旅客機の操縦探秘3.3 離陸昇空
航空機の速度が増加し続けると、PFDの左側の速度帯に「speed trend vector」と呼ばれる緑色の矢印が現れます。
これは現在の航空機の加速度を示しており、矢印が上向きは加速状態、下向きは減速状態を表しています。
矢印が指し示す速度は、10秒後の航空機の速度予測値です。
パイロットはこのspeed trend vectorを観察することで、将来の速度の趋向を知ることができ、これは特に離陸と着陸の段階において運航に非常に役立ちます。
航空機の速度が45ノットを超えると、speed trendの矢印が急速に上昇し、機体の速度はますます速くなります。 加速度はV1速度に達した時点で最大値となります。
航空機がFD(フライトディレクター)モードにあるため、PFD中央の自機記号の上に紫色のFD指令バーが表示されます。
これは、設定された速度、高度、針路を達成するために、フライトコンピュータが計算した現在の機体がとるべき姿勢を指示するものです。
パイロットはFD指令バーの表示に従って、操縦桿またはスロットルを操作して機首を上げ下げしたり、左右に旋回させたりして、機体を指令バーに合わせます。そうすれば、機体はフライトプランに忠実に従って航行します。
下図はボーイング737のPFD表示の概略図です。紫色の逆さV字のようなマークがFD指令バー(flight director command bar)で、その下の白い逆V字のマークが自機を表します。下図では、パイロットは機首を上げて+8度の姿勢をとる操作を行う必要があります。
一方、エアバス機の表示は以下の通りです。Flight Path Director (FPD)ラインはコンピュータが出した指令を表し、Flight Path Vector (FPV)は航空機の現在位置ベクトルを示します。パイロットはFPVがFPDの中心にくるように機体を操作します。
航空機の操縦は、まるでビデオゲームのようだと感じるかもしれませんか?もちろん、事はそれほど単純ではありません。様々なセンサーやシステムの故障により、コンピュータが誤った指示を出す可能性があるため、パイロットは常に各種計器を監視し、コンピュータの発する指示が正しいかどうかを確認し、分析なしにコンピュータの指示を盲目的に実行してはなりません。
地上滑走段階では、コンピュータのピッチ指示は常に水平-10度の位置に留まりますが、速度が60ノットに達すると、FD指令バーは+15度の位置に移動します。しかし、まだVrに達していないため、この時点ではまだ操縦桿を引いて機首を上げることはできません。
速度が80ノットに達すると、常に計器を観察している副操縦士は「80」と報告し、機長は左手で操縦桿を前に軽く押し付け、両足でラダーペダルを操作して航空機を滑走路の中央に維持し続けます。ラダーペダルは前輪を左右7度(ボーイング737の数値)転回させるように制御できるため、離陸と着陸の段階での方向の微調整にはラダーペダルで十分です。地上ではコンピュータも水平方向の指示を出すことができないため、機長は目視で滑走路のセンターラインを確認し、現在の航空機が逸脱していないかを観察し、絶えず方向を修正する必要があります。
対地速度が84ノットに達すると、PFD上のモード表示は「THR HLD、TO/GA、HDG SEL」に変化します(下図の4)。
THR HLDはエンジンの自動推力値がロックされたことを示しており、エンジンはこのスラスト推力で航空機が離陸して18秒後、または地上高度400フィートに達するまで飛行し続け、その後でようやく推力の変更が許可されます。THR HLDは、離陸段階でエンジンが何らかの特別な原因により急にスロットルを減少させるのを防ぎ、航空機の安全性を保証します。
航空機は加速を続け、離陸決断速度V1に達すると、副操縦士は引き続き「V1」と報告します。発音の規則では、速度表示がV1のあと5ノットになった時に発音を開始し、発音が終わるまでには速度表示がちょうどV1になるようにすると言われています。 V1に達した後、航空機に故障が発生しても停止してはならず、離陸動作を完了し続けなければなりません。したがって、副操縦士の報告を聞いた後、機長はずっとエンジンスラストレバーに置いていた右手を操縦桿に移し、両手で航空機の離陸操作を開始するか、アームレストに置きます。(それまでは、万一の事故が発生した際にいつでもエンジンを停止できるように、機長は右手をスラストレバーに置いておく必要があります。V1後は誤操作を防ぐため、右手を離すことで安全性を高めることができます。)
間もなく、機首引き起こし速度Vrが到来します。副操縦士は引き続き「Vr」と報告します。機長は実際にはこの時も計器を見ており、副操縦士の報告を待ってから操作を行うのではなく、航空機がVr速度に達した瞬間、すなわち副操縦士がVrを報告すると同時に、操縦桿を後ろに引いて機首を引き起こし、機体を每秒約3度の割合で上げて、PFD内のFD指示バーの+15度の位置に引き上げます。この動作のタイミングは離陸滑走距離に大きな影響を与えるため、少しでも遅れると地上滑走距離が増大するため、ここでのパイロットの操作は可能な限りVrと同時に行う必要があります。
タイ国際航空のボーイング777が前脚が地を離れる瞬間。上の写真は私が日本の名古屋中部国際空港で撮影しました。
私は以前、Weiboで777-300ERを運航されている<a href=“http://weibo.com/kingoftheair"中国国際航空機長の砍砍而弹さんにVrについて尋ねたことがありますが、彼は満トー離陸の時、その速度は180ノットに近いと教えてくれました。
機長は機体の機首上げ姿勢を維持し、FD指示バーと一致させるよう保ち、すぐにV2速度に達し、副操縦士は再び「V2」と報告します。この時、航空機の姿勢は機首上げ15度のピッチ角であり、先ほどまで滑走路を滑走していた胴体下の主脚も離陸して浮き上がります。
機長の両足もラダーペダルを離れることができ、この後の操作は主に操縦桿またはサイドスティックに頼り、FD指示の方向に従って、上下左右に滑らかに航空機を操縦します。
中国東方航空のエアバスA330-200が離陸して地を離れる瞬間。上の写真は私が日本の関西国際空港で撮影しました。
航空機の離陸と着陸の過程において、飛行安全に最も大きな影響を与える外的要因の一つは横風です。 横風は航空機の航跡を滑走路の中心線から逸脱させ、風ウィンドシア(すなわち水平および垂直方向の風速の急激な変化、Wind shear)が発生した場合、深刻な時には航空機が滑走路をオーバーランし、機体が大破し、人命が失われる重大事故につながる可能性があります。 風ウィンドシアによる有名な事故には以下のようなものがあります: 1985年、アメリカン航空191便がダラス・フォートワース国際空港で墜落し、137人が死亡。 2001年、アメリカン航空587便が空中で突然失速し、ニューヨークの住宅地に突っ込み、265人が死亡。 2009年3月23日、フェデックス80便が日本の成田国際空港で着陸際、風ウィンドシアにより墜落し、2名のパイロットが死亡した。 したがって、パイロットは航空機の針路を横風に対してある角度向けに調整し、航空機が滑走路の中心線から逸脱しないようにする必要があります。 横風の風速が一定の速度を超えると、離着陸はできません。
一般的に、滑走開始後、左側の横風を例にすると、パイロットはクロスコントロール(側滑法)を採用します。 左ラダーペダルを軽く踏み、機首を少し風下(右側)に向け、左側の横風の風見効果(ウェザーコック効果)に抵抗します; 同時に、左側の横風が両翼の揚力を不均衡にし、左翼の揚力が大きく、右翼の揚力が小さくなるため、バランスを保つために、パイロットは操縦輪を左に押し、左翼の揚力を減らすように制御します。 そのため、全体として両翼の揚力は等しくなり、航空機は基本的に平衡安定状態にあり、同時に機首は基本的に滑走路の中央に対しています。
下図は右側の横風情况下における側滑法操縦の説明であるため、操縦方法と航空機の姿勢は上記と逆になります。
しかし、これはあくまで理想的な状態での操作であり、現実には風速・風向は刻一刻と変化しています。 パイロットは天候状況に応じて即興で対応し、様々な風ウィンドシアに対して柔軟かつ即座に反応する必要があります。
先日、大阪国際空港に行き、32L滑走路の先頭で航空機の離着陸を観察している際に、 ある航空会社のジェット旅客機ボーイング777が左側の横風の中で離陸する一連の写真を撮影しました。
Vr速度の後、パイロットが操縦桿を引き、機体の機首が上がると、左側の翼が右側の翼より高くなっているのが見えます。
左側の主脚も右側よりも早く地を離れています。
おそらくこの時の風速がパイロットの予想を超えており、左翼の揚力が右翼を上回ったため、
航空機の姿勢は期待とは正反対になり、機体の傾斜(偏滑)と偏流がはっきりと見て取れます。
航空機が完全に離陸した後、パイロットは側滑法修正から偏流法修正へと移行します。つまり、エルロンとラダーを水平に戻し、
両翼の水平を保ち、機首を修正した偏流後の針路に維持し、正常な上昇グラデーションを保つように努めます。
一連の操作において、機体の進行方向はずっと滑走路の中心線上に維持されており、風ウィンドシアが発生した後も基本的に逸脱していません。 プロパイロットの技術は本当に素晴らしい。
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完