起飞与着陆中的滑水现象侧风影响及机组训练.docx

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起飞与着陆中的滑水现象侧风影响及机组训练

起飞与着陆中的滑水现象、侧风影响及机组训练

大雨和侧风的不利气象条件给减速停机带来许多问题，在这种情况下如果因飞机故障要求中断起飞或着陆接地后将飞机停住，而不冲出或偏离跑道对机组来说是一种挑战。

近几年的研究成果和技术改进使这类问题有所缓解，但问题仍然存在，有关在湿跑道上高速着陆或中断起飞而冲出跑道的事故和事故征候每年都还发生。

导致高速着陆和中断起飞时发生事故的因素是非常相似的。

一、冲出跑道事故不断发生

波音公司最近一份研究报告表明，在30年的喷气机运输中与中断起飞有关的冲出跑道事故有48起，死亡400多人，另外还有28起严重的事故征候。

同时报告还指出，在冲出跑道的事故率方面至今还没有明显的改善。

喷气机运输事故统计表明3000次起飞中有一次中断起飞；大约有1/3的中断起飞是不成功的，导致严重的冲出跑道事故或事故征候。

按照这一比率，每年的1500万次起飞中至少会出现5起中断起飞冲出跑道事故或事故征候。

一些研究报告指出过去发生的中断起飞冲出跑道的事故和事故征候中有80%是可以避免的。

当飞机在跑道上快速加速时，飞行员在驾驶舱这样紧张的环境中做出中断起飞的决定不象事后经仔细研究分析做出的决定那样可靠。

波音公司的研究表明，大约74%的中断起飞是与发动机毫无关系的。

虽然在模拟机训练中，中断起飞通常都用因发动机异常情况来模拟，但是实际只有26%的中断起飞是因发动机情况异常。

继之还有24%因轮胎/起落架支柱故障，13%因飞机构形不正确。

其余的造成中断起飞的还有鸟击、机组配合等其他原因。

及时地把对飞机的操纵权从副驾驶手里转到机长手里，对中断起飞的决策是十分重要的。

研究得出的结论是大多数中断起飞冲出跑道事故是可以预防的，同时研究还指出58%的事件发生V1以后。

在这样高的速度下，即使是在理想的气象条件，要在剩余跑道上减速并停机也是有问题的。

研究报告还指出，1/3冲出跑道事故的主要原因与跑道面的湿滑有关。

二、滑水现象

与滑水现象有关的因素为人们所认识大约仅30年的时间，在这之前与湿跑道有关的事故被认为是飞行员的过错。

英国于1956年开展了最早的滑水现象的研究，这以后美国航空航天局（NASA）也开展了许多这方面的研究，NASA的研究发现与滑水速度有直接关系的是轮胎的冲气压力，而不是轮胎的花纹。

NASA的结论是轮胎冲气压力越高，滑水速度越大。

现在，制造商已生产出更高压力的轮胎，其他的技术改进，如防滑刹车装置和反推装置的改进，使喷气飞机在所有气象条件下的高速着陆性能有所改善。

1．滑水现象原理

滑水现象很复杂，对这一现象的研究工作一直没有停止，要完整、详细地解释滑水现象原理是相当困难的。

简单地说滑水现象是指，冲气的飞机轮胎在有水、冰或融雪覆盖的跑道上滚动时，轮胎接地表面与道面之间会产生流体动压力。

随着地速的增加，这一动压力也在增加。

当达到某一临界速度时，流体动压力等于飞机的重量，这时即达到滑水速度。

当速度大于滑水速度时，飞机轮胎将被流体动压力完全抬离地面，由水膜支持着，使轮胎在跑道的水面上产生滑动，造成方向控制困难、前轮转向失效和失去刹车。

轮胎冲气不足会直接影响滑水速度，每降低2－3磅压力，滑水速度将减小一节。

造成轮胎冲气不足的原因很多，当飞机从气温很低的高度快速下降、航前检查或维护不仔细等可能造成轮胎的冲气不足。

2．滑水速度计算方法

滑水速度是可以预测或计算的，它可用两个数字公式来表达。

轮胎与地面的接触压力近似等于轮胎的充气压力，由此，用流体动力学公式可导出两个不同情况下的滑水速度公式。

第一个公式是表示轮胎旋转减慢的情况（如飞机落地后减速和中断起飞的情况），滑水速度等于9倍的轮胎冲气压力平方根。

这一公式用于计算各种飞机的近似滑水速度已有很多年了。

第二个公式适用于着陆接地时的情况，这时轮胎是在旋转加速过程中，滑水速度等于7.7倍的充气压力平方根。

当跑道水深大于轮胎纹理深度时，这个公式仍是适用的。

假设轮胎的充气压力为100磅，用第一个公式计算，滑水速度是90节；用第二个公式计算，滑水速度是77节。

为了提高滑水速度，防止滑水现象发生，大多数喷气飞机主轮胎的充气压力至少达到150－200磅/平方英寸。

3．三类滑水现象

NASA将滑水现象划分为3类：

（1）动力滑水（Dynamichydroplaning）；

（2）粘性滑水（Viscoushydroplaning）；

（3）橡胶复原滑水（Revertedrubberhydroplaning）。

动力滑水的条件是跑道上的水深要达到1/10英寸以上，由于轮胎与跑道间流体动压力的作用使轮胎被抬离地面，轮胎由水膜支持。

粘性滑水发生在水膜非常薄（大约1/1000英寸）的情况，粘性滑水速度比动力滑水速度低得多。

橡胶复原滑水的条件是有一段长时间的抱轮刹车滑动过程，以及橡胶复原和跑道表面湿滑。

橡胶复原的作用就像是轮胎与跑道之间密封条，使聚积在轮胎接地面里的水不能很快地排出，这部分水被加热后产生蒸气，蒸气可以将轮胎抬离地面，从而造成滑水现象。

橡胶复原滑水现象会在跑道上留下一道白色的痕迹。

新的高性能的防滑刹车系统可以防止抱轮刹车时橡胶复原滑水。

三、侧风的影响

在跑道有积水或融雪的同时再加上存在侧风，这是一种最难控制的情况，这种情况会严重减少轮胎与跑道的摩擦，容易造成滑水现象。

侧风引起的侧向力有推动飞机偏离跑道的趋势，这种侧向力与侧风速度的平方成正比，也就是说，10节侧风引起的对飞机的侧向力是5节侧风的4倍。

对着陆事故的回顾表明飞机偏出跑道的滑水事件远多于冲出跑道的事件，这大多与侧风有关。

近几年中，许多有关冲出跑道的滑水事故（如1989年在纽约拉瓜迪亚机场波音737发生的一起事故）是因高速中断起飞而引起的，NASA正在支持FAA开展一项试验，评估用硬泡沫延长跑道端头区的作用。

最近对航空企业的调查表明，美国大约有2/3的民用机场有小于1000英尺的跑道延伸区。

四、机组训练

为了预防滑水现象、减少飞机在起飞和着陆时的冲出或偏出跑道事故，近年来采取了一些技术措施，如轮胎设计的改进、跑道开槽技术和刹车力测量技术的应用、防滑刹车系统的应用和改进等，这些技术改进和新技术应用在减少飞机的起飞和着陆事故方面起到了良好的作用。

但是事故统计表明，大多数的起飞和着陆事故与机组行为有关。

因此，要更好地解决这类事故问题，必须要进一步研究飞行机组的行为，改进飞行机组的训练。

由于起飞时的飞机构形与着陆时不同，飞行员的心理与思想准备也不一样，因此，中断起飞后的减速停机与着陆时的减速停机情况会有所不同，但就安全地减速停机这一目标来说两者是相同的。

波音公司于1991年应用波音737飞行模拟器进行了飞行员行为的研究，这项研究观察了24名航线飞行员在中断起飞各个阶段中的情况。

模拟机模拟的意外情况包括：

发动机故障、火警、系统故障指示和轮胎爆裂指示。

根据研究结果，提出了如下几项训练建议：

（1）要求机组更好地理解V速度的含意；

（2）必须强调正确的中断起飞刹车技术；

（3）必须考核中断起飞时对自动速度刹车的应用技术；

（4）训练中对于轮胎爆裂和轮胎故障应有更多的注意；

（5）在进行中断起飞的模拟机训练时应引入非发动机故障的其他意外事件；

（6）机长应作出继续或中断起飞的决定，必要时亲自执行中断起飞操纵。

通过对飞行员的行为研究，波音公司制定出一项中断起飞安全训练计划（TakeoffSafetyTrainingAid），以下是这项计划比较重要的有关训练和操纵建议的内容：

（1）高速时大声报告：

所有操作人员应采用大声报告的方式提醒机组已进入起飞滑跑的高速/高风险工作状态。

（2）V1时大声报告：

V1时必须大声报告，以便及时做出中断起飞的决定和采取措施。

（3）中断起飞措施：

在执行中断起飞机动时，每个操纵人员应强调正确的指令和及时地应用减速力；同时，每个操纵人员应采用标准的大声报告用语，清楚地而不是含糊不清地宣布中断起飞的开始。

（4）中断起飞自动刹车：

如果飞机装配有自动刹车系统，在起飞滑跑前应将自动刹车开关设在中断起飞的位置。

（5）起飞简令：

建议做起飞简令，包括对中断起飞的考虑。

（6）正确理解V1速度：

在训练计划中要开展现状喷气运输机性能中V1速度的讨论，并掌握正确运用V1速度概念的方法。

（7）湿滑跑道性能：

在训练计划中每个操作人员应讨论跑道表面成分的影响，即在有跑道表面污染和不利气象条件下各类飞机的减速停机性能。

（8）反推性能：

在训练计划中每个操作人员应讨论反推和速度刹车分别在干的和湿滑的跑道上的减速停机性能。

（9）平衡跑道中断起飞：

平衡跑道是指跑道长度等于某型飞机所需的临界跑道长度。

在训练计划中应包括在这种跑道起飞时，当速度接近或达到V1中断起飞的情况下，每个操作人员以最大努力减速停机的行为。

（10）警报/警告/系统异常：

在训练计划中应训练在低速或高速工作状态出现主警报或系统异常时机组的正确措施。

（11）轮胎故障：

在训练计划中应训练在高速中发生轮胎故障时机组的正确措施。

（12）刹车技术：

在训练计划中应包括正确的刹车技术和要求达到最大减速停机性能时的脚踏力。

（13）中断起飞时飞机控制的转交：

在训练计划中应强调在中断起飞过程中机组协作的重要性。

除了波音公司开展的研究外，美国航空运输协会（ATA）和美国宇航工业协会（AIA）组成的一个研究小组最近向FAA提出了如下9项建议：

——使加速一停止过渡段标准化；

——提供湿跑道的可计量性；

——提供对准跑道中心（Line－up）距离的可计量性；

——提供磨损刹车的可计量性；

——制定型号操作程序；

——制定型号训练程序；

——改善模拟机的保真度；

——提供跑道条件报告；

——提供刹车余热的可计量性。

这个研究小组的研究结论认为，在训练实施和操作程序方面存在很多改善飞行安全的机会。

通过对机组的行为研究、加强飞行机组的训练，是可以有效地提高飞行安全性的。

（徐祥松）