图1-1 重量对下降性能的影响
图1-1中,横坐标表示距离(海里),纵坐标表示高度(英尺),我们可以看出来,重量越重的飞机,下降剖面越平缓,也就是下的越慢。重量越轻的飞机,下的越快。
图1-2防冰对下降性能的影响
从图1-2我们可以看到,当防冰开时,慢车推理会增加,飞机下降得更慢,在A320机型上,防冰的使用对下降性能造成的影响比较小。
图1-3 风对下降性能的影响
从图1-3我们可以看出,风对整个过程的下降剖面有明显的影响,风作用的时间越长,影响越大。
▌人工能量管理的方法
飞机的FMS计算机根据不同的条件,可以轻易算出飞机的预期剖面,并给出提示,只要我们正确输入FMS所需的数据,并且理解它的逻辑,根据FMS的提示,我们可以很轻松应对下降和进近的能量管理。
然而,在实际飞行中,复杂的空域环境(航空器数量,前后机间隔,地形...),航图程序和实际飞行的不一致(高度,速度限制,直飞...),变化的外界环境(风,温度...)等因素,导致FMS有时不能满足我们的需要,那么我们需要一种方法来解决这个问题。
从上面的各个影响飞机下降性能的图中,结合实际飞行的经验,我们可以知道,飞机在调速绿点之前,可以轻松达到3.1°的下降梯度:
在速度230kt到310kt情况下,飞机的平均下降能力可以达到3.1°到3.8°的下降梯度,并且随着高度的降低,下降梯度增大;
飞机在减速过程中,下降梯度会变得比较小;
在保持绿点速度时,飞机的下降梯度通常达不到3.0°,所以在用绿点速度去截获下滑后,在不增加阻力的情况下,飞机会增速;
在形态1的情况下,飞机轻松可以保持下滑道并且还能继续减速。
图1-4
根据上述几点,如图1-4所示,我们只需要做到在建立下滑之前,飞机保持在下滑道的下面,留出适当的减速距离,即可解决飞的高的问题。那么知道飞机与下滑道的相对位置,和留出多少的减速裕度就是我们人工能量管理要解决的基本问题。
图1-5
如图1-5所示,飞机当前的高度为14360英尺(4380米),一般的经验公式为英尺高度/300,就可以判断飞机于3°下滑的相对位置,在这里我们可以“快速”算出来,143/3 ≈ 48 海里(原谅我比较差的口算能力,这里我花了5秒钟,还差点算错,不能整除比较气人...)。显然,这种算法在像我这样的人这里容易导致消耗过多的精力,并且会让我尽量少去进行计算。那么有没有更好的方法?显然是有的!
图1-6
如果用英尺高度/300得到的距离作为参考距离,那么根据图1-6就有(其中T为接地点,θ为下降梯度),
如果用米制高度/100得到的距离作为参考距离,那么根据图1-6就有,
这里我们的米制高度是4380米,米制高度/100 ≈ 44海里,经过计算我们也可以知道,英尺高度/300算出来的距离与飞机当前高度对应的梯度为2.8°(比3°下滑更小,这也解释了使用这个估算方法时,在较高的高度,只需要满足3比1就可以,而不用留出减速距离,但是到了低高度,必须留出减速距离,因为高度越低,2.8°跟标准的3°之间的差别越小)。而米制高度/100算出来的距离与飞机当前高度对应的梯度为3.1°(比3°下滑稍大一点点),显然,根据前面我们分析出来的飞机下降能力,飞机可以轻松达到3.1°的下降梯度。
由此,我们解决了基本问题的第一个点----用米制高度/100算出来的距离,可以让我们快速知道在任何高度,任何位置,距离3°下滑的距离,图1-5中,我们距离3°下滑还有56 - 43 = 13海里(这里应为ZGGG的标高很低,故可以忽略标高的影响)。
图1-6
如图1-6所示,飞机在下降过程中,在不同的情况下:
从300kt减速到250kt的过程中(减速50节),飞机距离3.1°剖面的距离从12海里变成了7海里(减小了5海里);
从250kt减速到210kt的过程中(减速40节),飞机距离3.1°剖面的距离从9海里变成了5海里(减小了4海里);
(在FCTM的某处,也提到了每1海里减速10节的说法,有兴趣的同学可以找找看。)
由此,我们解决了基本问题的第二个点,飞机减速对下降性能的影响----在3°剖面下面飞行时,每减速10节,将会使得飞机距离3°剖面更接近1海里。
注:(当前表速-180)/10 为减速到180表速,每10节减速增加1海里的减速裕度
例如
当前高度8900米,表速300节,所需距离 = 89+(300-180)/10 = 101海里
当前高度2100米,表速250节,所需距离 = 21+(250-180)/10 = 28海里
当机场有标高时,所需距离再减去机场米制标高/100即可
在实际飞行中,如果不想浪费太多精力去口算,我们只需:
在高度较高时(调速250前),控制所需距离 = 米制高度/100 + 10,也就是留出10海里的减速裕度(注:高度较高时,飞机的下的会越来越快,并且ATC有可能不会要我们直接进近,这当中还存在比较多的变数,这个阶段算的过于精准是没有太多意义的);
在10000英尺以下,在速度250时,控制所需距离 = 米制高度/100 + 7,也就是留出7海里的减速裕度;
在放出襟翼1时,控制所需距离 = 米制高度/100 +1,也就是留出1海里的减速裕度应对非预期的变化即可;
在预计管制指挥提前转弯时,控制预计提前转弯所需距离 = 不提前转弯所需距离 + 提前量即可,例如在长沙的进近过程中,当前高度7200米,速度300节,预计提前5海里转弯,那么此时距离接地点距离 = 72+10+5 = 87海里是合适的;
在下降过程中,在工作负荷较低时,不定时监控剖面即可知道飞机的运动趋势是高还是低,就能及早采取措施。例如广州进近过程中,在时刻A,高度7200米,表速300节,计划显示距离接地点82海里,此时根据公式,我们知道飞机当前的高度是正常的,只需要采取开放下降即可。在时刻B,高度4200米,表速300节,计划显示距离接地点49海里,那么相比较A时刻,飞机的减速裕度在保持速度的情况下减小了3海里,外界的因素导致飞机在下降过程中无法保持3°的基础下降能力,那么可以预见的是,我们应该采取适当的增加阻力的措施(使用减速板等)以维持飞机的基础下降能力和重新获得合适的减速裕度。
▌高于正常剖面下降的基础理论
根据计算和经验,60吨,静风,防冰关时
下降梯度达到4°时
每3海里可以追回来约100米,下列方式可以达到4°的梯度或以上:
250kt - 300kt表速(速度保持不变开放下降) + 减速板
襟翼1 + 减速板开放下降
下降梯度达到4.5°时
每2海里可以追回来约100米,下列方式可以达到4.5°的梯度或以上:
310kt以上表速 + 减速板开放下降
襟翼2大速度开放下降
下降梯度达到6°时
每1海里可以追回来约100米,下列方式可以达到6°的梯度:
襟翼2或以上 + 放轮
FCTM -标准操作程序:
如果机组想要增加下降率,则可以选择一个更大的速度,使用 OP DES 方式。用减速板来增大下降率很有效,但在高高度使用减速板要小心,因为这样会增大VLS。
如果飞行员想减缓下降,可以使用V/S。A/THR转换到SPEED方式在这种形态下不推荐用减速板来减速,因为这会导致推力增加而速度则会保持。
FCOM-标准操作程序:
AP 接通后,如果在高于 315 kt/M .75 时使用减速板,则减速板的收回速率低(从全放出位收回的总时间约为 25 s)。ECAM 备忘页面以琥珀色显示 SPD BRAKES 直到减速板完全收回。
为了避免在 ALT* 方式收减速板造成高度超限,在离选择的高度至少 2 000 ft 之前收回减速板。
某公司运行手册要求:
速度:除非特别注明或 ATC 要求,应遵守 10,000 英尺 AGL(含)以下 250 海里/小时的最大速度限制;并遵守 SIDs、STARs 或航路图、区域图上的速度限制;
下降遇到颠簸时,必须保持机型限速,飞行高度低于 3,000 米(10,000 英尺)保持速度 250 海里/小时或以下;
低空大下降率下降将导致飞机高度的安全裕度迅速减小,可能引发危险的可控飞行撞地;除非机场程序要求,应遵以下要求,否则机组必须在进近简令中说明
(1) 高于机场标高 2500 至 1000 英尺,下降率不应大于 1500 英尺/分钟;
(2) 高于机场标高 1000 英尺以下,除非程序设计要求,飞机下降率不应大于 1000 英尺/分钟。
▌高于正常剖面下降模拟演练
高于正常剖面下降时,存在的威胁:
飞机很快会高于剖面,造成后续的工作量增加;
大下降率下,TCAS威胁;
如果不及时回到正常的下降剖面,在低高度面临大下降率和地形的威胁;
高空小速度情况下,应对颠簸的裕度显著降低
...
情景1.管制不让下高度
A320飞机(60吨)上海虹桥36R盲降进近,高度9200米,速度290KT,顺风20KT,距离接地点101海里。
措施:
调速到较小的速度,在高高度不能低于绿点速度
在有颠簸或可能存在颠簸的情况下,保持颠簸速度
情景2.获得下降许可后
措施:
开放下降
增加飞机的速度
按需使用减速板
以获得所需的下降梯度
情景3.建立稳定的下降以后,工作负荷得到控制时
措施:
判断飞机高多少
所需距离 = 66 + 13 = 79 海里
多的“能量” = 所需距离 - 实际距离 = 79 - 66 = 13
判断需要多少距离回到正常的剖面
所需距离 = 多的“能量” x 2 = 13 x 2 = 26 海里
(可以参考ND,判断回到正常剖面的位置,应保持减速板和大速速,以达到4.5°的下降梯度,如果当时有顺风比较大,或者不能保持大速度等导致下降梯度达不到4.5度的情况,那么回到正常剖面所需的距离应该用13 x 3 = 39来估算)
情景4.追剖面的过程中,在工作负荷较低时
措施:
检查下降的效果,再次估计回到剖面的位置
所需距离 = 多的“能量” x 2 = (50+13-55)x 2 = 8 x 2 = 16 海里
(跟上一次的估算的回到正常剖面的位置差不多时一致的,说明飞机可以按照预期回到正常剖面。如果检查时估算的回到正常剖面的位置提前了,说明下降性能比预期要好,可以提前回到正确的剖面;反之,则说明下降性能比预期要差(下得更慢),会比预期更晚一点回到正确的剖面)
▌高进近(高于下滑道进近)
前面提到的高于下降剖面下降的基础理论,在高进近中同样适用,只是稍有不同的时,飞机在低高度,速度较小,一般也放出了形态或者起落架,甚至可以放出全形态去准备做预期或者非预期的高进近。在这种情况下,飞机的下降梯度一般能达到4.5°以上,并且不再需要过多考虑飞机的减速对追剖面造成的影响,目标剖面可以按照每高100米需要2海里的距离才能追上去估算就可以了。
在地速180时:
下降率达到1500英尺每分钟,即可获得至少4.5°的下降梯度,此时每高100米,需要2海里才能回到下滑道上;
下降率达到2000英尺每分钟时,即可获得约6°的下降梯度,此时每高100米,只需要1海里就能回到下滑道上。
在高比较多的情况下,应尽快回到下滑道,并且确保下降率在安全可控范围内是尤为重要的,这就需要我们在执行高进近程序时,严格执行相关的程序。在适当的时候,出于良好的情景意识,我们也有必要知道我们的底线在哪里,例如截获航道后,管制员迟迟不给我们下高度的指令,我们就有必要知道,如果保持当前高度,最迟应该在什么时候开始下降,才能保证稳定进近。
举个例子:
飞机在建立LOC以后,保持高度 1200米(机场标高0英尺),假设在获得下降许可后,飞机可以获得获得6.0°的下降梯度,请问在距离接地点多少海里时开始下降,可以在距离接地点4海里截获下滑道(注:比3海里提前1海里建立下滑道,是比较极限的底线)?
图2-1
情景1.由于活动,管制指挥保持高度,做高进近
措施:
设置高进近的构型
- LOC建立
- 襟翼2+放轮
计算最迟在什么距离下降(在工作负荷得到控制时,这一步不是必须的,因为通常有准备的高进近不会很高)
最迟4海里应建立下滑,在保持高度1200米不下高度时,我们能接受的距离接地点最近距离为
预估所需下降率
要达到6°的下降梯度
所需下降率 = 地速*10 = 187*10 = 1900英尺每分钟
情景2.获得下降许可后
措施:
使用FCTM推荐的程序
- APPR预位
- 选择高于当前高度
- 选择合适下降率
在工作负荷较低时,评估飞机在什么位置截获下滑
当前高度1000米,距离接地点7海里,高了300米(也就是多了3海里的“能量”),那么还需要3海里才能建立下滑,也就是距离接地点7-3=4海里,高度1200英尺建立下滑。
适当的时候建立着陆形态(应该比正常要早一些)
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