A Focus on the Takeoff Rotation
Safety first | January 2021 - Airbus S.A.S.
适当的起飞抬轮操作是良好的起飞性能和足够的擦机尾、失速速度和最小控制速度裕度之间的平衡。
应用SOP中要求的3°/秒抬轮是确保飞机达到预期起飞性能的关键。飞行数据监控显示，运行中的抬轮速率存在差异，在某些情况下观察到较低的抬轮俯仰率，并伴随着起飞性能的下降。本文介绍了空客电传（FBW）飞机上可用的起飞抬轮法则和推荐的
抬轮
技术，这些技术将使飞行机组能够在要求的抬轮速率下实现一致的起飞
抬轮
。
CASE STUDY: A340 LONG TAKEOFF
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事件描述
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从高海拔机场起飞（8360英尺）
一架A340-300飞机从一个高海拔机场起飞。在CONF2下选择TOGA推力起飞。起飞性能是针对4节的顺风计算的，并且受到跑道长度的限制（在一台发动机不工作（OEI）条件下的起飞操作）。飞机总重236.9吨，接近当天条件下最大起飞重量237吨。
●
平稳的起飞
在松开刹车和施加TOGA推力后，飞机在
54秒
达到V1（128节）。
①
操纵飞行员（PF）然后在接近V
R
开始抬轮
。前起落架在1秒杀后离地，俯仰角开始增加。
●
离地晚
②
到达V2（149节）时飞机仍在地面上。主起落架仍被压缩，飞机俯仰角
为向上
4°。
③
在
开始抬轮后的11秒
，155节，在距跑道头仅140米处时飞机升空，记录的俯仰角为向上9°。
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图1：从
V
R
到离地的事件顺序
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飞越跑道头时无线电高度6英尺
④
飞机以6英尺无线电高度（RA）飞越跑道末端，然后
⑤
以20英尺无线电高度（RA）飞越净空道末端，距离LOC天线
仅
12英尺。
⑥
飞机最终在跑道末端后550米达到
无线电高度
35英尺。3秒后，在RA 135 英尺选择起落架收上，垂直速度1300 英尺/分钟，俯仰12°，速度160 节。飞机继续爬升，正常完成了飞行。
尽管看起来是标准的起飞抬轮，但飞机很晚才离开跑道，飞越了位于净空道末端的LOC天线，几乎没有任何净空。这一切是怎么发生的呢？
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图2：从跑道头到RA 35英尺的事件顺序
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事件分析
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V
R
前正常的飞机加速性能
对DFDR数据的分析表明，在当天4节顺风湿跑道条件下，飞机加速度符合预期性能。
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起飞过程中抬轮速率小
在抬轮过程中，PF给出的侧杆输入导致平均俯仰速率为1°/秒。空客标准操作程序要求3°/秒的俯仰速率。这种缓慢的俯仰速率导致起飞性能下降，导致起飞距离显著增加。
THE REQUESTED TAKEOFF ROTATION RATE VALUE
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要求的抬轮速率来源
The origin of the requested rotation rate
用于计算起飞性能的抬轮速率是在起飞性能飞行测试期间与适航当局一起确定的。该值是
在各种运行条件下进行的
飞行测试中的平均速率。
要求的3°/秒 抬轮是最后选定的值，适用于除A220以外的所有空客飞机，A220 FCOM中要求的
抬轮
为3至5°/秒。该值确保实际起飞距离最接近计算距离。如果俯仰率低于要求的
俯仰率
，飞机可能无法根据计算的性能起飞，从而导致起飞距离增加和障碍物净空减小。
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某些起飞时的抬轮速率过低
Rotation rate too low in some takeoffs
飞行数据监控显示，在运行中记录的抬轮速率是变化的。在某些情况下，观察到低
抬轮速率
和与之相关的起飞性能下降。起飞性能计算中使用的安全裕度在大多数情况下可以防止任何重大问题。然而，在上述事件中可以看出，在某些情况下，这些裕度可能不够。这就是为什么飞行机组应始终以尽可能接近要求的
抬轮速率
进行起飞抬轮，这在性能受到跑道长度或障碍物净空限制的情况下尤为重要。
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对起飞性能的显著影响
A significant impact on takeoff performance
低于标准操作程序中要求的3°/秒的抬轮速率会显著增加起飞距离。例如，与3°/秒俯仰率相比，以2°/秒
俯仰率
进行的起飞将使起飞距离增加约300米（1000英尺）。
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图3：低抬轮速率对起飞距离的影响
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起飞距离裕度
Takeoff Distance (TOD) margins
干燥跑道上的规定起飞距离（TOD）取下列计算的最大值：
TODdry = max of {
TODN-1
; 1.15 x
TODN
}
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双发飞机
在双发飞机上，TOD通常由
TODN-1
提供，因为失去一台发动机损失一半的推力，会显著影响起飞距离。这一计算结果为两台发动机同时工作的起飞提供了额外的裕度。
PF应在所有情况下执行要求的3°/秒的抬轮速率，特别是在起飞期间发动机故障的情况下，这一点更为重要，因为计算的TOD没有额外裕度。
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图4：双发飞机TOD计算实例
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四发飞机
在四发飞机上，TOD通常由TODN乘以系数确定，因为TODN-1通常是最短的，
TODN-1
计算时推力损失限制在总可用推力的四分之一以内。
在正常操作中（即，当所有四台发动机都工作时），达到要求的3°/秒的抬轮速率尤为重要，因为通常是用这种抬轮速率来确定TODN长度的，在1.15系数的基础上没有提供额外的裕度。
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图5：四发飞机TOD计算实例
TAKEOFF ROTATION LAWS AVAILABLE ON FBW AIRCRAFT
起飞抬轮法则有助于机组进行最佳起飞抬轮俯仰。起飞抬轮
法则
包括起飞抬轮和防擦尾功能。
根据飞机型号的不同，有不同类型的起飞抬轮俯仰
法则
。
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A320ceo，A330ceo和A340-200/300飞机上的抬轮辅助
Rotation assistance on A320ceo, A330ceo, and A340-200/300 aircraft
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抬轮法则：直接法则
在这些机型上，侧杆偏转和升降舵偏转之间有直接的关系。通过固定侧杆偏转值获得的俯仰率可能会随着不同的操作条件而显著变化，例如飞机重量、重心位置、缝翼/襟翼构型、发动机推力和起飞速度。
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防擦尾：俯仰率限制功能（A320ceo、A330ceo、A340-200）
限制功能可减少发送到升降舵的俯仰指令，以减少俯仰率过高时发生擦尾的风险。
这种俯仰速率限制功能不提供擦尾保护
：如果侧杆保持机头向上输入，则仍可能发生擦尾。
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图6：A320ceo、A330和A340-200飞机的抬轮俯仰法则
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擦尾保护（仅适用于A340-300）
擦尾保护功能根据RA高度和俯仰姿态估算机身后部离地间隙裕度。当机尾与地面的间隙变得太小时，此功能调节发送到升降舵的机头向上输入指令。
该功能保护飞机免受由于平均的侧杆偏转输入导致的擦尾，直到侧杆偏转达到机头向上指令的大约¾。
PF可以通过将侧杆向后拉超过机头向上的¾来避免此保护。
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图7：A340-300飞机的抬轮俯仰法则
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A320neo, A330neo, A340-500/600, A350, 和 A380飞机上的抬轮俯仰辅助
Tail strike pitch limit indication at takeoff (A330/A340 family and A380 aircraft)
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抬轮俯仰法则：目标俯仰率
在这些机型上，抬轮俯仰法则确保在给定的侧杆偏转情况下，实现等效和可重复的抬轮俯仰速率，并且独立于可变的操作条件，如飞机重量、重心位置、缝翼/襟翼构型、发动机推力和起飞速度。
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擦尾保护
类似于A340-300的防擦机尾保护功能也用于这些机型。
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图8：A320neo、A330neo、A340-500/600、A350和A380飞机的抬轮俯仰法则
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起飞防擦尾俯仰限制指示（A330/A340和A380飞机）
Tail strike pitch limit indication at takeoff (A330/A340 family and A380 aircraft)
所有A340和A380飞机起飞和着陆时都会显示擦机尾俯仰限制指示。
擦机尾
俯仰限制是A330ceo机型早期的一个选装功能，但后来作为2013年年中之后生产的所有A330ceo的标配安装。
A320、A321、A330neo和A350飞机也有擦机尾俯仰限制指示，但仅在着陆时显示，因为起飞时不需要。由于A318和A319飞机机身长度较短，擦机尾风险较小，因此没有
擦机尾俯仰限制指示
。
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图9：A330飞机擦机尾俯仰限制指示示例
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移除起飞擦机尾俯仰限制指示
运行中的经验表明，当显示器上出现擦机尾俯仰限制指示时，可能导致PF不必要地降低飞机起飞时的俯仰率，使飞机无法达到要求的3°/秒俯仰率。因此，空客公司决定
在所有机型
，在起飞时停用
擦机尾
俯仰限制指示，并仅在着陆时才启用。
擦尾保护功能为A340-300、A340-500/600和A380飞机提供了足够的
擦尾保护
。
A330ceo飞机的俯仰率限制功能，结合其擦尾裕度，足以防范擦尾风险。
在下一次A330/A340飞行管理指引和包络计算机（FMGEC）或A380飞行控制和
指引
计算机（FCGC）升级时，将取消起飞时
擦机尾
俯仰限制指示。
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A220飞机
抬轮辅助
Rotation assistance on A220 aircraft
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抬轮法则：直接法则
A220飞机的侧杆偏转与升降舵偏转之间存在直接关系，并对中心靠前或靠后状态进行补偿。
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俯仰目标标记（PTM）
在FD指引可用之前，PFD上的俯仰目标标记（PTM）为机组在起飞抬轮期间提供初始俯仰目标，直到FD指引可用。
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图10：A220飞机PFD上的俯仰目标标记（PTM）
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防擦尾：降低俯仰率
