|
——国航股份西南分公司 王勇 在民航飞行业界，对于着陆技术的探讨从来没有中断过，每个飞行员都把着陆技术看作最能体现飞行技术优劣的标准，希望能把着陆做得完美，既准确又舒适。而对于大型飞机的着陆技术，尤其是着陆目测、下滑点、下滑线等的耳熟能详的概念，似乎多年来早就有了定论，但各种说法总让人觉得很多是经验主义的说法，也存在着很多不清晰的地方,甚至也有误导。本文从盲降信号的的原理、PAPI(精密进近目视引导指示)灯的安装规范、程序设计规范等入手，浅显的分析了一下飞机进跑道的状态，并据此得出一些也许并不成熟的着陆目测的建议，希望能对着陆技术的探讨有所帮助。  文中机型数据以作者执飞的A320机型为例。 首先，我们来探讨一下，对于标准的3度下滑道的盲降进近，50ft进跑道，下滑点应该在哪里？怎么确定，怎么观察？ 下滑点的概念：下滑道与跑道的交点，即进近中飞机运动正对的目标点。 如果标准的50ft进跑道，经计算，下滑点应该在距离跑道头300米左右。（不考虑飞机大小、前主轮距、飞机姿态、驾驶舱高度等） 按照ICAO标准和我国《民用机场飞行区技术标准》，瞄准点（大白块）的设置，对于大于2400米长度的跑道，应该至少在距离跑道头400米的位置。（成都、北京等多数大机场都是400米左右）   这样看来，对于2400米以上的标准的跑道，下滑点应该在“大白块”之前。我们发现一般情况下：（都是在场高200ft以上时）参考PAPI灯的话把正切PAPI灯的位置当做下滑点比较准确；参考GS的话，把GS台的位置作为下滑点比较准确。 而主轮沿着3度下滑线运动的线会与跑道道面相交的位置应该还要早一些。（参见图二） A320系列飞机驾驶员眼睛所在位置在五边进近的姿态时，比主轮高20ft左右，也就是说，主轮接地时，驾驶员的位置应该在比主轮高20ft的位置，此时，驾驶员应该距离PAPI灯100米左右。如果PAPI灯在距离跑道头400米的位置，以PAPI为参考进跑道，不拉平，主轮应该在距离跑道头300米左右接地。（飞机尺寸与PAPI的容差、实际操作等因素不考虑）  图二A320机型FCTM中飞机进近的剖面图 根据ICAO附件14关于PAPI灯的安装规范： 在安装PAPI的跑道上未装有ILS或MLS时，距离PAPI至跑道头的距离必须保证经常使用跑道的飞机中的要求最严格的飞机的驾驶员在看到最低的正确的进近坡度指示时 (即在图三中PAPI的B角上) 能有规定的过入口处的轮子净距。对于A320，这个过入口的轮子净距是最小9米（约30英尺），对应于3红1白的情况。  图三 此时驾驶员眼睛离地高度应该至少50ft以上，2.8度的坡度，PAPI灯应该至少在距离跑道头350米以上。 而对于处于标准的3度下滑坡度的A320飞机上的飞行员来说，进跑道的时候眼睛的高度就不止50ft。 根据PAPI灯的安装规范，在安装PAPI的跑道上装有ILS时，PAPI距离跑道头必须能在经常使用跑道的各种飞机的（眼 —— 天线）高度范围内提供目视和非目视助航信号之间的最佳协调。此距离必须等于ILS下滑道的有效原点到入口的距离加上一个为补偿各种有关的飞机的（眼 —— 天线）高度变化的校正因数。此校正因数为这些飞机的（眼 —— 天线）高度的平均值与进近角的余切的乘积。但距离在任何情况下不得使过入口处的轮子净距低于规定的最小轮子净距。 这个校正因素即部分跑道的PAPI到GS台有一定距离的原因，这个距离考虑的是“经常使用跑道的各种飞机的”的最佳协调，因此对于经常使用重型机起降的机场来说这个距离可能会更大。比如原北京首都机场36L，GS台与PAPI灯距离大约135米。  图四 原北京首都机场36L 如果PAPI灯在距离跑道头400米的位置，严格按照3度计算，进跑道时飞行员眼睛所在的高度应该是70ft左右，此时，对于A320这样的大型飞机来说，主轮离地高度大约为50ft。比较符合大家普通认可的50ft进跑道的概念。  但是，对于GS台和飞机GS接收天线的位置来说，50ft的RA高度进跑道又不太合理，从下图二和图五中可以看出，如果RA高度50ft进跑道，对于A321飞机来说，GS天线的高度应该在64ft，这样，对于距离跑道入口300米的GS台来说这个下滑梯度肯定不止3度。为什么？ GS通常是3度，上下各0.7度时，仪表偏离指示一个点。对于A321飞机，下滑道接收天线以理想的GS线进跑道，天线高度应该是50ft，而此时RA高度应该是36ft左右。如果飞行员眼睛在56ft，对于安装在GS后的PAPI灯，比如北京的36L，按照PAPI灯的工作原理，应该显示偏低（3个甚至4个红灯）？ 图六 PAPI灯运行偏差显示 那么飞行员眼睛进跑道高度应该是多少？ 某些机场细则里说明了PAPI灯的的MEHT（Minimum Eye Height over Threshold），可以说明一些问题。 比如成都双流机场ZUUU 02L的MEHT为22.3米（73ft）， PAPI与GS台距离116米，与RDH高差23ft； 02R的MEHT为18.5米（61ft）， PAPI与GS台距离90米， MEHT与RDH高差10ft。 基本可以计算，高差=距离差*0.052。 因此，PAPI与GS台为基准的下滑线理论上或者说理想的状况应该是平行的3度，理论上PAPI与GS的安装距离决定了MEHT与RDH的高差，反之亦然。 这么说来如果GS接收天线以60-70ft的高度进跑道，为什么实际飞行中GS指示又没有显得很高呢？ 首先，数据中使用的RDH并不是按照GS信号下滑，飞机GS接收天线会进跑道的高度，由于下滑道台天线与跑道有侧向距离，飞机实际飞的下滑道越接近跑道会越高（正切GS台时飞机距离天线还有100米左右）所谓的下滑道信号的“flare效应” ，同时受地形影响，实际的下滑道信号也不一定在任何位置都是是准确的3度，因此实际按GS信号下滑一般进跑道时可能会略高于标准的3度剖面。也就是说，如果GS台安装在跑道头300米，飞机按照GS信号进跑道，飞机的GS接收天线的高度可能会高于50ft。 图八 飞机理论下滑道和实际下滑道对比图 RDH是以实际测量的下滑道的几个程序设计关键点（A点：距离跑道头4海里；B点：距离跑道头3500ft）的位置、高度，结合跑道、GS安装位置等计算的一个所谓的BFSL（Best Fit Straight Line，可以理解为“最佳的下滑线”，并不是标称3度下滑线）来定义的。 RDH是BFSL这条线在跑道入口的高度，同时对于程序设计必须满足入口机轮净高的要求。所以RDH不一定是RA高度也不是GS下滑线进跑道的高度。这条BFSL也不是GS或者PAPI的目标，而是通过实际飞行验证计算出来的最佳下滑线。（注意此计算是以各点的高度为基础的，因此可能更接近RA高度） 图九 RDH与BFSL相对参考图 PAPI的工作目标是一条标准的3度线，但是根据其工作原理，在2.8度到3.2度之间都显示两红两白，在远距离（1海里以外，0.2度的切角，计算高差范围上下已达到接近50ft）可以忽略飞机的尺寸和下滑道的信号误差，即在远距离飞机在比较大的高度偏差范围内都可以同时满足两红两白和GS无偏离，但是在低高度这个偏差越敏感。设计规范要求使用这条跑道的常用机型中最不利的机型的飞行员在进跑道时看到三个红灯的情况下，还能保持一定的机轮离地高度，大型机一般是9米（30ft）。A321飞机看到三个红灯时进跑道GS天线高至少是44ft。 较远距离的情况下，PAPI灯的工作范围和GS的工作范围重合，在下滑道范围内，两者的指示基本一致；但是在近距离，指示的偏差会较大。 实际进跑道时飞机的GS接收天线的确在GS信号的3度下滑道上，但是不一定是50ft，GS接收天线的实际高可能高于50ft。以A321为例，这时的RA也应该会高于36ft，比较接近50ft，此时根据PAPI与GS的位置关系，看到的PAPI有可能是两红两白，也有可能是三红。 另外，实际飞行中，受环境、操作、飞机状态等的影响，进近中的状态不可能做到理想，5ft上下甚至10ft的偏差都不算大，进跑道的高度应该是一个范围。（如图六所示） PAPI灯也并不是指引飞机沿着GS下滑道飞行的指引，而是确保飞机沿着一条以PAPI灯为目标的3度下滑线下滑的指引，另外主要是确保飞机在不同位置尤其是进跑道时有足够的离地安全间隔距离。 因此，对于大型飞机来说，进跑道时GS指示和PAPI灯的指示不应该作为最重要的正常下滑线的参考，只能作为偏差的指示，即便是AP在自动落地时，此时也是以RA的指示为准，并不再依据GS信号。 从上述分析可见，由于飞机尺寸、无线电信号的误差、地形影响、飞机系统误差、飞行员操作误差等因素，大型飞机进跑道时，PAPI灯、GS信号以及RA指示并不一定都是完全一致的，并不能三者同时满足理想的3度下滑线，50ft进跑道的状态。 显然，对于大型飞机来说，任何时候都过分追求同时满足下滑道无偏离、PAPI灯两红两白，无线电高度50ft进跑道是没必要的。 飞行员在低高度（CAT1的DH）获得目视参考后，不应该再过分执着于GS的指示或者PAPI灯的指示，应该是以合适的高度、速度、下降率进跑道为目标。 图十 CAT I决断高目视参考 从原理上说以及经验上看，在远距离的情况下，飞行员如果很早就能见跑道，获得目视参考，瞄准的“下滑点”在跑道头到大白块后之间的区域都不会偏差太远，实际上这个区域在1000ft以上看起来也可以说是一个“点”。 至于在低高度，目视以后的瞄准点，根据当时飞机的状态，设定在GS台（一般在第二组接地区标志）和大白块之间任何位置都可以，建议以目视下滑坡度指示器（PAPI）或者瞄准点AIMING POINT（大白块）为参考；不同的机场，PAPI灯和大白块的位置都略有不同，不建议在任何机场都固定一个位置（比如大白块），可能造成低高度过度的俯仰输入。 图十一 不同机场大白块位置差异 接下来，我们再来讨论一个“老”问题，标准的3度下滑的盲降，正常拉平，理论上的接地点应该在哪里？应该在“大白块”上吗？ 首先，飞机在哪里接地取决于飞机进跑道的高度、下降率、拉平的时机、拉平动作、收油门时机等诸多因素。 对于“大白块”在距离跑道头400米的标准跑道，如果在目视以后以PAPI灯为目标，以3度下滑，不拉平，主轮接地点在距离跑道头300米的位置。 正常拉平接地的情况： 以A321机型，3度下滑线，如果无线电高度50ft进跑道，进近地速140kts为例，做一个简单计算。 进跑道拉平接地分三段计算，用各阶段的平均下降率。 50到30ft正常下降率， 728ft/m。 30到10ft按平均420ft/m的下降率。 最后10ft以210ft/m的平均下降率下降，最后接地。 50到30ft，保持3度下滑，对应下降率728ft/m,前进距离：20/0.052=385ft， 30到10ft，拉开时，减小下降率到平均420ft/m,前进距离：20/0.03=660ft， 最后10ft，拉平接地，对应平静下降率210ft/m,前进距离：10/0.015=660ft， 共计1705ft/520米，接地时主轮距离跑道头520米; 跑道头到大白块的末端460米，跑道头到大白块以后的第一对接地区标志600米。 由此可见，接地时，主轮在大白块之后60米，机组的位置在大白块和之后的第一对接地区标志之间;拉平再平缓一些或者入口高度高一些的话，可能在大白块之后的第一对接地区标志或者之后再接地。
图十二 接地区范围示意图 根据前面的分析，进跑道的高度，根据飞行员瞄准点的不同，不一定是无线电高度50ft，很可能比50ft略低，也可能高于50ft。如果目视以后以GS台的位置或者第二组接地区标志为瞄准点，飞机的确有可能在大白块接地。 因此，接地的位置可以是一个更大的范围，而不应该是某一个小区域甚至某一个“点”。 对于大型飞机来说，追求在某个小的固定的“点”接地是不明智的，应该根据进跑道的高度、速度、下降率，正常拉平收油门，让飞机有一个正常的FLARE的过程，逐渐减小下降率，最后以合适的下降率接地。 从减速性能上来说，在跑道的接地区范围内接地都是安全的。 根据上述研究，作者认为，飞机着陆的辅助设备并不是我们想象的那么精确，同时因为不同的飞机、不同的跑道和不同的天气条件，着陆的操作也不是固定不变的，着陆技术的探讨研究，应该是以安全飞行为目标，而不是追求某些特定的参数和感觉。对于恰当的着陆操作，作者提出以下一些建议： 1.飞机进近中按3度下滑，较远距离时，飞行员目测的下滑点建议以PAPI灯或者“大白块”为参考，因为标识比较容易识别。 2.低高度时（200ft以下）因为精度问题，PAPI灯和下滑道的偏离会很敏感，同时因为飞机尺寸、跑道设施设置等的问题，此时的PAPI指示和下滑道指示不再值得参考，飞行员不应该固执的去追下滑道和PAPI灯。包括下滑点也不应该再追，此时应该以正常的高度、下降率、速度、推力为目标。 3.比较正常的情况下，正常的拉平后飞机接地点，根据进跑道的高度、速度、下降率，可能在“大白块”至第三组接地区标志的范围内。 4.正常的状态进跑道以后，正常拉平，接地点没有标准，在接地区内接地都是安全的。重点是关注飞机的下沉趋势和离地高度，以此来修正自己的拉平操纵动作，控制飞机以一个合适的下降率接地。不能执着地想在某个地方接地，做出拉平晚、不拉杆甚至推杆、早收油门或者不收油门等不合理甚至危险的动作。 5.防止重着陆，避免低高度追下滑道，避免低高度大下降率是关键。 6.任何时候应该做好复飞的准备，拉平开始以后也是一样，操纵失误，或者受到突然的气流的影响，导致无法完成一次安全的着陆减速，就执行复飞。 7.不同的机型操纵有差异，但上述理论对任何机型都适用，飞行员应该对所飞的机型特点做好操作的准备，适当在操纵动作上有所调整，但是，各种机型进跑道高度，拉平时机，拉平的目的（增加姿态，减小下降率），接地点控制都是一样的，最终需要控制好飞机接地前的下沉趋势。
——本文源自《飞行员》杂志2023年第3期 总第119期 |
|
|
