起飛與著陸中的滑水現(xiàn)象、側風影響及機組訓練

起飛與著陸中的滑水現(xiàn)象 側風影起飛與著陸中的滑水現(xiàn)象 側風影 響及機組訓練響及機組訓練 大雨和側風的不利氣象條件給減速停機帶來許多問題 在這種 情況下如果因飛機故障要求中斷起飛或著陸接地后將飛機停住 而不沖出或偏離跑道對機組來說是一種挑戰(zhàn) 近幾年的研究成果和技術改進使這類問題有所緩解 但問題仍 然存在 有關在濕跑道上高速著陸或中斷起飛而沖出跑道的事 故和事故征候每年都還發(fā)生 導致高速著陸和中斷起飛時發(fā)生 事故的因素是非常相似的 一 沖出跑道事故不斷發(fā)生 波音公司最近一份研究報告表明 在 30 年的噴氣機運輸中與中 斷起飛有關的沖出跑道事故有 48 起 死亡 400 多人 另外還有 28 起嚴重的事故征候 同時報告還指出 在沖出跑道的事故率 方面至今還沒有明顯的改善 噴氣機運輸事故統(tǒng)計表明 3000 次起飛中有一次中斷起飛 大約 有 1 3 的中斷起飛是不成功的 導致嚴重的沖出跑道事故或事 故征候 按照這一比率 每年的 1500 萬次起飛中至少會出現(xiàn) 5 起中斷起飛沖出跑道事故或事故征候 一些研究報告指出過去發(fā)生的中斷起飛沖出跑道的事故和事故 征候中有 80 是可以避免的 當飛機在跑道上快速加速時 飛 行員在駕駛艙這樣緊張的環(huán)境中做出中斷起飛的決定不象事后 經(jīng)仔細研究分析做出的決定那樣可靠 波音公司的研究表明 大約 74 的中斷起飛是與發(fā)動機毫無關 系的 雖然在模擬機訓練中 中斷起飛通常都用因發(fā)動機異常 情況來模擬 但是實際只有 26 的中斷起飛是因發(fā)動機情況異 常 繼之還有 24 因輪胎 起落架支柱故障 13 因飛機構形不 正確 其余的造成中斷起飛的還有鳥擊 機組配合等其他原因 及時地把對飛機的操縱權從副駕駛手里轉到機長手里 對中斷 起飛的決策是十分重要的 研究得出的結論是大多數(shù)中斷起飛沖出跑道事故是可以預防的 同時研究還指出 58 的事件發(fā)生 v1 以后 在這樣高的速度下 即使是在理想的氣象條件 要在剩余跑道上減速并停機也是有 問題的 研究報告還指出 1 3 沖出跑道事故的主要原因與跑 道面的濕滑有關 二 滑水現(xiàn)象 與滑水現(xiàn)象有關的因素為人們所認識大約僅 30 年的時間 在這 之前與濕跑道有關的事故被認為是飛行員的過錯 英國于 1956 年開展了最早的滑水現(xiàn)象的研究 這以后美國航空 航天局 nasa 也開展了許多這方面的研究 nasa 的研究發(fā)現(xiàn) 與滑水速度有直接關系的是輪胎的沖氣壓力 而不是輪胎的花 紋 nasa 的結論是輪胎沖氣壓力越高 滑水速度越大 現(xiàn)在 制造商已生產(chǎn)出更高壓力的輪胎 其他的技術改進 如 防滑剎車裝置和反推裝置的改進 使噴氣飛機在所有氣象條件 下的高速著陸性能有所改善 1 滑水現(xiàn)象原理 滑水現(xiàn)象很復雜 對這一現(xiàn)象的研究工作一直沒有停止 要完 整 詳細地解釋滑水現(xiàn)象原理是相當困難的 簡單地說滑水現(xiàn) 象是指 沖氣的飛機輪胎在有水 冰或融雪覆蓋的跑道上滾動 時 輪胎接地表面與道面之間會產(chǎn)生流體動壓力 隨著地速的 增加 這一動壓力也在增加 當達到某一臨界速度時 流體動 壓力等于飛機的重量 這時即達到滑水速度 當速度大于滑水 速度時 飛機輪胎將被流體動壓力完全抬離地面 由水膜支持 著 使輪胎在跑道的水面上產(chǎn)生滑動 造成方向控制困難 前 輪轉向失效和失去剎車 輪胎沖氣不足會直接影響滑水速度 每降低 2 3 磅壓力 滑水 速度將減小一節(jié) 造成輪胎沖氣不足的原因很多 當飛機從氣 溫很低的高度快速下降 航前檢查或維護不仔細等可能造成輪 胎的沖氣不足 2 滑水速度計算方法 滑水速度是可以預測或計算的 它可用兩個數(shù)字公式來表達 輪胎與地面的接觸壓力近似等于輪胎的充氣壓力 由此 用流 體動力學公式可導出兩個不同情況下的滑水速度公式 第一個 公式是表示輪胎旋轉減慢的情況 如飛機落地后減速和中斷起 飛的情況 滑水速度等于 9 倍的輪胎沖氣壓力平方根 這一 公式用于計算各種飛機的近似滑水速度已有很多年了 第二個公式適用于著陸接地時的情況 這時輪胎是在旋轉加速 過程中 滑水速度等于 7 7 倍的充氣壓力平方根 當跑道水深 大于輪胎紋理深度時 這個公式仍是適用的 假設輪胎的充氣壓力為 100 磅 用第一個公式計算 滑水速度 是 90 節(jié) 用第二個公式計算 滑水速度是 77 節(jié) 為了提高滑 水速度 防止滑水現(xiàn)象發(fā)生 大多數(shù)噴氣飛機主輪胎的充氣壓 力至少達到 150 200 磅 平方英寸 3 三類滑水現(xiàn)象 nasa 將滑水現(xiàn)象劃分為 3 類 1 動力滑水 dynamic hydroplaning 2 粘性滑水 viscous hydroplaning 3 橡膠復原滑水 revertedrubber hydroplaning 動力滑水的條件是跑道上的水深要達到 1 10 英寸以上 由于輪 胎與跑道間流體動壓力的作用使輪胎被抬離地面 輪胎由水膜 支持 粘性滑水發(fā)生在水膜非常薄 大約 1 1000 英寸 的情況 粘性 滑水速度比動力滑水速度低得多 橡膠復原滑水的條件是有一段長時間的抱輪剎車滑動過程 以 及橡膠復原和跑道表面濕滑 橡膠復原的作用就像是輪胎與跑 道之間密封條 使聚積在輪胎接地面里的水不能很快地排出 這部分水被加熱后產(chǎn)生蒸氣 蒸氣可以將輪胎抬離地面 從而 造成滑水現(xiàn)象 橡膠復原滑水現(xiàn)象會在跑道上留下一道白色的 痕跡 新的高性能的防滑剎車系統(tǒng)可以防止抱輪剎車時橡膠復 原滑水 三 側風的影響 在跑道有積水或融雪的同時再加上存在側風 這是一種最難控 制的情況 這種情況會嚴重減少輪胎與跑道的摩擦 容易造成 滑水現(xiàn)象 側風引起的側向力有推動飛機偏離跑道的趨勢 這 種側向力與側風速度的平方成正比 也就是說 10 節(jié)側風引起 的對飛機的側向力是 5 節(jié)側風的 4 倍 對著陸事故的回顧表明飛機偏出跑道的滑水事件遠多于沖出跑 道的事件 這大多與側風有關 近幾年中 許多有關沖出跑道 的滑水事故 如 1989 年在紐約拉瓜迪亞機場波音 737 發(fā)生的一 起事故 是因高速中斷起飛而引起的 nasa 正在支持 faa 開展 一項試驗 評估用硬泡沫延長跑道端頭區(qū)的作用 最近對航空 企業(yè)的調查表明 美國大約有 2 3 的民用機場有小于 1000 英尺 的跑道延伸區(qū) 四 機組訓練 為了預防滑水現(xiàn)象 減少飛機在起飛和著陸時的沖出或偏出跑 道事故 近年來采取了一些技術措施 如輪胎設計的改進 跑 道開槽技術和剎車力測量技術的應用 防滑剎車系統(tǒng)的應用和 改進等 這些技術改進和新技術應用在減少飛機的起飛和著陸 事故方面起到了良好的作用 但是事故統(tǒng)計表明 大多數(shù)的起 飛和著陸事故與機組行為有關 因此 要更好地解決這類事故 問題 必須要進一步研究飛行機組的行為 改進飛行機組的訓 練 由于起飛時的飛機構形與著陸時不同 飛行員的心理與思想準 備也不一樣 因此 中斷起飛后的減速停機與著陸時的減速停 機情況會有所不同 但就安全地減速停機這一目標來說兩者是 相同的 波音公司于 1991 年應用波音 737 飛行模擬器進行了飛行員行為 的研究 這項研究觀察了 24 名航線飛行員在中斷起飛各個階段 中的情況 模擬機模擬的意外情況包括 發(fā)動機故障 火警 系統(tǒng)故障指示和輪胎爆裂指示 根據(jù)研究結果 提出了如下幾 項訓練建議 1 要求機組更好地理解 v 速度的含意 2 必須強調正確的中斷起飛剎車技術 3 必須考核中斷起飛時對自動速度剎車的應用技術 4 訓練中對于輪胎爆裂和輪胎故障應有更多的注意 5 在進行中斷起飛的模擬機訓練時應引入非發(fā)動機故障的 其他意外事件 6 機長應作出繼續(xù)或中斷起飛的決定 必要時親自執(zhí)行中 斷起飛操縱 通過對飛行員的行為研究 波音公司制定出一項中斷起飛安全 訓練計劃 takeoff safety training aid 以下是這項計劃 比較重要的有關訓練和操縱建議的內容 1 高速時大聲報告 所有操作人員應采用大聲報告的方式 提醒機組已進入起飛滑跑的高速 高風險工作狀態(tài) 2 v1 時大聲報告 v1 時必須大聲報告 以便及時做出中斷 起飛的決定和采取措施 3 中斷起飛措施 在執(zhí)行中斷起飛機動時 每個操縱人員 應強調正確的指令和及時地應用減速力 同時 每個操縱人員 應采用標準的大聲報告用語 清楚地而不是含糊不清地宣布中 斷起飛的開始 4 中斷起飛自動剎車 如果飛機裝配有自動剎車系統(tǒng) 在 起飛滑跑前應將自動剎車開關設在中斷起飛的位置 5 起飛簡令 建議做起飛簡令 包括對中斷起飛的考慮 6 正確理解 v1 速度 在訓練計劃中要開展現(xiàn)狀噴氣運輸機 性能中 v1 速度的討論 并掌握正確運用 v1 速度概念的方法 7 濕滑跑道性能 在訓練計劃中每個操作人員應討論跑道 表面成分的影響 即在有跑道表面污染和不利氣象條件下各類 飛機的減速停機性能 8 反推性能 在訓練計劃中每個操作人員應討論反推和速 度剎車分別在干的和濕滑的跑道上的減速停機性能 9 平衡跑道中斷起飛 平衡跑道是指跑道長度等于某型飛 機所需的臨界跑道長度 在訓練計劃中應包括在這種跑道起飛 時 當速度接近或達到 v1 中斷起飛的情況下 每個操作人員以 最大努力減速停機的行為 10 警報 警告 系統(tǒng)異常 在訓練計劃中應訓練在低速或高 速工作狀態(tài)出現(xiàn)主警報或系統(tǒng)異常時機組的正確措施 11 輪胎故障 在訓練計劃中應訓練在高速中發(fā)生輪胎故障 時機組的正確措施 12 剎車技術 在訓練計劃中應包括正確的剎車技術和要求 達到最大減速停機性能時的腳踏力 13 中斷起飛時飛機控制的轉交 在訓練計劃中應強調在中 斷起飛過程中機組協(xié)作的重要性 除了波音公司開展的研究外 美國航空運輸協(xié)會 ata 和美國 宇航工業(yè)協(xié)會 aia 組成的一個研究小組最近向