客机驾驶探秘5.5 开始下降

在5.3节中总结标准仪表进场程序时提到,根据进场起始航路点的位置高度信息,飞行员再参考预达时间,耗油率,发动机性能,风力风向等因素,就可以设置下降过程中的发动机参数和下降率了。

比如KAIHO进场程序起始于位于太平洋里的ADDUM航路点,最低航路高度为10000英尺,为了能够从巡航高度降到ADDUM,通过FMS飞行管理计算机的计算,飞机需要从距离ADDUM西侧200公里处的地点就需要开始下降,

一般把这个点叫做下降顶点Top of Descent, 简称TOD或者T/D,可以在ND的地图模式里看到它的显示,如上图中的空中客车330中以一个带箭头的折线表示出来,地点位于CELLO和CHALK定位点之间。另外进场起始点被称作Bottom of Descent, 简称BOD。
再比如在波音777的ND中,T/D的地点直接被标注出来,由航路上的一个圆点来表示。

经过TOD以后,飞机就开始自动下降高度,整个航程的示意图如下所示。(这个图主要是解释每个飞行阶段时的自动油门设定模式,但用来解释整个飞行过程也挺合适,所以拿来借用一下。)


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关于下降过程,一定要知道的一点是,飞机不是靠压低升降舵,即压低机头使机体降低高度的;飞机是通过油门来控制飞机的下降坡度的。

飞机从平飞进入下降状态时,适当收一些油门,这样飞机会降低一些速度。根据升力和速度的正比关系,速度减少升力也就减少,因此升力就会小于重力,于是飞机就开始下降。飞机下降的时候,飞行的路线就不再是水平的,而是向下倾斜一个角度,此时机翼的仰角并没有改变,但飞机前进的方向改变了,从原先的往正前方变成往前方稍微偏下,因此机翼的攻角增大,升力也就增大,于是多出来的这部分攻角升力平衡了多出来的那部分重力,飞机的所有外力重新恢复平衡,进入一个匀速下降的状态中。

下降的时候飞机头是往下俯的,因为这个姿态对于推力要求非常小,很多时候飞机甚至可以将油门完全收光滑行,大家在坐飞机的时候应该会注意到在下降的开始阶段飞机会变得非常安静。可以把下降中的飞机姿态想象成下坡时的汽车,此时不用踩油门汽车也会稳定的下降,向下坡度大的话速度也就大,坡度小的话速度也就相对慢一些。现代飞机上的飞行管理计算机可以根据飞行员的要求很好地自动调整好油门和姿态。

一般来说飞行员可以设定两种下降方式,即维持一定速度或者维持一定坡度的下降方式,对应FMC的俯仰设置,也就是可以采用VNAV SPD(垂直导航速度模式)或者VNAV PTH(垂直导航航迹模式)模式。

VNAV SPD 下降中一般自动油门系统会保持慢车状态,而自动飞行操纵系统AFDS会控制保持FMC上的目标速度。

VNAV PTH下降中,飞行管理计算机FMC一般会控制飞机维持3度的下降坡度,在TOD和BOD之间的速度由计算机来自动控制。比如当飞机受到风的影响向上偏离了3度的坡度时,FMC会增加一些速度使飞机保持在原有坡度上。


上图为波音737的CDU画面,同在VNAV PTH状态下,下降开始时由巡航时的ACT ECON CRZ自动变为ACT ECON PATH DES模式,2L处显示出当前速度值为0.72马赫,280节,3L处显示出速度限制,因为行业规定在10000英尺以下飞行时的速度限制为250节,为了不超过这个限制,特意把速度限制设定在240节上。

为什么一般会采取3度的坡度来下降呢?这是因为3度的时候最适合于心算出高度和下降距离的关系,可以根据这个近似公式:
下降所需距离(海里)=飞行高度(英尺)/1000*3
很容易地估算出出来。
比如从巡航高度33000英尺的高度降落地面,飞行高度/1000*3就可以得到99海里(约190公里)的结果,因此飞机要从33000英尺即10公里高空降落下来,至少需要从目的地机场外的190公里处开始下降才行。

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