客机驾驶探秘3.3 起飞离地

当飞机速度不断增加,PFD中左侧的速度条中会出现一个叫speed trend vector的绿色箭头,

它表示现在飞机速度的加速度,箭头向上表明飞机处于加速状态,向下表明处于减速状态,
箭头指向的速度为10秒以后的飞机速度预测值。
飞行员通过观察speed trend vector就能知道今后飞机的速度趋向,这尤其在起飞和降落阶段对驾驶非常有帮助。

飞机速度超过45节以后,可以看到speed trend箭头快速上升,飞机速度越来越快,
加速度在速度达到V1时达到最大值。

由于飞机处于FD(Flight Director)模式,在PFD中央自己飞机的标示上方会出现一个紫色FD指令条,
指示按照航路为了达到设定好的速度高度和航向,飞行计算机计算出当前飞机应该所处于的姿态。
飞行员应该按照FD指令条的显示,控制操纵舵或者手柄来抬机头压机头或者左右盘旋,使飞机去对准指令条,飞机就会忠实按飞行计划航行。
下图为波音737的PFD显示器示意图,紫色类似倒写的V字的那个标示就是FD指令条(flight director command bar),下面白色的倒V字型标示代表自己飞机,在下图中飞机需要执行拉起+8度抬头的操作。

而空中客车的显示如下所示,Flight Path Director (FPD)线是计算机所给出的指令,Flight Path Vector (FPV)表明飞机处于的方位,飞行员要控制飞机使FPV处于FPD的中心。

是不是也许你会觉得驾驶飞机有点象玩电子游戏?当然事情没有那么简单。由于各种传感器或者系统的故障,计算机有可能会给出错误的指令,所以飞行员一定要时刻监视各种仪表,注意检查计算机发出的指令是否正确,而不能不加分析的盲目执行计算机的指令。

在滑行阶段,计算机的俯仰指示会一直停留在水平-10度的位置上,而当速度到达60节以后,FD指示条会移动到+15度位置,但因为还未达到Vr所以此时还不能拉杆抬起机头。

速度达到80节后,一直在观察仪表的副驾驶会报告"80",而机长仍要左手向前轻压操纵舵,双脚控制脚舵使飞机维持在跑道中央滑行。通过脚舵可以控制前轮做左右7度(波音737的数据)方向转向,因此在起飞和降落阶段的方向微调使用脚舵足够了。在地面上计算机也还不能给出水平方向上的指令,所以机长要目视外面跑道中央线,观察当前飞机是否偏离并不断调整方向。

当地面速度达到84节以后,PFD上的模式显示会变为"THR HLD,TO/GA,HDG SEL"显示,(下图中的4)

THR HLD说明发动机自动推力值被锁定,发动机将会以这个油门推力一直飞到飞机离地18秒或者飞到离地面高度400英尺,这之后才允许改变推力。THR HLD保证了起飞阶段对发动机不会因某种特殊原因突然降低油门,保障了飞机的安全性。

飞机继续加速达到了起飞决断速度V1,副驾驶继续报告"V1",据说发音的规则是当速度显示到离V1还有5节是开始发音,而当说完1的时候要速度刚好显示在V1出才行。
达到V1以后,飞机即使发生故障也不能再停车而要继续完成起飞动作,因此听到副驾驶的报告后,机长必须把一直放在发动机推力杆上的右手移动到操纵舵上开始两手操纵飞机起飞,或者放在扶手上。(这之前机长要时刻准备好万一发生意外时随时可以把发动机停下来,所以右手一直放在推力杆上。V1以后为了防止错误操作油门,因此把右手移开可以提高安全性。)

紧接着抬前轮速度Vr到了。副驾驶继续报告"Vr"。机长其实这时候也一直订着仪表,并不是等到副驾驶报告以后才进行操作,而是在飞机达到Vr速度的瞬间,也就是副驾驶报告Vr的同时,向后拉起操纵舵,使机头大概以每秒3度的速率抬升,把飞机拉起至PFD中FD指示条的+15度位置。因为这个动作的时机对于起飞滑行距离有很大的影响,稍微晚一些地面滑行的距离就会增大,所以在这里飞行员的操作一定要尽可能和Vr同时进行。

泰航的波音777前起落架离地的瞬间,上图由本人拍摄于日本名古屋中部国际机场。
我曾经在微博上问过一位飞777-300ER的国航机长砍砍而弹关于Vr,他告诉我全重起飞时其速度接近180节。


机长继续保持飞机抬头姿态,与FD指示条保持一致,很快地就达到了V2速度,副驾驶再次报告"V2"。此时飞机的姿态是抬头15度俯仰角,而刚才还在跑道上滑行的位于机身下的主起落架也开始腾空离地,

机长的双脚也可以离开脚舵,这之后的操纵就主要靠操纵舵或者操纵杆,按照FD指示的方向,上下左右平滑的驾驶飞机了。

东方航空公司的空中客机A330-200起飞离地,上图由本人拍摄于日本关西国际机场。

飞机在起飞和着落过程中对飞行安全影响最大的外界因素之一就是侧风。
侧风会使飞机的航迹偏离跑道中心线,在发生风切变(即风速在水平和垂直方向的突然变化,Wind shear)严重时造成飞机冲出跑道,机毁人亡的重大事故。
比较著名的因为风切变的事故包括:
1985年,美国达美航空191号班机于达拉斯-沃斯堡国际机场坠毁,造成137人死亡。
2001年,美国航空587号班机在空中突然失速,冲进纽约一个居民区,造成265人死亡。
2009年3月23日,联邦快递80号班机在日本成田国际机场降落时,因风切变坠毁,2名驾驶员遇难。
因而飞行员必须调整飞机的航向迎向侧风一定的角度,才能使飞机不致偏离跑道中心,
当侧风的风速大过一定速度时,则不能起降。

一般来说开始滑跑以后,以左侧风为例,飞行员采用cross control(侧滑法),
轻踩左脚舵,机头略朝向下风(右侧),以抵抗左侧风的风标效应;
同时左侧风使两翼产生的升力不平衡,左翼升力大,右翼升力小,为保持平衡,飞行员向左压操纵盘,控制减小左翼的升力。
因此总体上两翼升力同等,飞机基本处于平衡稳定状态,同时机首基本正对跑道中央。

下图为在右侧风情况下侧滑法操纵的说明,因此操纵方法和飞机姿态与上述相反。

但这无非是理想状态下的操作,现实中风速风向都是无时不刻变化着的,
飞行员要根据天气情况随机应变,对各种风切变即时做出灵活反应。

近日去了一趟大阪国际机场,在32L跑道头观察飞机的起降时,
拍下了某航空公司喷气式客机波音777在左侧风下起飞的一组照片。

Vr速度之后,飞行员开始拉杆,飞机抬头,可以看到左侧机翼高于右侧机翼,
左侧的主起落架也比右侧更早的离地。
也许此时的风速超过了飞行员的预期,左侧机翼的升力超过右侧,
因此飞机的姿态与期待正好相反, 可以清晰地看到机体的倾斜(偏滑)和偏流。



飞机完全离陆后,飞行员使飞机从侧滑法修正过渡到偏流法修正,即放平舵和杆,
努力使机翼两侧保持水平,机首保持好修正偏流后的航向,保持正常上升梯度。




一连串的操作中,机身的前进方向一直维持在跑道的中心线上,即使发生了风切变以后也基本没有偏离。
职业飞行员的技术就是高啊。

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