关于空速不可靠的探讨

  作者/岑明辉  注:该文中涉及的机型技术问题均以B737NG机型为例。   前言:

  作者/岑明辉

  注:该文中涉及的机型技术问题均以B737NG机型为例。

  前言:

  2009年6月1日,法航一架载有228人的A330客机在大西洋上空坠毁。该客机由于一系列的原因进入复杂状态坠入大西洋解体,进入复杂状态的原因是由于飞机在雷暴的恶劣天气下空速指示失效且由于机组判断和处置失误导致飞机失控。该事件是由于一些列的事故链导致的,但是空速不可靠对飞行安全的影响不言而喻。因此,我们有必要对空速不可靠的原理、现象以及处置进行探讨。

关于空速不可靠的探讨

  空速的原理:

 

  以下为空速的计算公式:

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  其中,P0是全压,由皮托管或空速管探测;P是静压,由静压管探测。

  飞机的空速数据来自于大气数据系统,对于B737NG机型而言,主要来自于大气数据惯性基准组件ADIRU和皮托管和静压管的数据,通过ADIRU进行计算。

 

  B737NG机型空速探测原理图:

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  机长和副驾驶的皮托管和静压管探测到的数据经由大气数据模块(ADM)处理,再经过大气数据惯性基准组件(ADIRU)计算后得到空速数据。相关数据再通过DEU转换后,最后由机长和副驾驶的空速表显示出来。备用空速表的数据来源于备用皮托管和备用静压管,相关数据直接传输到备用空速表。

 

  B737NG机型空速显示模型:

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  上述模块中,皮托管静压系统和大气数据惯性基准系统是核心。皮托管静压系统探测空气动力数据,ADIRU计算空速值。

  空速不可靠的原因:

  由上述空速的原理可知,空速不可靠指示可能由皮托-静压系统(一个或多个)阻塞或冻结,或雷达罩严重损坏或飞脱而导致,这是比较常见的原因。此外,如ADIRU或ADM失效,也可能导致空速不可靠,但除了空速不可靠外,也会导致一些列其他的故障。

  当皮托探头的冲压空气进口阻塞后,探头压力在排水口释放,空速缓慢掉到零。

 

  如冲压空气进口与探头排水口都阻塞,陷于系统内部的压力便呈现无规律的反应。扩张时压力增大,压缩时减小或保持恒定。不论哪种情况空速指示都不正常。这也就意味着爬升时指示空速增加,下降时减小,或巡航时指示空速无法预测。

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  由上图可知,空速表的数据来源由皮托管和静压管共同合成的数据,高度表和升降速度表的数据主要来自于静压管。因此,如皮托管堵塞,将会导致空速不可靠;如静压管堵塞,将会导致空速和高度不可靠,连V/S可能也是不可靠的。

  空速不可靠的现象:

  按照QRH的说明,空速指示异常可能表现为以下情况:

  ü 无法预测指示空速

  ü 速度/姿态信息与俯仰不一致

  ü 速度失效旗(SPD failure flag)

  ü 速度限制失效旗(SPD LIM failure flag)

  ü 空速不一致提示(IAS DISAGREE alert)

  ü 迎角不一致提示(AOA DISAGREE alert)

  ü 空速显示空白或波动

  ü 机长和副驾驶的空速显示产生不正常变动

  ü 雷达天线罩损坏或缺损

  ü 超速警告

  ü 同时发生超速和失速警告

  注意,以上现象仅作为判断空速不可靠的参考。这些现象除了空速不一致外,都是不充分不必要条件,空速不可靠需要依据飞机的状态与空速的关系以及飞行阶段的特点综合判断。

  判断和决策:

 

  飞机的俯仰姿态与当前飞行阶段、高度、以及推力和重量不一致时或有噪音或/和低频抖振时可能发生空速不可靠。机组应熟悉飞机姿态及推力调定值和空速的关系,及早判断和控制好飞机状态。迅速完成《空速不可靠》检查单记忆项目。

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  由上图可知,三套空速指示的数据来源、计算模块和显示终端都是相互独立的,也就是说,三套空速指示全部失效的几率是很低的。因此,判断清楚不可靠的空速表和了解可靠的仪表是很重要的,在飞行中要避免使用不可靠的仪表并参考可靠的仪表进行飞行。

  如执行检查单后可判断清楚不可靠的空速表,则在剩余的飞行阶段使用最可靠的空速表进行飞行;如不能判定不可靠的空速表,则机组可参考飞行中性能章节关于空速不可靠的性能数据作为油门和俯仰的参考。

  如果出现空速不可靠的情况,飞行机组应该熟悉各飞行阶段大致的俯仰姿态和推力设定。可在正常飞行中通过注意俯仰姿态和推力设置来达到熟知的目的。在保持某一空速或马赫速时如果飞机出现明显不同于正常的姿态变化飞行机组应注意空速可能出现了问题。

  如果机组意识到此故障,即使没有有效的空速信息帮助也能安全地飞行,并且难度很小。只有熟悉姿态、推力调定和空速之间的内部关系才能及早识别出错误的空速指示。发现问题过晚会导致飞机失去控制。

 

  了解一般情况下飞机姿态和推力的对应关系对及时发现并处置空速不可靠至关重要。PI章节的空速不可靠/穿越颠簸气流的数据作为空速不可靠的处置依据,我们应了解其典型的姿态和推力数据,并在飞行中加以总结,这对于我们尽快发现空速不可靠是很重要的。以下数据以CFM56-7B24 LB FAA CATC/N为例:

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  尽快控制飞机的状态——记忆项目:

 

  发生空速不可靠后要尽快控制飞机的状态,这是处置任何异常情况的前提条件,也是空速不可靠检查单记忆项的目的和精髓。

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  该记忆项目与旧版本检查单的记忆项目有所不同,断开自动驾驶、自动油门以及F/D的目的是人工控制飞行状态并避免不必要或不可靠的参考。由于需要尽快控制住飞机的状态,所以波音推荐了一个目标的姿态和推力。

  如何判断可靠的参数:

  控制住飞机状态后需要尽快判断清楚不可靠的空速和可靠的参数,处理空速不可靠的基础就是识别并使用可靠的参数进行飞行。

 

  因为机长、副驾驶的空速表以及备用空速表的探测、计算和显示都是独立的,因此三个空速表同时失效且失效的程度都一样的几率是很小的。

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  如怀疑空速不可靠,以下仪表可能是可靠的(因空速表使用大气数据系统,而以下系统的数据源不同):

  ? 姿态(来源于惯导)

  ? N1(来源于FMS/EEC)

  ? 地速(来源于IRS或GPS)

  ? 无线电高度(来源于无线电系统)

  注:FPV和PLI可能是不可靠的。

  新版空速不可靠检查单的逻辑:

  1.断开自动系统

  自动驾驶、自动油门和飞机指引可能会依据错误的信号进行反应,因此必须断开自动系统。

  2. 使用记忆项目推荐的姿态和推力设置,稳定住飞机状态

  按照推荐的参数尽快稳定住飞机状态。在爬升或巡航时适当调整记忆的俯仰姿态和推力调定值来稳定飞机。如果在下降,飞机需改平且使用巡航调定值。

  3. 综合参考各类信息,判断可靠的空速

  地速根据GPS或IRS信号推算而来,较为可靠,可以在知道风量的情况下与指示空速相比较。FPV、PLI和AOA等指示可能是不可靠的。

  4. 设置俯仰姿态和推力

  根据列表调整俯仰和推力调定值后,显示的指示空速可以与列表中的预计空速相比较。

  5. 是否可确定出可靠空速:

  如可以,在剩余飞行阶段使用可靠空速飞行;恢复可靠一侧的自动驾驶和飞行指引。注:自动油门不可恢复。

  如不可以,使用PI章节不可靠空速表格,按需依据飞机当前的形态和飞行阶段设置俯仰和推力。如可能,保持目视条件,尽早建立着陆形态,使用可用的目视和电子下滑指示器进行进近和着陆。

  FCTM中关于空速不可靠的处置要求:

  下降

  通过飞机身姿态并根据QRH 检查下降率,能够以慢车推力下降至10,000英尺。在高于所选改平高度2,000 英尺时,减小下降率至1,000FPM。到达预选高度时,建立与飞机形态对应的姿态和推力。如果可能,在改变飞机形态和高度前使飞机稳定。

  进近

  如可行,执行ILS 进近。在五边及早建立着陆形态。切入下滑道或下降开始时,按QRH 调定推力和姿态,用推力控制下降率。

  着陆

  将飞机飞到跑道上,不要带住飞机或“平飘”接地。如可以,使用自动刹车。如果使用了人工刹车,保持足够的刹车脚蹬压力,直到保证安全停止。接地后,立即快速完成着陆滑跑程序。

  预防空速不可靠:

  飞行前检查非常重要,因飞行前检查不认真或机务处置失误导致探头堵塞,可能会导致非常严重的后果。

  今年某公司一架B737-800飞机执行某航班,机务进行航前维护,使用一铝质金属杆取下空速管套,未发现遗留在机身左侧空速管上的黑色橡胶硬管套。机组做绕机检查和驾驶舱准备均未发现异常。发动机启动时自动油门脱开,EEC警告灯亮,机长复位EEC。滑跑过程中,地速74节自动油门跳开,A/T灯熄灭,EEC灯亮,副驾驶和观察员报告了异常情况,机长下令继续起飞。上升到400英尺,右侧指引消失,出现空速不一致警告旗,对照备用仪表后机组判断左侧空速指示有问题,决定以右侧仪表为准,保持状态继续上升;约6900英尺时,左右高度表开始显示不一致。

 

  上升到5700米,机组报告签派故障情况,签派让机组直接联系广州机务工程部值班员。机务建议机组做不正常检查单。稳定爬升后,机组分别做了“EEC备用方式”、“高度不一致”、“空速不可靠”检查单,故障未消除。机组重新评估了异常情况,决定保持人工操纵和人工油门继续飞往目的地。安全落地后发现,左侧空速管上有一黑色橡胶管套,无红色警示带,确认左侧空速管套未完整取下。

关于空速不可靠的探讨

  空速不可靠的主要原因是皮托-静压系统(一个或多个)阻塞或冻结,或雷达罩严重损坏或飞脱而导致。因此在飞行前外部检查时应加强皮托管探头、静压管、雷达天线罩的检查。

关于空速不可靠的探讨

关于空速不可靠的探讨

  在发动机启动好后应接通探头加温,在飞行中确保探头加温工作正常并对马赫空速指示等加强交叉检查,结合飞行状态和飞行阶段的空速的特点进行判断,及时发现空速不可靠现象。

  注意事项:

  空速不可靠可能是由于多种原因导致的,也可能空速的异常变化的原因不是空速不可靠。但是不管是什么原因,当飞机遇到异常情况或进入复杂状态时,机组首先要做的是:

  控制住飞机的状态!

(本文仅代表作者观点,中国民用航空网保持中立。)

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