着陆数据分析｜基础篇

导语

在着陆QAR数据中，我们能获取的数据非常多，有时间、高度、下降率、俯仰姿态、VRTG（一般称过载）、空速、N1、杆量等。

有时，各个参数之间的变化关系比单个参数的数值更重要。例如飞了一个过载1.6g甚至2.0g的落地，我们会对发生的过程和原因更感兴趣。以下是从物理学的角度，结合一些数据来分析着陆的过程。旨在跟大家一起看看着陆拉平期间的每一个0.01秒发生了什么。

正文开始前，我们先来看一段着陆数据（由于QAR数据有保密要求，此数据非QAR数据，仅作为演示之用）∶

12:31:23 接地前5秒，场高44.8英尺，姿态2.4º（持续低头状态），下降率-629ft/min，空速135kt；

12:31:24  接地前4秒，场高33.7英尺，姿态1.7º（之后开始增加姿态），下降率-709ft/min，空速135kt；

12:31:25  接地前3秒，场高21.5英尺，姿态2.3º（姿态持续增加），下降率-736ft/min，空速135kt；（姿态在增加，空速稳定，下降率却也在增加，为什么？）

12:31:26  接地前2秒，场高9.9英尺，姿态4.5º（姿态持续增加），下降率-626ft/min，空速134kt；

12:31:27  接地前5/8秒，场高2英尺，姿态7.2º（姿态持续增加），下降率-303ft/min，空速134kt；

12:31:27第5/8秒  飞机接地，姿态7.5º（之后姿态开始减小），之后经过2/8秒，最大过载1.28g；

12:31:29  接地后约1.5秒，姿态6.1度，过载突然增加到1.68g...（抽杆造成的？或者砸前轮？）

主要参数介绍（以空客320为例）

HEIGHT 无线电高

采样频率为1HZ（注：1HZ代表1秒取样1次），由无线电高度表提供，表示飞机主轮距离跑道的垂直距离，根据姿态的不同，误差也不一样，一般在±1英尺以内。（根据需要，也可以调出4HZ的RA数据）

IVV下降率

采样频率为1HZ，由计算机根据无线电高度表的变化计算得出，或者由惯导计算得出，通常可以较为准确得到飞机与跑道的接近率。误差一般在±100ft/min以内，但是，有时候误差会比较大，检查方法是通过人工计算RA变化率与IVV对比。由于采样率为1HZ，我们会经常遇到只能得到接地前1秒以内的下降率，有时候会给我们造成困惑。

PITCH 俯仰姿态

采样频率为4HZ（注：4HZ代表1秒取样4次），此参数较为精确。

VRTG 垂直加速度

采样频率为8HZ，由安装在重心附近的加速度计得出，可以体现飞机的整体受力情况。当VRTG=1时，可以看作飞机垂直方向正好处于受力平衡状态（加速度计有时调教会有较大的误差，笔者遇到过当VRTG=0.97时，飞机处于受力平衡的状态的情况，这个需要经验判断）；当VRTG < 1 时，飞机在垂直方向处于加速下沉状态，即下降率正在增加；当VRTG > 1时，机在垂直方向处于减小下沉状态，即下降率正在减小。更多详细讲解，见文章 -- 着陆技术｜什么是着陆过载？

（由于篇幅限制，参数不一一介绍，有想要探讨的朋友可以留言）

还原着陆拉平过程

有了对上述参数的一定了解之后，我们可以很轻松解释文章开始的那个数据中，姿态增加，下降率也在增加的状态 -- 此时，由于飞机进跑道时持续低头，飞机处于加速下沉状态，之后增加俯仰姿态，增加的升力需要先将飞机从加速下沉的状态变成下沉相对不变状态，然后随着升力的继续增加，飞机才会进入减小下沉状态，也就是我们想要的下降率减小。这个过程是需要时间的，升力增加越多越快，需要的时间越少。

用“脑补”的方法，结合经验，我们可以大致想到飞机在任意时刻的状态，那有没有更好的方法呢？我们首先通过大数据，得出了A320飞机在全形态时的升力特性数据和起落架的载荷行程曲线。然后通过飞行原理，计算机语言，用“所见即所得”的形式，展现出来（苹果商店有下载，搜索“着陆模拟器Pro”）。下面我们一起来看看还原的效果：

看不清？没关系，我们可以慢放一遍，后面会有各个阶段的详细讲解。

阶段一 >> 进跑道低机头

飞机从50英尺到37英尺，姿态持续减小，我们可以观察到 VRTG < 1 ，下降率的持续增加，航径角持续增加，这给后续的拉开始增加了难度。

FCTM：拉平前，应避免不稳定和低高度时坡度太大，以使接地时间更短。... ... 开始拉平前就必须控制下降率（速率没有增加）。

阶段二 >> 拉开始，下降率仍增加

从33.7英尺开始，姿态持续增加，垂直方向上，在升力增加到大于或等于重力之前，VRTG < 1，下降率持续增加。

阶段三 >> 接地前下降率迅速减小

随着姿态的快速增加，升力经历了快速增加的过程，我们可以观察到在形成了较大的升力后，下降率快速减小。在5英尺高度附近，平均1英尺的高度，减小43英尺/分钟的下降率。

阶段四 >> 正常接地，接地后过载较大

飞机接地前瞬间，下降率为102 ft/min，比2英尺高度时减小了200 ft/min。接地后约3/8秒，最大VRTG为1.28g。之后，飞机开始放机头，在接地后0.5秒，扰流板开始放出，升力迅速减小，之后起落架再次压缩，最大VRTG为1.68g。

由于起落架的特性，飞机接地后是一个震荡吸能的过程，起落架经过多次压缩和回弹，将接地前的动能和势能，通过起落架内部液体反复流过油孔转化为热能。如果回弹高度够高，加上扰流板和姿态减小作用下，升力损失足够多，起落架压缩形成的过载会比较大（扰流板的伸出时机是不可以人为控制的）。

结束语

本文旨在解释说明在着陆拉平期间的基本原理，写程序的初衷也不是为了还原QAR数据，而是为了探究各个参数（风，气流，温度，气压，机场标高，跑道坡度，姿态变化，收油门时机等）对拉平的影响。

本文仅对着陆拉平期间飞机状态做了分析，没有引入“人的因素”，而“人”恰恰是最难的部分，需要根据科学客观的数据，结合环境和个人能力特点等方面综合分析，才能达到我们想要的目的。