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737增压面板的LAND ALT的小秘密

 zhanghe1011 2019-07-30

作者:董洁

引子

很多朋友最近比较迷惑一个问题,根据FCOM标准程序以及系统说明章节,起飞前增压面板的LAND ALT应该调制为目的地机场的标高:

但对于场压机场,却在补充程序里面要求LAND ALT设为0。

这个有点百思不得其解,同样是南宁机场,如果用QNH就要设置为400,但QFE情况下就要设置为0,这里面到底有什么秘密呢?

探讨

把问题扔到技术讨论群里,引起了一小波的争论,一部分人想法跟我一样,不管是什么机场,都应该调制为标高,因为增压面板是通过LAND ALT控制着陆机场的标高压力与客舱压力的平衡,另一部分人却认为增压系统主要控制的是客舱内外的压差,设置LAND ALT只是为了使内外压差一致。两种说法貌似都很有道理,但哪个更符合波音的设计呢?

有专家把增压过程图搬出来了:

图1-座舱高度vs.飞机高度

但貌似从图上并没显示出增压系统的具体原理,只是一套增压逻辑,反而更有趣的是,逻辑图中显示,着陆前增压至标高的-0.15PSI,也就是客舱内的压力比客舱外要大一点点,如果我LAND ALT设置为0,在南宁落地,岂不是要先增压,落地后再释压?这如果要是和田机场,岂不是要先压到0ft再释压到4671ft???

紧接着,又有专家扔出了一张AMM的系统分析图:

图2—AMM增压系统解析图

并指出,737根据CL和NG型分别有CPCS(Cabin Pressure Control System 座舱压力控制系统)系统和DCPCS(Digital Pressure Control System)。737NG系列机型的DCPCS会根据FMC的设置自动调节,FMC选择场压之后,增压会切换到场压模式,但貌似图上并未显示出系统跟FMC有什么关联。

增压系统详解

突然,有专家站出来,指出增压系统的DCPCS,并未直接和FMC关联,而是和机长与副驾驶的EFIS面板上的气压旋钮有关联,它是直接读取的机长侧的气压调制数据,如果EFIS面板都故障,可能导致增压系统故障。

图3-座舱压力控制系统示意图

貌似问题的关键找到了——增压系统的信号源与EFIS面板有关联。

这位专家继续解释:

从FCOM手册“增压系统章节”里面我们可以得出:

DCPCS(数字式增压控制系统)在 41,000 英尺的最大允许飞行升限下,座舱高度通常由座舱压力控制器控制在8000 英尺以内。大气数据惯性基准组件(ADIRUs)向两个自动控制器提供外部静压、气压修正高度、非修正高度以及校准空速。大气数据惯性基准组件从机长和副驾驶气压基准选钮接收气压修正值。

自动系统由两个独立的控制器组成。每次飞行时,其中一个控制器作为主控制器,另一个作为备用。下次飞行相互替换。

在自动或备用方式,在增压控制面板向自动控制器预设两个高度:

  • FLT ALT(飞行或巡航高度)

  • LAND ALT(着陆或目的地机场标高)

在地面时,起飞机场高度(即实际座舱高度)不断输入自动增压控制器内。

在空中,自动增压控制器使飞机高度和座舱高度之间保持一定比例的压差。根据飞机爬升率按比例增加座舱高度,可使座舱高度变化保持在所需的最小速率。

飞机爬升到飞行高度 0.25 psi 范围内时,巡航方式开始工作。巡航时,控制器会根据下表所示压差限制值来保持最低的可达座舱高度。

飞机下降到低于所选飞行高度0.25 psi 时,下降方式开始工作。座舱开始成比例下降到略低于所选的着陆高度。控制器控制座舱在轻微增压状态下着陆,以使进近时高度快速变化而座舱压力变化最小。

在某些环境下,所选着陆高度可能会超过由压差限制值决定的目标座舱高度。在此情况下,控制器将保持略低于所选着陆高度的座舱高度。偏离飞行高度时,由于控制器调节排气活门以保持恒定的座舱高度,可能会造成压差变化。

例如昆明这样的高原机场,如果LAND ALT调制在50,飞行高度为FL217,这时的座舱压力可能也才2000ft左右。而如果LAND ALT设定为6900,就算FLT ALT设定为21700,座舱高度也不会遵循上述蓝字的增压规则,反而是会上升至约6900ft的高度。这就是LAND ALT调制的第二原则。

手册里面关于高于6000ft的机场有补充程序:

之所以起始下降或着陆前20分钟调制LAND ALT到目的地机场标高,就是为了让座舱高度可以在起始下降前保持在6000ft以下,以提高旅客的舒适度,避免旅客长时间在高于6000ft的座舱高度引起的不适。

又例如737NG FCOM NNP章,关于炸弹威胁的描述:

一旦发生炸弹威胁,需要将LAND ALT调制为发生炸弹威胁时的座舱高度,其实就是为了防止飞机在下降过程中,座舱高度随着下降逻辑,开始增压,使座舱高度下降。当飞机实际高度低于了LAND ALT设置的高度后,内外压差将小于1PSI,对机体的破坏达到最小。这就是LAND ALT的第二调制原则。

言归正传,当降落在场压机场,DCPCS读取的是EFIS面板上高度表的调制值,之后进行气压修正,例如南宁机场QNH1013,标高420ft,对应的场压就是QFE998,相对标高就变成了0。实际我们落地的时候,外界的修正海压仍然是1013,而并非998,所以这时DCPCS设定的外界气压为“998hpa=0ft”即也是“1013hpa=420ft”,可以理解为无论以QNH为基准的正确设定还是以QFE为基准的正确设定增压系统,两种设定对飞机增压控制系统DCPCS的数字化输入结果是一样的,即设定为落地机场距离海平面的标高Elevation(如图4)。当然,如果两个EFIS都故障了,DCPCS无法读取到高度表调制,自然也会故障了。

图4-机场标高

小结

经过解释,突然发现之前想得太简单,对增压系统的研究不够透彻,深刻。总以为737NG没有对机场标高分析的能力还需要手动调整LAND ALT,每次都应给增压系统一个机场标高的设定。可是却忽视了其系统深层的逻辑,没有领悟到每个动作的设计背后的原理。

其实正常飞行时只要根据FCOM QNH或QFE机场相关程序正确设定DCPCS,飞机即会执行正确的座舱下降计划直至落地,但希望通过更好的理解增压系统后,可以更好的处理非正常情况下的增压计划。

书山有路勤为径,希望本文可以给有相同问题的朋友解惑,共同成长,进步。


本文为e起飞民航交流平台(ID:eachfei-calpa)原创文章

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