“那是一个异常晴朗和美丽的夜晚，气流很平稳，从60英里之外，我就能看见机场。我在最佳的距离点开始下降，这样发动机可以在下降过程中一直保持在慢车左右知道着陆之前。如果开始下降点选的恰到好处的话，我就可以避免使用减速板，因为减速板放出时客舱里会有一些震动声。要做一次把推力减至慢车一直下降到跑道，而不用多次加减推力，我需要非常精准地控制飞机的动能。”
这是美国2009年1549航班事件的英雄机长萨伦伯格(Chesley B.Sullenberger)在其自传《最高职责》一书中的一段话，朴实而令人动容。众所周知，飞机的下降和进近实际上就是一个使飞机能量不断消耗的过程。飞机在巡航时，具有非常高的高度势能(高度)和动能(速度)，而飞机落地时如此多的能量是危险的，所以我们要在下降和进近过程中将多余的能量消耗掉。按照公司规定，飞机必须在以目标速度为Vapp(进近速度)，着陆机场标高1000 英尺上(仪表条件，或目视条件时在500 英尺),在下滑道上连续减速后，以着陆形态稳定在最后下降航径上。而在AGL1000英尺以下，飞机将通过势能的转化和发动机推力的持续补偿使飞机动能维持在一合适的能量水平(势能逐渐消失，动能基本不变，如图1所示)，直至到达跑道入口高度进入着陆拉平阶段。
在正常航班运行中,管理好飞机的能量水平，使飞机安全平稳的降落，是作为一名航空公司的飞行员义不容辞的“最高职责”。本文将分上下两篇来具体说明对如何飞机下降进近过程中的能量进行管理以及其对着陆拉平的影响。上篇从下降起始到AGL1000;下篇从AGL1000至拉平着陆。
图1 下降过程中能量水平曲线
如前所述，飞机的能量水平由高度和速度组成。而在整个下降和进近过程中，以下诸多要素必须考虑：
- 位置：距离接地点位置决定当前的能量总体需求;
- 高度：高度具有的势能是下降过程中无法再生的能量;
- 速度：动能与势能的转化作用使能量得以管理。大速度具能量消耗较快的特点，而绿点(对空客机型而言)作为最佳升阻比速度消耗能量较慢;
- 构型：襟缝翼、扰流板及起落架的放出将改变气动外形，增加能量消耗的速率;
- 推力：推力的大小对总体能量消耗进行补偿或维持当前总能量;
- 空气：空气流动(风)和空气密度(高海拔机场)将改变对能量水平的预测。
在进近过程中不能正确的估量或管理飞机能量常常被看作非稳定进近的一种诱因。能量不足(过低和/或过慢)或者能量过剩(过高和/或过快)都可能导致进近及着陆事故，如：失去控制;跑道外提前接地;重着陆;擦机尾;偏出跑道或是冲出跑道。当然在实际运行中的大部分时候，最直接的后果是导致进近不稳定而复飞。
统计数据显示，大约70%的匆忙和不稳定进近与下降及进近剖面管理不善和/或能量管理不当分不开，这其中又可分为：高于要求的垂直飞行剖面和/或大于要求的速度(高能量)占其30%;低于要求的垂直飞行剖面和/或小于要求的速度(低能量)占其40%。因此，管理好飞机能量是保证飞行安全的重要一环。
在具体分析飞机能量管理技巧前，先允许我简要说明一个重要概念：决断关口(Decision Gate)。在进近及着陆阶段，一连串能量目标(速度和高度)组成一道道关口，必须达到各个关口的要求才能继续进近。如果预计下个目标中一个或多个要素达不到要求，应该毫不迟疑地采取必要的纠正措施。当然这一决断关口概念也适用于对天气条件、跑道状况、飞机状态以及机组准备的评估等——如FAF点前必须满足规定的进近标准，否则不可进近或飞越FAF。公司运行手册和操作手册中对此类关口要求有详细说明，此处不再赘述。
通常，决断关口的设置应包括以下点位：
- 走廊口或是进近区域边界点;
- 起始进近定位点：IAF,一般为本场导航台或切本场台;
- 中间进近定位点：IF,一般为五边第一个点;
- 最后进近定位点：FAF，一般为截获最后进近剖面的点;
- AGL1000ft(仪表进近)/AGL500ft(目视)
- 决断高度或最低下降高度(CFDA概念中为DDA)。
当对决断关口进行具体设计时，请参考进场/进近图。此外，外指点标(OM)或者自主选择的其它定位点也可以作为评判关口，以确定进近是否如预期实施。而AGL1000ft(或500ft)应作为一个重要的决断关口 ，作为飞机的最后稳定高度，必须实现下列条件：
- 飞机在正确的水平和垂直飞行航径上;
- 飞机在所需的着陆形态;
- 推力稳定，通常在慢车之上，以保持在所需下滑道上的目标速度;
- 无过大的飞行参数偏差。
按公司规定,如果飞机在仪表条件下在AGL1000英尺，或目视条件在AGL500 英尺，没有以着陆形态稳定在进近航径上，就应该复飞，除非机组认为偏离是由于外部颠簸或乱流扰动造成，仅需小小修正即可校正偏离回复稳定状态下。
tips:为什么选择走廊口或进场交接点作为第一个决断关口?原因有二：这样的点(走廊口或交接点)是每张进场/近图里面常有的;且过这些点时通常具有高度限制。这时有必要评估能量对后续航段是否过大。
笔者将以运行基地所在长沙黄花机场为例，来说明决断关口的设计。黄花机场处于京广航路上，由于大托铺军用机场的存在设有两条走廊，入场点(走廊口)分别为西线的LLC(老粮仓)和南线LIG(醴陵),此外还有东/北两个入场点，分别是DAPRO和OVTAN。北面从DAPRO进港一般在AKUBA交接(传统程序)，而东面从OVTAN进港没有明显的交接点，所以我们取OVTAN为东线的第一个决断关口，这样我们就得了以LLC、LIG、AKUBA、OVTAN为四个方向的第一个决断关口。后面的决断关口如前面所介绍的直接取对应进场的IAF/IF/FAF即可。限及篇幅，下文我将以南线从LIG-01A进港使用36号跑道盲降为例，来说明如何使能量得到妥善的管理。
过走廊口LIG的高度为4200米即13800英尺(空中走廊图中显示C/D/E过台高度3600米或4200米，管制通常按4200米掌握)，飞机从巡航高度下降至走廊口高度可参考手册给出标准的下降梯度(通常每10海里3000英尺，减速情况下达不到)计算后得出下降顶点。
从进场图上得知下一决断关口位于CSX测距25.1海里(长沙36号跑道IAF)，限制高度2100米/6900英尺。两点之间距离为13海里(24公里)，高度落差6900英尺。在静风条件下，按照标准的下降梯度计算得知，飞机可下降3900英尺，飞机将高出高度限制3000英尺。由此我们可得知过LIG时能量太大了，由于无法下降高度，我们只能通过提前调小速度的办法来减小飞机的总体能量。而在过LIG点得到管制下降许可后增至较大速度下降(此时接近一万英尺，建议速度250节，以免反复调速)，并可使用减速板(如需要)增大飞机能量消耗速率。
图2 进场图规定的下降剖面
过IAF点高度6900英尺后，决断关口前移至IF点。根据进近图可得知有效航迹距离约为14海里，高度需下降4600英尺(6900-2300=4600)，且速度需要调整。如果此时速度仍在250KT,通过计算，过IAF点能量偏大，需继续使用扰流板等增加能量消耗速率的措施才能达到下一关口目标。IF点至FAF点从进近图上直接可算出距离为3海里，高度落差为零，如速度已调整至S速度，维持当前能量即可。
FAF点切入下滑道，此时离地高度为2102英尺(2300减去着陆入口标高198)。机型操作手册中提到，在以仅放出缝翼的形态截获下滑道时，建立着陆形态以及稳定五边进近目标速度的过程中通常要下降1000英尺和前进3海里，因此只需按照手册要求在AGL2000英尺时开始设置着陆形态即可(有顺风情况下须掌握提前量)。
由此，在AGL1000英尺达到着陆形态和稳定的进近速度是可以预期的。而在整个下降至AGL1000英尺的过程中，能量都能被正确的管理，不至于过大，而使飞机需要额外的机动来消耗能量;也不至于过小，因为每一个点的高度都将被遵守。
这样按照从入场点直至AGL1000英尺的完全按图索骥式的推导方法，固然能使飞机能够完全按照航图，符合规章以及管制的预期飞行。但是如前般所述，下降剖面过于呆板，飞行员需要采取额外的措施才能达到每个关口的要求，操作繁杂，一般用在必须遵守高度限制或存在越障问题的机场运行，不是飞行员常取之法。于是使用从AGL1000英尺倒推至巡航高度的方法，设计各个决断关口的能量水平并满足各点最低安全高度的需求反向推导的办法显得更为合理。这种办法使得下降过程能够具有更合理的剖面结构，更经济的油耗水平以及更舒适的旅客感受(较少的推力和俯仰调整以及可避免扰流板放出的噪音)，较少的干预操作更减少了飞行员的工作负荷，从另一个方面来说即是增加了安全裕度。在此例中，完全可以忽略IF点高度限制，从LIG至FAF计算出一个更为合理且易于操作的下降剖面。以此得知，通常在存在高度限制并有顺风情况下，LIG过台时就已经需要设置形态1或是过台后进行额外的机动。
必须指出的是，推导出飞机的临界能量剖面(即让发动机一直保持在慢车)是毫无意义的，因为在这样的剖面上飞行时，很多不确定的因素(直飞航段、管制要求的速度调整和空中风变化)将改变对飞机的能量消耗的预测，将大大增加机组额外操作，可能使工作负荷超限，最终导致失去情景意识。
通过对每个决断关口能量这样的计算后，将使机组对整个下降剖面建立自己的预期，有助于机组在飞行运行过程建立情景意识。这样的计算通常可于飞行前准备时做出，最晚也不应迟于下降前完成，并需在进近简令中得到明确，设立为操作驾驶员(PF)和辅助操作驾驶员(PMF)共同的目标，互相提醒以对下降剖面进行监控和调整，使之满足各个关口的能量需求。
此外，在驾驶舱直接准备阶段，通过对MCDU中对计划的检查，FMGC的预测可作为各个关口能量计算的参考值，如果在某一点存在过大的能量，MCDU中也将会显示信息“航径太陡”(TOO STEEP PATH)。机组在使用这样的预测时也应该使用进场/近图对MCDU中的计划进行校对，以确保与航图的各个点和限制高度所对应。在下降过程中，飞行员也可参照PFD/ND以及MCDU PROG/DES页面的监控飞机的下降剖面以达到能量管理之目的。如果怀疑自动飞行系统的计算，也可读取或自行计算飞机当前位置至接地点距离，然后使用标准的高距比公式(1NM:300ft)来进行核实。其实只要关口设置得当，通常这种人工计算核实是不需要的，这种重复工作反而会增加飞行员负担。
自从电传飞机问世后，关于使用自动化设备的争议从来没有停止过。但我想，只要坚持空客公司新版金科玉律所提倡的 “任何时候都要合理使用自动化”以及“如发现非预期情况，采取措施”等金科玉律，飞行安全定可保证。
稳定进近及着陆
本篇将尽量说明稳定的进近能量对于着陆拉平的影响，以及重着陆的成因。
一、 稳定进近
飞机在最后进近剖面上(通常为-3°)建立完着陆形态后，能量消耗速率将成为整个飞行阶段的最大值。这样的能量消耗速率是必要的，过低的能量消耗率(将导致过多的能量，例如顺风情况下)将使飞机不能在安全的接地带着陆(OVERSHOOT)，且如果势能转化成动能后正好满足进近的需要(即油门在慢车位)，也是不安全的，一旦顺风稍大点，进近就会变得不稳定。而需要复飞时，发动机需要更长的时间来加速至最大推力，无法满足越障要求或是其他适航要求(如复飞时的高度保持能力);而过高的能量消耗速率时，发动机的剩余能量将不足以启动复飞，这也就是为什么在超重着陆时需要检查最大复飞重量的原由了。
随着飞机沿下滑道下降，高度势能逐渐被消耗(或称之为转化)，而动能将随着Vapp的变化而变化，过多的能量消耗将由发动机提供补偿。整个下降进近过程中，飞机相对于大气的总能量会逐渐缓慢的降低，迟至拉平接地前，飞机的总能量达到进近过程中的极小值。飞行员(或飞行管理计算机)通过控制发动机推力来控制总能量消耗速率，但总的能量在进近中是趋向于减小的。
tips: A320飞机的油门控制相对来说比较简单，正常情况下进近时都可使用自动油门。落地拉平时，还有“RETARD(收油门)”提醒性质的喊话，机组可根据拉平时的飞机的改出状态(高度和速度偏差等因素可能造成飞机反应差异)和能量趋势，确定收油门时机。
在进近时，笔者所飞的A320系列飞机具有最小地速保护功能，这是其它传统飞机暂不具备的无法比拟的优势。它是以在进近中当风的条件改变时利用飞机的惯性(可用的能量)，通过给机组提供一个足够的目标空速来达到维持一个最小地速。当飞机处于进近过程时，FMGC(飞行管理引导计算机)会根据瞬时所经历的风，连续计算要保持的目标空速，以使地速等于或大于“最小地速”，由此飞机的能量总是保持在一个最低水平以上，以确保标准的失速裕度。最小地速功能的具体工作方式此处不再赘述，我们只要知道保持住目标空速即是维持了所需的最低能量即可。但由此我们也可以看出，飞机在特定的重量在某一机场进近时，相对于地球的能量(地速)可能是相同的，而在不同的大气条件下，需要维持的目标空速却千差万别，这将对飞机的拉平着陆产生深远的影响。
二、着陆拉平
当飞机在下滑道上向跑道方向运动时，通过对飞机能量的分解，又可得出飞机同时具有水平方向上的能量(空速或地速)和垂直方向上的能量(垂直速度)，而我们拉平的主要目的就是将垂直方向的能量消耗掉，而水平方向的能量在拉平阶段会随着推力的减小而增加消耗，但大部分的能量将在着陆滑跑阶段被反喷和刹车消耗或吸收。因而也不建议以过小的速度接地，进近阶段故意飞小速度会导致进近不稳定;而拉平接地如果想人为控制在空中减速，将大大增加平飘距离，加大不安全因素，反而得不偿失。
图3 进近着陆主要参数
飞行员在使用ILS (盲降)垂直偏离指示、FMGS VDEV(垂直偏离)指示、外部灯光系统指示(如PAPI灯)或目视参考构成的垂直导航下，目标就是保持稳定的飞行航径角以及能量直至跑道入口。但接近拉平高度时，飞行员的首要任务是平衡过渡到俯仰姿态和下降率。能量在飞机上没有直观的指示，显得过于抽象。PF (操作驾驶员)将主要控制姿态和垂直速度(外部观察或仪表指示)以实施安全的拉平。因此在以下的分析中我可能会直接使用速度或垂直速度这样的词汇，因为它们跟能量具有可替代性，也易于理解。
由牛顿第一定律得知，除非受到外来的作用力，否则物体的速度会保持不变。当飞机在巡航高度保持等速直线飞行时，此时可看作飞机没有受力即所有外力合力为零。飞机进近时亦是如此，如果没有任何力的改变，理论上讲，飞机将“飞”到你的目视参考点上，此时飞机在垂直方向的剩余能量是不可接受的，将存在直接的重着陆风险。起落架系统也无法承受如此之大的加速度，且此时保持的姿态(假如为进近姿态)，可能导致前轮意外提前触地，后果不堪设想。
而拉平阶段即是使飞机由下滑转入平飘的曲线运动过程，即飞机由下滑状态转入近似平飞状态的过程。为完成这个过程，当飞机进入拉平高度(对于A320来讲就是30英尺左右)，飞行员应拉杆增加姿态(迎角)：使升力大于重力第一分力，此两力之差为向心力，促进飞机向上作曲线运动，减小下滑角/下降率。通常来讲，A320拉平时飞机的俯仰姿态增量为4°，飞行航径角减小至-1°(即改变2°)，速度大约减小10节。笔者现时一般通过接地姿态来评估一个落地是不是一个完美的落地，当然要做出一个适当的评价还需要考虑安全和旅客舒适的因素，如是否在合适的接地点接地或直观的接地感觉等。就接地姿态而言，如接地姿态过小，可能是会导致垂直速度余量过大，或是因为初始拉平高度过低(即拉平晚)且拉平较急;而接地姿态过大则可能意味着平飘时间过长且接地速度过低。当然，这两种情况往往是直接或间接导致的重着陆主要成因。对于重着陆的具体分析见后文第三节。
如前所述，飞机需要改变姿态，才能使飞机从下降中平滑的改出来。一般在大型客机上，是不会有平飘过程的，而整个拉平至接地也不过几秒时间，飞机在拉平时的曲线运动过程是相当短的一段时间。因为在拉平的过程中，油门收至慢车后，水平方向的力量不平衡将使速度降低，从而使飞机不能维持这样的类圆周运动。理论情况下，飞机可以在最后失速情况下接地，但在大型客机上由于受到几何结构的限制(擦机尾裕度)、平飘场长(跑道长度)以及起落架能够承受的载荷等限制，需要更精确的操作，使飞机在跑道的接地区内以可承受的载荷接地。
拉平开始这个时间点，飞机的运动趋势是非常重要的，即当时应具有稳定的进近速度和垂直速度，当任何一个偏大或偏小时，飞机将不会如飞行员预期的那样稳定地减小航径角，可能导致航径过陡或过平，这时必须回到稳定航径(如果离地高度尚高)或是改变拉平速率，使飞机重新得到控制。在这一时间点上，通常飞行员会在开始试探性拉平时(收油门前)，即可开始凭借外部的目视参考以及经验上的判断来决定是否调整自己的预期，减小或维持或增加拉平速率。
通常以下因素将增大飞行员拉平速率的预期：速度不饱满、垂直速度过大、侧风、下沉气流、顺风切变、高高原机场、设计的进近梯度较大等等以及过量的水平方向修正动作;而以下因素将减小拉平速率的预期：速度过大、拉平过高、顶风切变、上升气流等，不一而足。这些因素造成的结果，无非就是下沉快或/和着陆能量低，此处不再做过多分析。
三、重着陆成因
现代化飞机都以落地时的承受的载荷(载荷系数或G值)来定性飞机的重着陆。前面讲过，如果拉平之前的下降率太大，拉平时减小的垂直速度不足以避免重着陆。这种下降率过大的着陆也就是通常理解的重着陆。
而在A320系列飞机上，有时落地很轻，飞行数据记录器中记录的G值数据也可能很大。这种情况大多是因为拉平低拉杆过快的缘由，飞机姿态急剧改变，升力在短时间内大大超过重力，虽然使飞机的垂直速度降低，而垂直方向的加速度瞬间使飞机处于载荷超限的境况中。起落架承受的载荷固然有所降低，机翼承受的载荷却大大增加。我们知道飞机不能像滑翔伞那样使用“刹车”来突然改变迎角，也就不可能在瞬间(实际上滑翔伞着陆也大都有平飘过程)完成着陆。
拉杆过快时还有擦机尾和拉平过高的风险。拉平过高导致空速减小和平飘过长，两者都可以导致俯仰姿态的增大，进一步减小了机尾裕度;而过后飞机在接地时如带有过大的剩余垂直速度(过小速度维持不了滞空，“飞机往下掉”)，将可能导致重着陆甚至接地后跳跃。如果出现轻微弹跳，保持慢车推力并保持俯仰姿态完成着陆。不应该增大俯仰姿态(地面扰流板放出会有抬头趋势)，特别是在飞机接地较重时，通常这时飞机由于飞行员的下意识带杆而具有较大的俯仰速率，可能导致擦机尾。如果出现严重跳跃(离地高度高)，也应保持姿态，并开始执行复飞。此时如果强行着陆，将造成更严重的后果。在绝大多数着陆中，根据飞行员的判断，如下降率是可接受的，就可继续落地。但若有疑问，最好还是复飞。
在运行中，有部分飞行员会故意延迟油门减至慢车的时机，期望帮助进行拉平。如前所述，在有些时候因为空气扰动，飞机状态无法如飞行员的预期般改变，油门可以稍晚点收至慢车;但在大多数时候不应该简单通过不收油门来妄图减小重着陆风险(运行政策压力)，往往会适得其反。晚收油门的直接后果是飞机速度不会降低，拉杆可能需要更加细微的操作才能得到一个合适的接地效果。如没有掌握好拉杆量，可能导致长平飘过程;而如果因为这一错误的观念，飞行员因为不收油门即是保险而减小了拉杆量，导致提前接地。而又因为油门没在慢车，地面扰流板不会放出，飞机可能会弹跳至较高高度，二次接地由于飞行员的反向操作(本能就是收油门)，重着陆的几率是较大的。
值得一提的是，有时候落地较轻时，由于放前轮动作粗暴也可能导致记录G值较大。固然，在正常情况下，飞行员不应刻意延迟前轮的接地的时间，但稍稍保持一点向后的杆量是必要的，因为反推和地效的综合作用会加速飞机下俯。
其实，在大多数时候，如果飞机在拉平高度时速度保持Vapp，并且飞行航径角稳定的话，使用标准程序的着陆技术，正常开始带杆并适时收油门就可以获得正常的接地姿态和速度以及舒适的感受。
“一个平滑、连续、柔和、缓慢的下降弧线，下降过程中飞机在逐渐减速。飞机轮子触地的刹那非常轻柔，以致扰流板都没有马上放出来，因为着陆太轻，计算机都没有探测到... ...”萨伦伯格的讲述带有一种特殊的激情，你我都能感同身受。他把驾驶飞机当做一门艺术，精雕细磨。正如他所说：“航空业已经改变了，职业也在改变，然而飞行带来的激情永远不会变!”
参考文献：
[1].《A320飞行机组操作/训练手册》
[2].《掌握减少进近及着陆事故的方法》--空客运行支援部
[3].《Highest Duty》--Chesley B.Sullenberger
(发表于《航空安全》2012第5期)
（本文仅代表作者观点，中国民用航空网保持中立。）
