现代飞机在高空运行并且飞行速度接近其高速极限。因此,在多变的风况下,巡航中可能会发生短时超速事件。
对现役数据的分析表明,有提醒使用适当的技术来管理这种短期超速并避免潜在的严重轨迹偏差的必要。
因此,本文回顾了飞机应对超速的能力和安全地预防并管理巡航中超速状况的推荐技术。
空客研究了运营商们提供的超过一百万次航班的数据,以深入了解实际运行条件中的超速管理。
这项研究表明,每1400架次航班中大约有一次VMAX超标,这表明超速事件经常发生。短期超速更常发生在飞机可能会受到不断风况变化影响的巡航阶段。
分析表明,机组对于超速并不总是按照飞行机组技术手册(FCTM)所提供的推荐技术进行处置。通过关注 VMAX 超标的航班,能发现以下几个重点:
在上述航班中,有25%的机组断开了自动驾驶仪并接管了飞机的控制权。空客公司收到的报告中有几起人工接管过程中粗猛和过量的操纵输入导致高度偏差的案例。
在上述航班中,有30%的机组在接近VMAX时没有降低目标速度以增加裕度。
在上述航班中,有60%的机组没有使用减速板来预防或管理超速。
在巡航中,VMO/MMO 提供了离设计极限很大的余度
所有空客飞机都经过设计和测试,可以在设计极限速度内安全地飞行,这是一个在巡航高度远高于 VMO/MMO 的值。(请参阅 2016 年发表的Safety First文章《控制巡航中的速度Control Your Speed in Cruise》)。因此,当飞机达到VMO/MMO 时,无须急于人工接管飞机。
自动驾驶仪可以强有力地应对超速
自动驾驶仪将在巡航中遇到的大多数超速事件中保持接通。
仅当超出VMO/MMO量较大或长时间超出时,自动驾驶仪才会自行断开。
对于电传飞机,当飞机处于超速状态时,只要自动驾驶仪保持接通,高速保护就未激活,自动驾驶仪飞行目标保持不变。如果高速保护激活,自动驾驶仪将自行断开。高速保护将发出合适的上仰指令。
超速事件后的检查
仅当速度超过VMO 20 节时才需要进行飞机检查(或A330/A340飞机为 MMO+0.02,A320系列飞机为MMO+0.04)。在空客电传操纵飞机上发生超速事件后进行的检查中均没有任何发现。
飞行机组技术手册(FCTM)提供了有效的技术来预防和改出超速。
超速预防技术
在接近 VMO/MMO 且速度波动很大的情况下,必须采用以下超速预防技术:
自动驾驶仪将飞机保持在预定的飞行轨迹上,自动推力将自行指令慢车推力。
这就是为什么在超速事件期间保持自动驾驶仪和自动推力接通可以最大限度地减少高度偏离并降低机组的工作量。
选择较低目标速度会增加离VMO/MMO 的裕度。所选择的速度必须保持在绿点速度之上以避免任何速度衰减。
在任何时候,当速度趋势箭头接近或超过 VMO/MMO 时,机组应使用减速板使飞机减速。
使用减速板是在不破坏飞机轨迹的情况下使其减速的最有效方式。
在A380上,当接通自动驾驶仪和自动推力时,减速板会在VMO-5节以上巡航时自动伸展。详情请参阅FCOM和FCTM。
如果速度超过 VMO/MMO,机组必须使用超速改出技术。
保持自动驾驶和自动推力接通
自动驾驶仪可以强有力地应对超速,机组不得在超速情况下人工断开自动驾驶仪和自动推力。人工接管飞机应仅限于高速保护激活并自动驾驶仪自行断开的情况。
使用减速板
使用减速板将减少VMAX的超出程度和其持续时间。使用减速板也有助于防止达到导致高速保护激活和自动驾驶仪断开的速度阈值。
对于A350,无论减速板手柄的位置如何,减速板都会在 VMO+5 kt 时自动完全伸展。详情请参阅 FCOM/FCTM。
监控发动机/警告显示器(E/WD) 上的慢车推力
机组应在E/WD 上监控自动推力指令慢车推力或在自动推力断开时将推力手柄设置到慢车位。
(图2)超速改出技术
在电传飞机上,自动驾驶仪可能会由于高速保护的激活而自行断开。此情况下,飞机在高速保护激活时恢复人工飞行。高速保护被设计为当无侧杆输入时以 VMO或MMO为目标速度并在侧杆全向前输入时限制超出VMO/MMO 的速度偏离量。当马赫数或速度降低接近于 VMO/MMO 时,高速保护停用,飞机保持人工飞行模式。
在由于高速保护导致自动驾驶仪自行断开的情况下,机组可以平稳地调整俯仰姿态但不要反应过度,特别是在高高度并且应保持减速板伸展因为其与高速保护兼容。
如果高速保护激活导致自动驾驶仪断开:
(图3)由于高速保护激活导致自动驾驶仪断开后需采取的操作
从超速恢复后该怎么办?
一旦飞机的速度降低到VMO/MMO以下,机组应采取以下步骤:
过早收回减速板可能会导致再次发生VMO/MMO超限,但过晚收回减速板可能会导致速度衰减。
如果外部环境条件导致的超速风险仍然存在,机组应调整目标速度以增加离 VMO/MMO的裕度,但需确保目标速度设置在绿点速度以上。如果自动推力断开,机组应人工调节推力手柄并接通自动推力。
如果自动驾驶仪先前因高速保护而断开,机组应柔和地恢复飞行轨迹并重新接通自动驾驶仪。
由于多变的风况,巡航中经常可能出现超速的情境。机组运用来自FCTM推荐的超速预防和恢复技术将降低飞机高度变化的风险并在处理超速事件时最大限度地减少了机组的工作量。
在空客飞机上自动驾驶仪可以胜任短时的超速情况。高速保护仅在偏离量大且长时间超速的情况下才会将自动驾驶仪断开并提供合理的上仰指令以减慢飞机速度。机组不得由于预计高速保护将激活从而人工断开自动驾驶仪。
在高速保护激活后自动驾驶仪断开的情况下,机组必须柔和地进行俯仰输入以避免突然的不合适的和过度的操纵输入及其对飞机轨迹造成的内生后果。
保持自动驾驶仪和自动推力接通,再加上减速板的合理使用,使在巡航中平稳、安全地从超速事件中恢复成为可能。