼阶段的机动裕度风险

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B737起飞收襟翼阶段的机动裕度风险

2023-11-08 19:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

 

全机动能力(full maneuver capability)

全机动能力(full maneuver capability)是B737飞机进行机动裕度保护的一个重要概念。这一概念贯穿于B737飞机所有的飞行阶段。B737飞机的气动性能设计和飞行程序设计能够保证飞机在绝大多数情况下都具备全机动能力。

所谓“全机动能力”是指飞机具备1.3g 或40 度坡度(25 度坡度和15 度意外裕度)到抖杆的最小裕度。

“足够的机动能力”(adequate maneuver capability)。

在某些飞行阶段,飞机是不具备“全机动能力”的。手册使用“足够的机动裕度”一词进行描述。

所谓“足够的机动能力”在训练手册里并没有给出直接的定义。但是凡是涉及到“足够的机动能力”这个词的地方,大都伴以“或30 度坡度(15 度坡度和15 度裕度)”这样的描述。

所以可以认为,“足够的机动能力”基本等同于飞机具备1g 或30 度坡度(15 度坡度和15 度裕度)到抖杆的最小裕度。

判断飞机当前的速度、姿态和构型下的机动裕度,是B737飞行员的一项基本技能。下面就介绍一个典型的机动裕度保护操作。

襟翼1位收向UP位时的机动裕度

按照B737的起飞收襟翼计划,到达当前襟翼机动速度且有增速趋势后,可以收下一个襟翼。在收襟翼过程中,绝大多数情况飞机都具备“全机动能力”。唯独襟翼1位向UP位收上时例外。

下图描述了这一过程中飞机的机动能力。横轴为速度,纵轴为机动裕度。

这张图表可以从两个方面进行解读:

(1)襟翼不变的情况下,随着速度的增加,飞机的机动裕度也会增加。

(2)当襟翼收向上一个位置后,升力减小。这会导致飞机的机动裕度突然下降。

襟翼5收向襟翼1时,机动裕度降低,失速速度增大,但是幅度不大。(下图)

襟翼1收向UP位时,机动裕度降低明显,失速速度大幅增加。

 

襟翼1位向UP收上的过程不具备“全机动能力”

当飞机到达襟翼机动速度,由襟翼1收向UP位。此时的飞机机动裕度会大幅度下降至全机动能力(40度坡度)以下,但是仍然具备30度以上的坡度能力。

如果飞机以直线飞行的状态将襟翼1收向UP位,那么机动裕度是有保障的。按上图的显示,此时飞机至少还具备30度坡度至抖杆的机动裕度。

如果飞机正在以25度(HDG SEL)或30度(LNAV)坡度转弯,那么飞机就只有不超过10度的机动裕度了。

某些不利因素会降低飞机的机动裕度:

(1)防冰

“术语‘减小的机动裕度’如果用于防冰系统,意思是失速警告逻辑把抖杆调整到较低的迎角。这将产生较大的抖杆速度和较高的最小机动速度。使用防冰系统不会影响襟翼收/放速度,由此,机动裕度减小。”

---《B737机组训练手册》

“波音已证明以下飞行条件可能导致干扰性抖杆事件:

2. 起飞后或复飞时,如果发动机防冰接通或离地后接通大翼防冰,襟翼从 1 收至全部收上的收襟翼机动过程中.”

----《波音飞行机组操作手册通告BEJ-35 R1》

(2)前缘襟翼过渡灯亮

与防冰接通时的情况类似,当琥珀色的前缘襟翼过渡灯亮时,飞机也会自动提高失速逻辑。

(3)颠簸

严重颠簸会导致飞机的载荷因数瞬间增加。载荷因数增加会导致失速速度提高。这也是我们通常所见的严重颠簸触发瞬间抖杆的原因。

(4)顺风分量增加

离场转弯过程中,顺风分量增加会导致飞机增速困难,机动裕度恢复缓慢。(例如,起飞左侧风,离场向右转弯。)

典型的触发过程

当转弯、襟翼1收UP以及上述不利因素叠加在一起时,就可能触发意外的抖杆。这个问题不止一次在航班中出现过。

多数案例中,收襟翼抖杆的触发过程是这样的:

(1)起飞后飞机按离场程序进入大角度转弯,坡度保持在25或30度。

(2)速度达到襟翼1机动速度后,机组立刻将襟翼收上。

(3)转弯后半段顺风分量增加,空速上升缓慢。

(4)较严重的颠簸、乱流或尾流作为“最后一根稻草”登场。

飞机载荷因数瞬间增大,失速速度提高。

(5)颠簸、乱流或尾流导致姿态和空速波动,触发失速警告抖杆。

 

如何规避这一风险

上述五各环节中,我们只要打断的任意一环,都可以避免“收襟翼抖杆”现象。

(1)减小坡度

如果横滚选用LNAV方式,AFDS会使用30度坡度进行大角度的离场转弯。机组可以采用人工操纵或者HDG SEL方式进行干预。

当发现失速迎角指示器(小耙子)距离指引杆很近时(下图),减小坡度至15度。这样可以保证飞机具备15度的意外裕度。

“收襟翼过程中,应该在达到当前襟翼位置的机动速度时开始选择下一个襟翼位置。因此,当选择了新的襟翼位置时,空速小于该襟翼位置的机动速度。由于这个原因,当选择下一个襟翼位置时,空速应该增加。在收襟翼过程中,襟翼收上速度提供至少足够的机动能力或30 度坡度(15度坡度角和15 度裕度)到抖杆。”

----《B737机组训练手册》

编者注:结合上下句的语境分析,笔者认为粗体字中的“襟翼收上速度”一词,应当是“襟翼收上时的速度”之误。苦于手头没有英文版的《737机组训练手册》无从证实,暂且存疑。如果哪位有英文原文还望不吝赐教。谢谢。

(2)延迟收襟翼

对于某些离场程序来说,使用15度坡度转弯,会产生十分不利的影响。因为15度坡度转弯无法达到程序要求的“3度每秒”的转弯速率。这个问题在地形复杂,需要严格控制离场航迹的机场显得尤为棘手。

另外一种解决方案是延迟收襟翼。

当速度达到襟翼1机动速度时,继续增速10-15节,然后再将襟翼收至UP位。这样收襟翼全过程就都具备“全机动能力”了。

(3)顺风增加时,“打时间差”。

我们需要明确这样一个概念:

顺风不会导致增速困难。

顺风分量增加才会导致增速缓慢。

顺风不可能无限制的增加。顺风分量切变再大,也注定只是几秒钟的短暂过程。我们可以选择避开这个时间段收襟翼。

首先,要确认速度稳定的超过襟翼1机动速度,再将襟翼收上。

某些机队规定,指示速度趋势的绿箭头达到下一个襟翼机动速度后才可以收下一个襟翼。这也不失为一个良好的预防措施。

其次,确认风向风速基本稳定后,再将襟翼收上,但最迟不应当晚于襟翼收上的机动速度。

再次,如果有必要,可以考虑取消减推力爬升设置。

 

(4)如果遇到严重的颠簸、乱流或尾流,立刻减小坡度。

爬升过载、颠簸和转弯坡度都会增加的飞机的载荷因数。载荷因数瞬间增大,失速速度也随之增大。

上述因素中,只有转弯坡度是受机组控制的因素。减小转弯坡度可以降低飞机总的载荷因数,进而降低失速速度。

(5)尽量利用自动飞行系统。

颠簸、乱流或尾流会对速度和姿态带来较大幅度的扰动。尽早接通自动飞行系统,能够减轻机组工作负荷。机组的精力解放出来,才能进行更全面的监控和趋势预判。

例如(3)所讲的“打时间差”的方法,需要机组发现问题、分析情况、预判趋势,然后采取措施。很难想象人工飞行方式下,机组能够在几秒中内完成上述步骤。

机组认为必要时,可以再次断开自动驾驶,以人工操纵干预飞行状态。

优劣分析

综上所述,收襟翼过程中遇到机动裕度不足,主要的处置手段就是“减小坡度”和“延迟收襟翼”两种。

“减小坡度”的优点在于,减小阻力、减小飞机总的载荷因数。

“减小坡度”的缺点在于,转弯角速度小,飞机机动能力受限制。

“延迟收襟翼”的优点在于,增大机动裕度,确保收襟翼全程具备“全机动能力”。

“延迟收襟翼”的缺点在于,阻力增大。而且顺风切变完成后,通常伴随着空速的快速、大幅上涨,空速容易超过襟翼标牌速度。

诸如“擦机尾”、“推力裕度”和“收襟翼抖杆”这类问题处置起来难度不大。它们最可怕的地方在于很多人不知道它们的存在。

在写作过程中,笔者也尽可能侧重于原理、诱因和现象的描述。

只要你知道这个问题存在,清楚发生机理,解决方案未必有一定之规。就像小平同志说的:“黑猫白猫,抓住耗子就是好猫。”

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五一原打算多发几篇的。没想到上学习班老师留了一万多字的作业。这两天写得我是“一佛出世,二佛升天”。这篇是勉强凑出来的。因为赶时间,所以通篇的逻辑条理不太顺,只能对大家说抱歉了。有机会我会重新修改再发一遍的。

图还是一如既往的大,建议大家在有WIFI的地方打开。但如果你已经看到本行提示,说明你已经全都打开了。:B

本篇与《高空推力裕度保护》算是个姊妹篇吧。都是从几年前的一篇大的课件中截取出来的,后面还会有大概三四篇。《擦机尾》和《高空推力裕度》发布后,很多前辈和同行参与讨论。笔者获益匪浅,在此摘录一二。

(1)诸如乌兰巴托这样的下坡跑道,不能单纯参考地平仪姿态保护尾撬。

(2)侧风起飞过程中,侧滑带来的额外阻力也是“抬头不离地”的诱因之一。

(3)学员过分担心“阴影区擦机尾”可能会出现带杆停顿。这会导致减震支柱二次压缩。



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