起飞时的速度控制

Safety First 

控制好速度

NO.1 起飞时的速度控制

Safety first #18 July 2014

每个航线飞行员在每次起飞期间可能遇到的最关键的决定之一是继续或中断起飞程序；因此，在此阶段必须正确监控空速。

起飞时忽略空速或以不适当的速度起飞与以下主要风险直接相关：横向或纵向偏离跑道、超出最大刹车能量导致失火、擦机尾、离地后横向控制不足、不满足越障等。

本文旨在对各种起飞特征速度和限制速度从审定要求到飞行试验验证的阐述方式以及如何在日常操作中实施提供一些提示。

我们将提供一系列文章 关于这个主题，在我们杂志的当前和未来几期中，旨在详细介绍您一直想了解的有关速度的所有信息……今天重点关注起飞阶段。

理解起飞速度

特征速度旨在提供飞行员在起飞动态的情况下做出决策。因此，需要严密的监控这些速度。到底应该监控什么速度？这些速度意味着什么以及它们来自哪里？如果超过这样的速度会发生什么？

我们的目标是强调空中客车公司向机组人员发出的有关起飞期间速度监控的所有建议背后的设计和操作考虑因素。

起飞的操作速度 V1、VR 和 V2 非常精确地确定了飞机起飞性能限制和发生故障时存在的裕度。

对于每种飞机类型，V1、VR 和 V2 均由空中客车公司根据设计速度和飞机认证测试期间收集的数据计算得出。

V1: Decision speed

VR: Rotation speed

V2: Take-off safety speed

V1：决断速度

定义

V1 是在紧急情况下可以开始中断起飞的最大速度。

V1 也是在一台发动机故障后可以继续起飞的最小速度。

该速度由机组人员在飞行准备期间在 MCDU 中输入，并在起飞滑跑期间用 PFD 速度刻度上的“1”表示：

V1是如何确定的？

如果在 V1 处中断起飞，飞机必须能够在跑道末端之前停止，且不超过刹车可以吸收的最大能量。

此外，如果在V1之后发生发动机故障，那么飞机必须能够以TOGA或减推力实现安全起飞，保证足够的侧向控制。

V1需要满足以下两个条件：

· 当以 MTOW 执行 RTO 时，向刹车施加最大能量时的地面速度。

该极限速度是在空客飞行测试期间定义的，称为 VMBE = 最大刹车能量速度。

V1 必须小于 VMBE。

· 起飞滑跑过程中，在一台发动机突然发生故障后仍能控制飞机的最小速度。

在这种情况下，如果继续起飞，则只有方向舵能够抵消由不对称发动机推力产生的偏航力矩。因此，如果在达到该最小速度之前发生故障，则必须中断起飞以保持对飞机的控制。 

VMCG ， 地面最小控制速度， 是起飞滑跑时的校准空速，在这个速度，当关键发动机突然不工作时，仅靠主要空气动力控制就可以对飞机保持控制（不用前轮转弯），使用正常驾驶技术就可以安全起飞.。

该极限速度是在空客飞行测试期间确定的，称为 VMCG = 地面最小控制速度。VMCG主要取决于发动机的推力和气压高度。V1必须大于VMCG。

· 在一台关键发动机发生故障时不影响安全起飞的最大飞机速度。该设计速度称为VEF = 发动机故障速度。

考虑到一般来说人们对没有预期的事情需要一个反应的过程（比如在发动机失效后一秒钟），所以V1又必需大于VEF。

除此之外，在VEF时如果一台发动机失效，使用TOGA推力完全可以完成安全起飞。这意味着VEF必需大于VMCG。

不尊守 V1 会产生哪些影响？

假设有两种方式不遵守V1的速度限制：

1.在 V1 之前发生发动机故障时，机组人员决定继续起飞。

如果在 V1 之前发动机发生故障，标准程序建议机组人员中断起飞。如果不遵守建议继续起飞，飞机存在着潜在的偏出跑道或者不能在跑道末端起飞的情况。

如果在低速时发动机失效，任何延迟减小还在工作发动机的推力都会导致失去方向控制。此外不对称推力会造成快速的横向偏离，中断需要使用最大的方向舵量和差动刹车（可查阅FCTM的在低速时发动机的失效）

2. 在V1后开始中断起飞：

根据规则只要中断及时和正确处置，任何起飞都可以被成功的中断。因此，机组必须在V1前决定起飞还是中断，否则会导致不安全的情况，比如没有足够长的跑道使飞机停下来，或者超过最大的刹车能量使刹车片起火等等。

随着速度接近 V1，成功完成 RTO 变得越来越困难。V1 之后，机组人员必须继续起飞并考虑使用 TOGA 推力，除非进行了减功率起飞。

VR: 抬轮速度

定义

VR 是可以以每秒约 3° 的适当速率抬轮。VR 确保最迟在距跑道表面 35 英尺处达到 V2，包括在 VEF 发生发动机故障的情况下。因此在35英尺处，实际速度通常大于V2。

VR是如何确定的？

原则上来说VR不能小于V1，除此之外，任何时候飞行员在VR抬轮的时候必须保证飞机一旦离地是可控的，包括在VEF后最不利的发动机失效。VR时以最大可用的抬头率来抬轮，飞机必须可以安全离地，这些概念涉及到理解如下的速度限制：

起飞第二阶段的最小速度，在最不利的发动机失效时，飞行员也可以保持横侧的方向控制。这个速度是由空客在验证飞行的时候获得，被称为：VMCA = 空中最小控制速度。 

VMCA是校准空速，在这个速度，当一台关键发动机突然不工作时，在该发动机保持不工作的状态下，仍能够保持飞机的控制，并且可以利用不大于5 度的坡度角保持飞机平直飞行。

VR 不得低于 1.04 或 1.05 VMCA，系数 1.04 和 1.05 由适航当局定义，以确保安全裕度。

· 飞机能够升空并逃离地面效应的最小速度。

该限制速度基于认证测试期间收集的证据，称为 VMU = 最小离地速度。

VMU 是校准空速，当等于或高于它时，飞机可以安全离开地面并继续起飞……”

在试飞验证时，在低速时(80 - 100 kt)，飞行员带杆到操纵面空气动力效率的极限位置。飞机慢慢抬前轮到一个获得最大升力系数的迎角，或者，对于受几何形状限制的飞机，抬前轮至机尾擦跑道（机尾装有防擦保护装置）。然后，保持俯仰直至飞机离地 。

 VMU 是通过在起飞滑跑期间将飞机俯仰至最大（尾翼在跑道上，对于几何形状有限的飞机）来实现的。飞机首次升空的速度为VMU；因此在 VMU 之前不可能升空。

VMU与设计升空速度VLOF不同，设计升空速度VLOF适用于一般情况，并且必须大于VMU，根据以下标准：

反过来，VLOF 又受到设计速度 VTIRE 的限制，VTIRE 对应于最大轮胎速度（轮胎结构极限）。

回到 VR，如果我们认为当以最大速率在 VR 处抬轮时，它必须产生令人满意的升空速度，那么 VR 必须受到 VLOF 的限制。

不尊守 VR 会产生哪些影响？

一个直接的后果就是如果在VR前会导致擦尾。第二，如果在VR时抬轮但又太慢，或者在VR以后再开始抬轮，那么很有可能飞机在跑道的末端达不到35英尺或者如果起飞的速度受跑道长度或障碍物限制的话不能满足净空道的要求。

V2: 起飞的安全速度

定义

V2是飞机在一发失效时必须离跑道道面35英尺时达到的最小速度，并且在起飞的第二阶段保持这个速度。

这个速度是由机组在飞行准备的时候输入的，在PFD的速度带上由一个洋红色的三角来表示。

V2是如何确定的？

V2总是大于VMCA并且在飞机离地后使飞机可控，适航局同意所有的操作速度必须参考在验证飞行时的失速速度。

这个速度是由在1个G下的失速速度称为Vs1g，V2必须明显的大于这个失速速度。

不尊守 V2 会产生哪些影响？

假设有两种不遵守V2标准的情况：

1. 在一台发动机失效的时候速度小于V2：

在小于V2时阻力的增加导致如果要恢复速度的唯一方法就是下降。如果速度继续减小而V2得不到恢复时，会达到dayi，并使飞机最终进入一个不可恢复的下降趋势。如果速度小于V mca，飞机由于缺少横侧的控制而不可恢复。

2. 在一台发动机失效时速度大于V2：

如果速度过快，可能无法达到所需的爬升性能，从而满足不了越障。

PM的角色

起飞阶段是一个非常动态和要求很高的阶段，在这期间PM从驾驶舱准备一直到起飞速度的计算和使用起到一个及时监控的中心角色。

显然，要求机组能够快速的扫视相关的参数来做出关键的决定，比如继续或者中断起飞。这样的话，PM必须辨别出哪些情况对运行安全有影响，哪些是没有的。

从这个方面来看，首先，PM必须准备好监控威胁的级别，根据SOP来喊话和PF沟通，如果有必要来鼓励PF做动作，根据第一反应报出的喊话是处理关键情况的有效方法，能使整个机组变成一个配合良好的团队。

其次，PM必须意识到安全完成起飞的主要威胁，主动防止错误的起飞速度。起飞速度计算错误经常是由二个因素的混合造成的：

· 输入错误

· 交叉检查不到位

应该有正确的预防措施来保证有效的交叉检查，特别是最后的改变（跑道改变，舱单的修正等等）。

出于这个目的，我们要特别强调所观察到的在起飞时速度不正确的主要原因：

起飞速度计算错误

由电脑系统计算的数据很少会出问题，但是不正确的输入会导致错误的计算。

在计算起飞速度时，把全重当作了无油重量，尤其是在最后改变了舱单或工作负荷高时，计算的速度会比实际的低很多，并且会存在潜在的擦尾风险。

起飞速度的计算是基于一个特定的形态，这个形态下任何参数的变化会导致起飞数据的变化，这些参数的变化包括跑道的变化，湿跑道，污染跑道或者从一个交叉点的起飞。

起飞速度使用错误

当最后有改变的时候，起飞速度的修改和交叉检查往往是在推出或者滑行的时候，在这个飞行阶段，PF的工作负荷是很高的，PF有可能没有足够的时间来进行有效的交叉检查。

如果在V1前发生问题，PM的注意力有可能被转移到对情况的评估中而忘了喊出V1。

起飞后发动机失效，如果不遵守FD的指引而错误的保持大姿态以尝试快速爬升，飞机的速度就会小于V2，那么就不能保持爬升的性能。

PM的操作建议：

· 计算/交叉检查V1、VR 和V2。

· 如果在滑行过程中舱单数据变更，按照SOP 重新在MCDU 中输入V1、VR 和V2，并注意不要按错键盘。

· PF 交叉检查 MCDU 数据 。

· 起飞简令，特别是在变更的数据信息，如起飞形态和起飞重量等。

· 如果有V1的自动报出功能，应注意V1时的标准喊话。

理解起飞速度的含义对机组来说非常重要，这使飞行员对所感知的情况立刻做出反应，从而在临近飞行的安全边缘时有了余度，并可以做出明智的起飞和中断的决定。飞行机组的首要目标就是根据4条金科玉律来控制好飞机。

3系飞行员

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