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如何使复飞更安全

 啵啵老公 2022-05-07 发布于北京

——四川航空 周焕然

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背景

上世纪90年代,国际民航组织在布鲁塞尔举行了复飞安全性论坛。论坛指出,有1/10的复飞报告显示,在复飞过程中有潜在危险, 在论坛上,民航专家通过分析事故调查报告,发现复飞事故的种类较多且危害性较大。某航空公司在2017年上半年安全总结中发现,在100起复飞事件中,有36起复飞事件发生在50英尺~200英尺飞行高度,而其中20起复飞事件发生在50英尺以下;在200起复飞事件中,有110起复飞事件触发了等级的飞行品质监控(QAR)记录,而其中20起复飞事件发生了超限的三级事件。在民航局前期通报的3起不安全复飞事件中,都有机组处置不当的影子。

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定义

什么是复飞,很遗憾目前中国民航规章体系没有对复飞进行明确的定义,但是从字面理解复飞是指机组在进近着陆过程中发现飞机不具备着陆条件时中断进近,使飞机按规定或指定程序上升到指定高度的飞行过程。

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复飞的原因

复飞的原因很多例如天气原因、ATC原因、不稳定进近 、在MDA或DA处没有获得足够目视参考或目视参考丢失 、影响进近和/或着陆安全的故障、风切变、TCAS、EGPWS、丢失处境意识等等。其中天气原因、ATC原因以及不稳定进近占了绝大多数。(参见图1)

下面我们将从复飞过程中人的因素方面,以及从威胁与差错管理的角度聊一下复飞,希望通过下面的内容可以让你对复飞有一个更深刻的认识。

图片图1
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与复飞相关人的因素

1.人的因素

人的因素贯穿于整个飞行阶段,尤其是在最后进近时,恶劣的天气,疲惫的身体,ATC的干扰等等原因,都会使机组在心理上以及生理产生一些变化,影响复飞的决策,以及复飞程序实施的准确性。影响复飞决策的心理因素主要有下面几点。

运行成本方面的压力,延误以及额外的燃油消耗将给航空公司带来额外成本。

文化方面的压力,需要考虑如何给公司汇报复飞的原因,公司也需要给相关部门解释复飞的原因。

攀比的压力,往往飞行员都会有此种想法,他/她都可以到,那么我也应该可以。

自我的压力,觉得复飞意味着失败,脆弱,不专业,感觉全世界的人都知道自己复飞了,面子上过不去。

“任务”的压力,复飞往往意味着工作负荷的增加,额外的时间管理要求,需要重新进行进近准备,需要与给旅客进行解释。同时对于最后一段的航班,尤其是长航程的洲际航班,疲劳和期待“回家”的心理也是不可忽视的因素。

复飞的决策与飞行员的心理因素息息相关,而影响复飞程序实施准确性的的生理因素也值得我们关注。下面列出了一些复飞过程中飞行员生理方面的变化。

过度的应激状态,应激状态指生物体在受到刺激之后,马上作出反应,以便适应这个刺激变化的环境。这时候的状态,叫“应激状态”。是出乎意料的紧张情况和对人有切身利害关系的严重生活事件所引起的一种人的情绪状态。过度的应急反应可能导致注意力固定于某一情境、某一仪表或告警信号上 而对于其他信息视而不见或充耳不闻。

注意力涣散。有些飞行员在压力和较强工作负荷下,会有注意力分散的可能性,不能专注于应该关注的事物上,飘忽在后果与当前情境之间,从而贻误处置特殊情况的时机。同时还会出现思维困难、犹豫不决的情况。不能迅速、准确地分析当前情境和备选方案,表现为犹豫不决,举棋不定,还可能发生工作程序性混乱。

 疲劳的影响,疲劳会削弱机组的警觉性,降低机组的处境意识,程序的执行的准确性也将大大降低,严重影响飞行安全。据美国航空航天局(NASA)航空安全委员会报道(1988):在已公布的众多飞行事故中,大约有21%的事故都与疲劳有关。

2.躯体重力错觉导致的飞行空间定向障碍

躯体重力错觉(somatogravic illusion)是前庭本体性错觉的一种。飞机作曲线运动时,在视觉受到限制或其作用减弱的条件下,飞机以缓慢的速度由平飞进入转弯,飞行员感到飞机不是转弯而是上升;当飞机从转弯改为平飞时,飞行员又感到飞机在下滑。平飞时突然加速,可产生上仰错觉,突然减速,可产生下滑错觉。由于复飞产生的水平加速度,人体感觉器官无法第一时间正确做出空间判断(参见图2)。因此飞行员可能做出相反的操作。(参见图3)。

飞行空间定向障碍(spatial disorientation inflight)亦称“飞行错觉”、“失定向”。是指飞行中飞行员对自身和飞机的状态、位置、方向、运动及飞行环境的不正确知觉。

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图2

图片图3

2006年5月2日22点13分(当地时间02点13分),从埃里温飞往索契的RNV967航班坠毁在索契机场附近的黑海。调查报告指出,机组对落地的过度期待的心理(“回家“的心理),复飞的心理预期不足,应激状态下表现出来的注意力固着,飞行空间定向障碍,是导致事故的因素;2016年3月18日,迪拜当地时间00点07分,从迪拜飞往罗斯托夫的FZ981航班经过4小时的巡航以及2小时的盘旋等待后,在进近复飞的过程中坠毁于罗斯托夫机场附近,调查报告指出事故的主要原因有,机组对落地的过度期待的心理,(“回家”的心理),复飞的心理预期不足,躯体重力错觉。同时这两个事故也都提到疲劳对事故可能的影响。

由此可见,人的因素无论在生理上,心理上都对整个飞行过程有巨大的影响。一次航班的结束必然伴随一次成功的着陆,而在进近着陆过程中又可能因为各种各样的因素复飞,而一个安全的复飞取决于果断的决策,以及程序实施的准确性,而以上两个条件与飞行员的心理与生理因素是分不开的。

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复飞过程中威胁与差错管理

1.复飞过程中所面临的威胁

复飞通常是非预期的,人会产生非常强烈的应激反应。

复飞的发生的低概率性,根据数据统计飞行员每实施400个进近才会发生一次复飞,而飞行员操作的复飞大都是在模拟机上进行的。

复飞的操作是高工作负荷的,机组需要默契的配合,在很短的时间内完成一系列的标准操作程序。复飞后通常会给机组带来一些时间的压力,燃油方面的压力,尤其是在天气恶劣的情况下时,机组往往容易出现一些差错。

2.复飞过程中常见的差错

首先我们来定义看看什么是差错:差错是指背离机组意图或预期的机组成员行为或既定工作的错忘漏现象,差错包括不遵守规章制度,违反标准操作程序和政策,以及背离机组公司或者交通管制的指令或要求等。复飞常见的差错如下。

(1)推力手柄未设置到TOGA位

推力手柄的正确设置不仅仅意味飞机能量的增加,对于空客飞机推力手柄的正确使用将决定自动飞行系统是否提供正确的复飞引导。根据空客数据统计在高度大于1200英尺的复飞中,超过50%的机组未使用TOGA推力,96%的机组使用CLB推力实施复飞。(参见图4)

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图4

(2)复飞初始姿态过低

由于身体产生错觉的影响,机组可能会使用低于手册建议的复飞姿态进行复飞。根据空客提供的数据对于A320机型,在使用了TOGA推力的复飞当中,有13%以上的复飞初始姿态小于12度,而手册建议的初始姿态是15度。(参见图5)

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图5

(3)减推力过晚,或不恰当

由于航班航行中的复飞往往都是全发工作,重量较低,正确的减推力时机对飞机的能量控制至关重要。

(4)不正确的水平航迹管理

 由于机型差异,不同飞机复飞后的自动引导方式略有区别,空客飞机存在GA TRACK模式,NAV模式,不同引导模式意味着不同的操作方法,机组需要对飞机能力有一个预先的了解。

3.差错管理不当导致的非预期状态

案例1:航班信息不详,机长作为操纵飞行员(PF),副驾驶作为监控飞行员(PM)。机组使用ILS进近,天气状况能见度3000米,轻雾。飞机使用构型全,进近速度124节。复飞高度2000英尺。机组使用人工飞行,400英尺时LAND 模式接通,DA200英尺处未获取足够的目视参考,机长操作复飞,机长在5秒内将油门缓慢推至FLX/MCT 位置,同时增加姿态至6度,LAND模式仍然接通,飞机在RA150英尺处改平,副驾驶同时设定构型3,飞机缓慢爬升至170英尺,机长接通AP1,副驾驶同时收上起落架,由于飞机推力手柄未在TOGA位,复飞模式并未接通,因此LAND模式无法解除,自动飞行系统引导飞机追随下滑道,飞机下俯,在180英尺时机长收油门至CLB位,飞机速度仍然持续增加,在120英尺处出发SINK RATE警告,机长再次断开AP拉起飞机,飞机最低高度达RA 75英尺,速度增加至180节,在110英尺处触发超速警告,机长于500英尺处选择油门IDLE,又在900英尺处再次接通AP,但是飞机仍然处于LAND模式,因此飞机再次俯追冲去追随下滑道,机长再次断开AP人工操作,最后飞机安全落地。原因分析,机组决定复飞,但是没有将油门设置到复飞推力,是本次事故的最直接原因,对于空客飞机推力手柄设定在TOGA位是触发复飞模式的必要条件。而机组对自动飞行引导模式理解不到位,在未完全理解FMA显示LAND模式的情况下接通AP,触发GPWS警告,导致了情况的进一步恶化。

案例2:2016年8月6日,阿联酋航空B777-300客机,注册号A6-EMW,执行EK521定期客运航班,于05:06UTC(印度标准时间10:36)从印度Trivandrum起飞前往阿联酋迪拜。08:37UTC(阿联酋当地时间12:37),飞机在迪拜机场进近过程中,尝试复飞时撞地。

左座机长为操纵飞机飞行员(PF),右座副驾驶为监控飞机飞行员(PM)。飞机抵达迪拜附近时,机组接收到气象通波Z(ATIS),地面风340°/11kt,ATIS显示所有跑道均有风切变警告。飞机使用襟翼30进近,进近速度为152kt(VREF+5)。飞机被雷达引导使用12L跑道进近,920ft时,机组脱开自动驾驶,保持自动油门接通(SPEED模式),继续进近。无线电高度35ft时,PF开始拉平,自动油门变为IDLE(慢车)模式,两个油门杆均移动到慢车位。08:37:12,飞机表速160kt,无线电高度5ft,风向开始转变为顶风。08:37:17,根据飞机FDR(飞行数据记录器——黑匣子之一)记录,右主轮接地。接地点距跑道头1100m,接地表速为162kt。08:37:19,飞机的跑道意识和咨询系统(runway awareness advisory system ——RAAS)发出语音警告“LONG LANDING, LONG LANDING”(长平飘、长平飘),08:37:20,飞机左主轮接地,但前起落架一直未接地。08:37:23,飞机复飞离开地面,在撞地前一直遇到顶风。08:37:27,襟翼手柄收到20位置。08:37:28,管制员发布许可,指挥直线爬升到4000ft。飞行员复诵指令正确。08:37:29,起落架手柄移到收上位,起落架解锁并开始收起。飞机最高爬升到85ft的高度,表速134kt,起落架还在收起的过程中。随后飞机开始掉高度。副驾驶喊出“检查速度(Check speed)”。08:37:35,两个油门杆被向前推到前止位,自动油门从IDLE模式变为THRUST(推力)模式。08:37:36,近地警告系统(GPWS)发出音响警告“DON’T SINK, DON’T SINK”(不要下降、不要下降)。08:37:37,两台发动机响应油门杆指令,增加推力到指令推力。0837:38,飞机的后机身撞在跑道上(正切N7滑行道位置),撞击时表速125kt,姿态9.5°,下降率900ft/min。这次事故中飞行员决定复飞,但是没有将油门(或者监控自动油门)设置到复飞推力,是本次事故的最直接原因!机长按压TO/GA电门、决定复飞之后约14秒,两名飞行员才发现油门还在慢车位置。这说明机长(PF)按压TO/GA电门之后,很可能右手并未扶油门杆;副驾驶(PM)也没有及时监控自动油门的工作状态。

以上两个案例都是因为油门使用错误导致的不安全事件。对于复飞操作,可以使用“3P”原则。第一个“P”(power),对应的是油门,在进近过程中,飞机的能量逐渐减小,而从进近转换至复飞,能量的增加是必要条件,当飞机离地面较近时,TOGA推力的使用是必需的,而当飞机高度较高时,使用TOGA推力又将导致飞机能量过大,存在超速,突破目标高度的风险,同时前面我们提到过对于空客飞机,油门杆位置还将决定FMS(飞行管理计算机)的自飞行系统是否能提供正确的复飞引导,因此我们可以看出正确使用油门对于复飞安全的重要性;第二个“P”(pitch),是指飞机的姿态,正确的的复飞姿态将确保飞机在复飞过程中处于合理的速度范围,姿态过小将导致飞机增速过快,存在超速的风险,而姿态过大将导致飞机速度过小,损失机动余度,第三个“P”(performance),是指性能,这是由前面两个“P”直接决定的,性能=油门+姿态,这是每一位飞行员在航校学习飞行时第一天就知道的内容,因此对于复飞,保证合理的油门设置加上正确的飞机姿态,你就一定能得到满意的复飞性能。

飞行员实施的复飞中90% 以上都是在模拟机上完成的,在模拟机训练过程中,机组对于复飞的决断往往都是十分果断的,复飞的SOP也完成得较好,但是为什么一到航班上,复飞就总是出问题呢?这是值得我们思考的地方的。机组自身能力对复飞安全的重要性不言而喻,但是每一个安全的复飞光靠机组自身能力来保障也是不够的,严谨的程序设计,充分有效的训练,合理的监管制度都是保障复飞安全的重要条件,对此提出一些建议。

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建议

1. 制造商应正视自身发布的程序缺陷,及时做出改进与优化。开发更加先进的设施设备降低可能的风险,如空客的SOFT GO AROUND 功能。

2. 航司应建立复飞免责条款,鼓励飞行员在任何条件下复飞,民航安全管理部门也不去追究飞行员的责任。只有在这种管理理念下,飞行员才能真正做到该复飞时复飞,同时航司安全管理部门在收到飞行员提交的复飞报告后,除了肯定复飞处理的正确之外,应该对飞行员为什么复飞、整个复飞过程暴露的问题等进行深入了解,并将复飞信息通报给其他飞行员,从而让飞行员能更加清楚的了解到复飞过程中的风险,同时对飞行训练指明思路。航司在训练中也应加入人的因素方面内容;复飞科目的设置应更贴近航班运行,由于航班运行中复飞的概率小,飞机员对复飞的感受都是通过模拟机建立的,因此贴近真实航班的复飞感受建立尤为重要,然而在目前的模拟机训练中,复飞的训练往往都是在飞机超重,单发,或者带有其他严重故障的条件下进行的,同时飞行员对这种带有故障的进近的往往都有较强的复飞心理预期,因此降低了飞行员的应激反应,以上这些条件无法很好的模拟真实的航班运行,真实航班运行中飞机重量较轻,所有发动机都正常工作,复飞指令往往也更加突然,这种条件下复飞,飞行员的感受也是完全不同的。因此加强训练情景的真实性是很有必要的,这将帮助飞行员建立更贴近真实运行的复飞感受,了解复飞过程中身体的反应,以及可能发生的错觉,从而降低飞行员在真实航班复飞过程中的应激反应,减少躯体重力错觉和情景意识不足等现象的发生。

3. 对于飞行员,做好飞行简令,飞行简令”的定义已经不局限于飞行某一阶段、某一动作实施之前,操纵飞机的飞行员向机组其他成员说明即将开始的实施意图,即对某一动作的正常和非正常飞行程序操纵要领、注意事项以及机组分工进行简要复述,使机组成员明确各自的职责了。现在更强调简令应侧重于识别影响预期操作的威胁,并就这些已识别威胁的缓解(避免、管理)达 成一致;同时识别与“常规”操作的重大差异或偏离 。比如,FMS数据库程序与航图存在差异时,机组是否能发现,如果复飞是否需要使用人工导航模式;ATC习惯指挥机组保持大速度进近,机场使用缩小间隔运行,机组是否对不稳定进近与突破最小间隔后的复飞有充分的预期;机场天气乱流频发,地形复杂,起降操作难度大,机组是否在进近前都做好了充足的准备;以及机组目前的精力是否充沛,有没有疲劳,都需是在简令中强调的内容。有效的简令可以帮助机组提高思考和行动的能力,建立团队信心,并在遇到非预期情况时最大限度地减少惊吓效应,提高了机组的应变能力。从而更好的完成复飞的操作。

4. 严格遵守SOP的要求,复飞时采用正确的复飞操作策略,从开始进近至落地反推拉出时,随时可能复飞。由于飞机所处高度的不同,复飞的操作策略也有所不同,飞行员所面临的主要风险也不相同,当飞机高度等于或高于FCU高度时(参见图6),建议使用中止进近技术(参见图6)。这一阶段一般来说时间压力不大,机组只需及时调整引导模式,修改飞行计划即可。而如果选择标准复飞操作的话,则会突破目标高度可能会造成飞行冲突。

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图6

当飞机高度处于FCU高度以下至接近地面(复飞后飞机没有接地风险的高度)之间时(参见图6),使用标准的复飞程序,由于标准的复飞操作要求使用TOGA推力,当飞机所处高度距FCU高度较近时,机组应及时将推力从TOGA减小至CLB位,否则过大的能量也会导致突破目标高度造成飞行冲突,或者超速。因此机组在实施标准复飞程序前需要有一个良好的处境意识,才能更好的识别当前面对的威胁。而空客也就复飞过程中能量较大的问题,给出了解决方案,于2017年推出SOFT GO-AROUND的功能,该功能在满足规章要求的性能下将复飞后爬升率设置在2000英尺,从而很好的降低了复飞后能量过大带来的风险。

当飞机接近地面时(复飞后可能有触地风险的高度),使用中断着陆技术,此阶段的操作PF应该专注于对飞机姿态的控制,最大程度的避免擦机尾以及擦翼尖或发动机的风险,PM对飞机状态监控变更加重要,应对飞行重要参数进行积极有效的监控,发现偏差及时提醒,随时做好接管准备。由于高涵道发动机的推力响应较慢的原因,复飞过程中会有接地的风险,因此改变形态的操作是不合适的,这是区别于标准复飞操作的地方,只有确认飞机建立正上升并且没有再次接地的风险后,机组才可以改变飞机形态。

注意,若机组选择了反推,那么根据手册要求,禁止实施复飞。

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总结

无论怎样决策,复飞总是避免事故的主要手段,一次安全的复飞同样也意义非凡。每一次安全的复飞都是基于充足的进近准备,严格遵守复飞标准操作程序,良好的处境意识之上,而非仅凭直觉。最终才能做到外部波澜起伏,内心平静如常。

参考文献        
Reference
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1.EK521 Accident - Final Report - AAIS Case No: AIFN/0008/2016;

2.Boeing 737-8KN A6-FDN Fatal Accident - Final Report;

3.FINAL REPORT on the investigation into the accident involving the Armavia A320 near Sochi Airport on 3 May 2006;

4.A350 Flight Crew Operating Manuals (FCOM);

5.Flight Operations Briefing Notes Being Prepared for Go-Around;

6.OPS review of Go-Around survey Thomas LEPAGNOT;

7.A320 Go-Around with inappropriate mode selectionA320 & A319 events Marc Baillion.  

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——本文源自《飞行员》杂志2022年第2期 总第112期


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