客機駕駛探秘3.3 起飛離地

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當飛機速度不斷增加,PFD中左側的速度條中會出現一個叫speed trend vector的綠色箭頭,

它表示現在飛機速度的加速度,箭頭向上表明飛機處於加速狀態,向下表明處於減速狀態,
箭頭指向的速度為10秒以後的飛機速度預測值。
飛行員通過觀察speed trend vector就能知道今後飛機的速度趨向,這尤其在起飛和降落階段對駕駛非常有幫助。

飛機速度超過45節以後,可以看到speed trend箭頭快速上升,飛機速度越來越快,
加速度在速度達到V1時達到最大值。

由於飛機處於FD(Flight Director)模式,在PFD中央自己飛機的標示上方會出現一個紫色FD指令條,
指示按照航路為了達到設定好的速度高度和航向,飛行計算機計算出當前飛機應該所處於的姿態。
飛行員應該按照FD指令條的顯示,控制操縱舵或者手柄來抬機頭壓機頭或者左右盤旋,使飛機去對準指令條,飛機就會忠實按飛航計劃航行。
下圖為波音737的PFD顯示器示意圖,紫色類似倒寫的V字的那個標示就是FD指令條(flight director command bar),下面白色的倒V字型標示代表自己飛機,在下圖中飛機需要執行拉起+8度抬頭的操作。

而空中客車的顯示如下所示,Flight Path Director (FPD)線是計算機所給出的指令,Flight Path Vector (FPV)表明飛機處於的方位,飛行員要控制飛機使FPV處於FPD的中心。

是不是也許你會覺得駕駛飛機有點象玩電子遊戲?當然事情沒有那麼簡單。由於各種感測器或者系統的故障,計算機有可能會給出錯誤的指令,所以飛行員一定要時刻監視各種儀器,注意檢查計算機發出的指令是否正確,而不能不加分析的盲目執行計算機的指令。


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在滑行階段,計算機的俯仰指示會一直停留在水平-10度的位置上,而當速度到達60節以後,FD指示條會移動到+15度位置,但因為還未達到Vr所以此時還不能拉杆抬起機頭。

速度達到80節後,一直在觀察儀器的副駕駛會報告"80",而機長仍要左手向前輕壓操縱舵,雙腳控制腳舵使飛機維持在跑道中央滑行。通過腳舵可以控制前輪做左右7度(波音737的數據)方向轉向,因此在起飛和降落階段的方向微調使用腳舵足夠了。在地面上計算機也還不能給出水平方向上的指令,所以機長要目視外面跑道中央線,觀察當前飛機是否偏離並不斷調整方向。

當地面速度達到84節以後,PFD上的模式顯示會變為"THR HLD,TO/GA,HDG SEL"顯示,(下圖中的4)

THR HLD說明發動機自動推力值被鎖定,發動機將會以這個油門推力一直飛到飛機離地18秒或者飛到離地面高度400英尺,這之後才允許改變推力。THR HLD保證了起飛階段對發動機不會因某種特殊原因突然降低油門,保障了飛機的安全性。

飛機繼續加速達到了起飛決斷速度V1,副駕駛繼續報告"V1",據說發音的規則是當速度顯示到離V1還有5節是開始發音,而當說完1的時候要速度剛好顯示在V1出才行。
達到V1以後,飛機即使發生故障也不能再停車而要繼續完成起飛動作,因此聽到副駕駛的報告後,機長必須把一直放在發動機推力杆上的右手移動到操縱舵上開始兩手操縱飛機起飛,或者放在扶手上。(這之前機長要時刻準備好萬一發生意外時隨時可以把發動機停下來,所以右手一直放在推力杆上。V1以後為了防止錯誤操作油門,因此把右手移開可以提高安全性。)

緊接著抬前輪速度Vr到了。副駕駛繼續報告"Vr"。機長其實這時候也一直訂著儀器,並不是等到副駕駛報告以後才進行操作,而是在飛機達到Vr速度的瞬間,也就是副駕駛報告Vr的同時,向後拉起操縱舵,使機頭大概以每秒3度的速率抬升,把飛機拉起至PFD中FD指示條的+15度位置。因為這個動作的時機對於起飛滑行距離有很大的影響,稍微晚一些地面滑行的距離就會增大,所以在這裡飛行員的操作一定要儘可能和Vr同時進行。

泰航的波音777前起落架離地的瞬間,上圖由本人拍攝於日本名古屋中部國際機場。
我曾經在微博上問過一位飛777-300ER的國航機長砍砍而彈關於Vr,他告訴我全重起飛時其速度接近180節。


機長繼續保持飛機抬頭姿態,與FD指示條保持一致,很快地就達到了V2速度,副駕駛再次報告"V2"。此時飛機的姿態是抬頭15度俯仰角,而剛才還在跑道上滑行的位於機身下的主起落架也開始騰空離地,

機長的雙腳也可以離開腳舵,這之後的操縱就主要靠操縱舵或者操縱杆,按照FD指示的方向,上下左右平滑的駕駛飛機了。

東方航空公司的空中客機A330-200起飛離地,上圖由本人拍攝於日本關西國際機場。

飛機在起飛和著落過程中對飛行安全影響最大的外界因素之一就是側風。
側風會使飛機的航跡偏離跑道中心線,在發生風切變(即風速在水平和垂直方向的突然變化,Wind shear)嚴重時造成飛機衝出跑道,機毀人亡的重大事故。
比較著名的因為風切變的事故包括:
1985年,美國達美航空191號班機於達拉斯-沃斯堡國際機場墜毀,造成137人死亡。
2001年,美國航空587號班機在空中突然失速,衝進紐約一個居民區,造成265人死亡。
2009年3月23日,聯邦快遞80號班機在日本成田國際機場降落時,因風切變墜毀,2名駕駛員遇難。
因而飛行員必須調整飛機的航向迎向側風一定的角度,才能使飛機不致偏離跑道中心,
當側風的風速大過一定速度時,則不能起降。

一般來說開始滑跑以後,以左側風為例,飛行員採用cross control(側滑法),
輕踩左腳舵,機頭略朝向下風(右側),以抵抗左側風的風標效應;
同時左側風使兩翼產生的升力不平衡,左翼升力大,右翼升力小,為保持平衡,飛行員向左壓操縱盤,控制減小左翼的升力。
因此總體上兩翼升力同等,飛機基本處於平衡穩定狀態,同時機首基本正對跑道中央。

下圖為在右側風情況下側滑法操縱的說明,因此操縱方法和飛機姿態與上述相反。

但這無非是理想狀態下的操作,現實中風速風向都是無時不刻變化著的,
飛行員要根據天氣情況隨機應變,對各種風切變即時做出靈活反應。

近日去了一趟大阪國際機場,在32L跑道頭觀察飛機的起降時,
拍下了某航空公司噴射式客機波音777在左側風下起飛的一組照片。

Vr速度之後,飛行員開始拉杆,飛機抬頭,可以看到左側機翼高於右側機翼,
左側的主起落架也比右側更早的離地。
也許此時的風速超過了飛行員的預期,左側機翼的升力超過右側,
因此飛機的姿態與期待正好相反, 可以清晰地看到機體的傾斜(偏滑)和偏流。



飛機完全離陸後,飛行員使飛機從側滑法修正過渡到偏流法修正,即放平舵和杆,
努力使機翼兩側保持水平,機首保持好修正偏流後的航向,保持正常上升梯度。




一連串的操作中,機身的前進方向一直維持在跑道的中心線上,即使發生了風切變以後也基本沒有偏離。
職業飛行員的技術就是高啊。

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