高原復(fù)雜環(huán)境下飄降分析

1飛行階段飛行保障與飛機(jī)性能目前，在中國的民用領(lǐng)域，高原機(jī)場是高度大于4292t（1500m）的機(jī)場，高高原機(jī)場大于8000t（28238m）。中國的高原機(jī)場大多位于青藏高原和云貴高原,海拔超過1500m的機(jī)場在西北地區(qū)有4個,西南地區(qū)有13個。由于高原地區(qū)地形較為復(fù)雜,航路最低安全高度高,氣象條件復(fù)雜多變,多雷暴,亂流強(qiáng)烈,多風(fēng)切變,對運營飛機(jī)的飛行操作、簽派放行、維護(hù)保障與飛機(jī)性能等提出了極高的要求和限制。隨著飛機(jī)使用壽命的延長,發(fā)動機(jī)的空中停車率也在增加。而由于巡航階段大約占整個飛行時間的60%,故在巡航階段出現(xiàn)發(fā)動機(jī)停車的概率也較大。根據(jù)中國民航局的統(tǒng)計,僅在2009年3月,國內(nèi)運輸航空公司發(fā)生6起發(fā)動機(jī)空中停車事件。如果飛機(jī)在巡航階段遇到發(fā)動機(jī)失效,飛機(jī)性能會下降,如推力減小,阻力增加,巡航速度減小,巡航高度降低等。這樣,飛機(jī)就可能越不過航路上的障礙物,尤其是高原航線的運行。對于運輸類飛機(jī),中國民用航空總局CCAR-121-R4《大型飛機(jī)公共航空運輸承運人運行合格審定規(guī)則》和咨詢通告AC-121-006《飛機(jī)航線運營應(yīng)進(jìn)行的飛機(jī)性能分析》中明確要求,飛機(jī)在投入航線運營前必須對該型飛機(jī)進(jìn)行航線適應(yīng)性分析,航線適應(yīng)性分析中很重要的一項內(nèi)容就是一發(fā)失效時飛機(jī)的飄降性能分析,對于障礙物多、地形復(fù)雜的高原航路的運行這種分析尤為重要。目前,有些航空公司的飛行員、性能人員、簽派人員等對飄降的理解存在一定的偏差。針對這種情況,本文將對飄降的過程進(jìn)行解釋,并以A319-115機(jī)型執(zhí)行成都-林芝航線為例,從相關(guān)的法規(guī)入手,綜合考慮運行中的各種限制因素,探討解決高原航線飄降問題的分析方法和注意事項。2飄降升限的確定當(dāng)巡航中發(fā)動機(jī)停車后,工作發(fā)設(shè)為最大連續(xù)狀態(tài)(MCT),平飛減速至有利飄降速度,然后保持該速度作等表速下降至自動改平的過程叫飄降程序,如圖1所示。其中,有利飄降速度是指以最大連續(xù)推力使下降角最小對應(yīng)的速度。實際飛行中飄降使用的是和該速度非常接近的最佳升阻比速度,例如空客飛機(jī)使用單發(fā)光潔構(gòu)型最佳升阻比速度即綠點速度,而波音飛機(jī)則使用最佳爬升速度。飄降升限(Driftdownceiling)是指自動改平高度,在該高度上飛機(jī)只能以最大升阻比速度平飛。在理解飄降程序時,應(yīng)注意以下幾點:a)同一重量,不同巡航高度發(fā)動機(jī)失效,飄降軌跡不同,但改平高度基本相同。b)同一高度,不同重量開始飄降,飄降軌跡不同,改平高度也不同。開始飄降的重量越大,飄降軌跡越低,改平高度也越低,飄降經(jīng)過的水平距離越長。c)溫度越高,發(fā)動機(jī)性能越差,飛機(jī)下降越快,因此飄降軌跡越低,飄降升限也越低。d)航路上的水平風(fēng)對軌跡影響很大,逆風(fēng)會使飄降距離縮短,但飄降升限不受風(fēng)的影響。3其他相關(guān)法規(guī)根據(jù)CCAR121-R4,121.191渦輪發(fā)動機(jī)驅(qū)動的飛機(jī)的航路限制(一臺發(fā)動機(jī)不工作)規(guī)定:渦輪發(fā)動機(jī)驅(qū)動的飛機(jī)不得超過某一重量起飛,在該重量下,考慮到正常的燃油、滑油消耗和航路上預(yù)計的環(huán)境溫度,根據(jù)經(jīng)批準(zhǔn)的該飛機(jī)飛行手冊確定的一臺發(fā)動機(jī)不工作時的航路凈飛行軌跡數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)能夠符合下列兩項要求之一:(1)在預(yù)定航跡兩側(cè)各25km(13.5nmile)范圍內(nèi)所有地形和障礙物上空300m(1000ft)的高度上有正梯度,并且在發(fā)動機(jī)失效后飛機(jī)要在著陸機(jī)場上空450m(1500ft)的高度上有正梯度。(2)凈飛行軌跡允許飛機(jī)由巡航高度繼續(xù)飛到可以按照本規(guī)則第121.197條要求進(jìn)行著陸的機(jī)場,能以至少600m(2000ft)的余度垂直超越預(yù)定航跡兩側(cè)各25km(13.5nmile)范圍內(nèi)所有地形和障礙物,并且在發(fā)動機(jī)失效后飛機(jī)要在著陸機(jī)場上空450m(1500ft)的高度上有正梯度。關(guān)于本條法規(guī)的理解需要注意以下幾點:1)越障要求按凈航跡計算。飛機(jī)的實際飛行軌跡為總航跡,凈航跡是在總航跡的基礎(chǔ)上減去一個安全余量。依據(jù)CCAR25.123條,對于雙發(fā)飛機(jī)的飄降,安全余量為1.1%。2)對于本條法規(guī)的第(1)項要求,對應(yīng)于飄降和飄升兩種情況,如圖2所示。飄升肯定具有正梯度,故要求其凈航跡至少高于正下方障礙物1000ft。但飄降只有在升限處才具有正梯度,故要求其凈升限至少高于航路上所有地形和障礙物1000ft,也就是說凈升限要高于航路上最高障礙物至少1000ft。3)對于本條法規(guī)的第(2)項只針對飄降,如圖3所示。此項沒有梯度要求,且凈航跡只需滿足至少高于2000ft越過航跡正下方障礙物。4)對于兩種規(guī)則,均要求飛機(jī)在一發(fā)失效后在預(yù)定著陸機(jī)場上空1500ft的高度上凈航跡具有正梯度。這一要求確保了飛機(jī)在備降場上空開始進(jìn)近機(jī)動時有足夠的性能裕度。通常情況下,這一要求不構(gòu)成航路越障的限制因素。5)對于這兩種規(guī)則,第(1)項使用簡單,但重量限制大,有些高原航線很難滿足;第(2)項使用較麻煩,但由于可以通過設(shè)置決斷點、建立改航程序避開關(guān)鍵障礙物,重量限制小。飄降分析時,一般先用第(1)項檢查,不滿足要求時再用第(2)項檢查。4最大起落架重量確定下面以A319-115機(jī)型執(zhí)行成都-林芝航線為例,探討飄降分析方法和注意事項。1)首先確定航路上的障礙物信息。一般需要通過查找障礙物地形圖或航路圖獲得。林芝進(jìn)近下降段的障礙物按RNP程序的MEA(MinimumEnrouteAltitude)計算,航路上的MEA最大值為24539ft。2)按照結(jié)構(gòu)限重、ISA溫度查飄降凈升限。A319-115的結(jié)構(gòu)限重為70t,ISA,通過查飛行機(jī)組手冊中的飄降升限圖,如圖4可知,飄降凈升限低于20000ft,不滿足法規(guī)第(1)項要求。3)以實際可能的最大起飛重量檢查飄降凈升限。A319-115按67t計算,顯然,仍不滿足法規(guī)第(1)項要求。4)以實際可能的最大起飛重量做飄降分析。首先需要用PEP(performanceengineersprograms)計算出飄降凈軌跡,然后將其數(shù)據(jù)導(dǎo)入TIPWB(TrainingInterfaceforPerformance)軟件中,再輸入障礙物信息等進(jìn)行比較。決斷點一般選擇在最高障礙物上方,巡航高度應(yīng)選擇可能的最低高度,溫度可選擇85%可靠性夏季航路溫度,風(fēng)也可按照85%可靠性航路風(fēng)進(jìn)行計算,為保守起見,順風(fēng)按靜風(fēng)計算,逆風(fēng)可選擇比85%可靠性航路風(fēng)較大的值。圖5為按照上述條件計算得出的成都-林芝飄降曲線,圖中所示安全高度為航路地形高度+2000ft。其中,LEDIM-ZUNZ段按RNP進(jìn)場程序規(guī)定飛行安全高度。飄降凈航跡計算基于初始飛行高度32100ft,一發(fā)失效點LEDIM,飛機(jī)重量67t,向西逆風(fēng)71kt,向東靜風(fēng),ISA。從圖中可以看出,以LEDIM為決斷點,滿足2000ft飄降越障要求。即成都-LEDIM之間任意一點一發(fā)失效后,為確保安全超越地形障礙物,飛機(jī)必須沿航路單發(fā)飄降/巡航至成都/雙流機(jī)場;LEDIM-林芝之間任意一點一發(fā)失效后,為確保安全超越地形障礙物,必須遵循RNP程序相關(guān)規(guī)定,并單發(fā)飄降/巡航至林芝/米林機(jī)場或在超障高度能力許可前提下,沿航路飛往拉薩機(jī)場。本文之所以選LEDIM作為決斷點,另一個原因是該點也是成都-拉薩航線上的障礙物最高點,即也是成都-拉薩航線的決斷點,這樣對于飛行員飛拉薩和林芝來說,更方便記憶和操縱。如果該重量還不能滿足越障要求,則需要考慮減載或改變航路,那就會涉及到不可返回點和繼續(xù)點的計算,文獻(xiàn)中對此有詳細(xì)說明。5飛風(fēng)分析中初始條件的