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失之毫厘 谬以千里之Vmu
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2024.05.14 广东

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失之
毫厘
谬以
千里

                               Vmu

 

——国航浙江分公司 曾 丰

在A330机型起飞性能计算时,大家的注意力通常都在V1、 Vr、 V2等特征速度上,却很容易忽略一个关键速度Vmu。殊不知,在大重量起飞时,尤其是在一些离场有高度或速度限制的短跑道机场运行时,这个速度将对飞行安全起到举足轻重的作用!


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一、什么是Vmu?

Vmu 意指最小离地速度(minimum unstick speed)。

飞机在等于和高于速度Vmu时,在全发工作或一发失效情况下,能安全离地并继续起飞,并不会出现机尾触地的危险。Vmu由飞机擦尾时的机身姿态角确定,并通过地面起飞试验所证实。最小离地速度是和飞机的推重比,以及飞机的构形有关。

图一

这个速度是由试飞确定的,试飞时飞机尾部装有尾撬,滑跑时尽可能早地抬前轮使尾部刚好擦地,或以产生失速警告的俯仰角加速,直至离地。在主轮离地的瞬间,推力和升力支持了飞机重量,离地速度越低,飞机姿态角越大,离地瞬间的速度保证了飞机具有足够的迎角。所以,Vmu有可能受飞机的几何构型限制,即受尾部擦地的限制。飞机在该速度时首次离地,所以飞机在Vmu之前不可能起飞离地。

那么,这个看似纸上谈兵的极限速度,是怎么影响咱们的飞行安全呢?接下来,再看看与它息息相关的离地速度Vlof(Lift-off speed)。

VIof :飞机离地时的速度,即与跑道不接触时的校正空速,是升力克服重力时的速度。当VIof受空气动力限制时,所有发动机工作的Vlof≥1.1Vmu;一台发动机不工作的Vlof≥1.05Vmu。仅看公式理解,可能有点模糊,下面请看图二。

图二

如图二所示,隐藏在Vlof后面的Vmu,实则直接影响着飞机起飞抬轮到离地瞬间的各项因素。V2是受到Vmu限制保护,所以V2肯定大于等于Vmu,但Vr却不一定大于Vmu。受Vmu限制的最小V2越大,意味着Vmu越大,所需Vlof越大,飞机就越难离地。

当Vmu接近或者大于Vr时候,飞行员在Vr时正常抬轮,当飞机姿态达到10度左右的时候需要大概4-5秒钟,此时速度如果没有达到Vlof时(飞机的Vlof大于等于1.08Vmu),飞机离地能力不足,带杆只能原地增加姿态。想象一下,飞机原地增加姿态却不离地,但驾驶舱高度是在增加的,因为机头是不断上扬的。这势必导致坐在驾驶舱里的机组,体感器官产生一种飞机正在离地上升的错觉。

图三

在这种情况下,持续保持带杆并不能使飞机顺利离地,反而大大增加了擦机尾的风险。心里有这个预期以后,机组才不会在起飞滑跑达到Vr速度的时候盲目惯性的拉杆。

作为日常操纵飞机的飞行员,我们可以忽略讨论纯理论化的数学公式,但是可以直截了当的对Vmu这个关键数据进行重点关注。甚至可以简单的把Vmu数值,概念性的假设成为飞机离地时所需的能量:同等条件下,Vmu数值越大,飞机从抬头到离地所需的能量就越大。机组在对比了此类数据后,至少对到达抬轮速度Vr时,飞机是否会沿着预期的杆量和姿态离地,有充分的思想准备。


二、如何改善此类情况?

1.改变起飞形态

通过增加起飞形态(从形态1+F换为形态2起飞),可以非常直接的改善A330机型的离地性能。增加形态后,虽然看似V1、Vr以及V2几乎没有变化,但Vmu将会有较大幅度的改变,就能相应的调整受Vmu限制的V2数值,对飞机在抬轮速度时是否可以沿预期离地产生重要的影响,也为离地性能带来了积极的提高。但这也是一把双刃剑——增加的形态将会导致离地后,襟缝翼限制超速的风险大大提升。所以,在这种“按下葫芦起了瓢”的情况下,就需要机长对所有因素进行一个全盘的考量,在此类捉襟见肘的情况下进行分析利弊,做出最稳妥的选择。

图四

2.增加起飞能量

增加起飞能量可以尽快让飞机到达离地速度,以缩短飞机在跑道上抬轮滑跑的时间。所以,在条件允许的情况下,可以使用增加起飞推力、关组件起飞或保留APU引气起飞等方式,尽快摆脱飞机因能量不足而导致的原地抬头不能离地的窘境。

3.调整操纵杆量

在受Vmu限制的极限V2非常接近V2的情况下,飞机需要更大的速度才能离地,所以需要更长的时间以积累足够的能量才能离地。如果还是以正常手感带杆,改变的只是飞机姿态,却无法让飞机离地。A330机型机身就有六十米长,哪怕是飞机原地抬头,也会给机组造成飞机正在离地的错觉,这非常危险。所以,机组在这种情况下,心中需要有预期——若飞机在10度俯仰姿态左右没有离地(在滑跑过程中顺风突然增加或顶风突然变小也会遇到同样情况),需要根据飞机状态调整杆量,判断飞机离地趋势;确保飞机离地后,根据目标速度,按需调整飞机俯仰姿态。所以,在机组开始抬轮的时候,就可以适当减缓抬轮速率,以腾出时间让飞机尽快增速。同时,在手册要求的关键角度10度左右调整杆量,延缓飞机继续抬头,可以留出空间让飞机尽快增速。

同时,飞行员在操纵飞机的时候,也不要去记忆杆量,而是要遵循实际的姿态。更不要在判断飞机是否离地时,只参考姿态或者体感上升,要以无线电高度表数值增加且飞机上升率为正值,作为飞机是否离地的唯一参考标准。


三、其他需要注意的事项。

1.高标准严要求。

机组对于大重量起飞的评估,应当结合大风天气风向风速的影响,以及跑道状况、飞机性能等因素。同时更要对人员资质和相关机场运行经历,以及A330实际操纵能力进行综合评估。从人机环各个角度进行分析以后,在安全裕度较小的情况下,建议飞行机组高标准上座,带队机长亲自操作起落。

2.各司其职,通力合作。

机长评估完飞机性能和环境因素以后,选择飞机在最合适的形态下起飞。然后,机长就需要充分调动整套机组的力量,详尽的把任务分配到每个机组成员身上,让其协助机长共同完成复杂情况下的飞行任务。譬如,讲评时就可以细化应对措施:如果在选择形态1+F起飞时,机组在简令中就应该强调10°姿态未按照预期离地时的提醒意识和处置方法;如果是在形态2甚至形态3起飞时,机组在简令中就应该强调离地后飞机速度超过最大襟缝翼限制速度的风险和处置方法等。机长负责做好一切积极的应对预案,分配好所有机组成员的工作职责,方可有备无患。

3.以不变应万变。

理论研讨时,可以只研讨Vmu一个数值,把飞机离地抬轮技巧的知识点单独“拎”出来,再细化各类数据,进行精确计算和对比等。实际航班过程中,面对飞机运行这个庞大的系统工程,而且是飞速往前推进的整体项目,再多内容的论证相较来看往往就是稍纵即逝一瞬间的事。在总体注意力分配上,假如整套机组都过分关注离地姿态问题,随之而来的,可能就是离地后超速的问题;假如整套机组都过分关注抬轮问题,随之而来的就可能是忘收轮的问题。所以,在我们对特殊运行进行了周全的准备以后,机长作为整架飞机的领导者,必须提纲挈领的利用CRM,完成好各个阶段的注意力分配。所有额外增加的注意事项,都不应该牵扯太多的注意力分配,以避免机组因为过度集中在某个点,从而进入管道效应,导致失去了对飞机运行的整体把控和考量。

摸透飞机,看准环境,再用好人,最后把住底线。笔者认为,这样可以更好的保障飞行安全,卑之无甚高论,抛砖引玉,望大家多多批评指教。

祝起落安妥,飞行顺利!

——本文源自《飞行员》杂志2024年第2期 总第124期


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