——青島航空 王帥 馬昊 陳吉明

摘要：飛行品質(zhì)監(jiān)控是飛行安全管理中重要的管控方式，其中飛機(jī)著陸垂直過(guò)載過(guò)大是飛行品質(zhì)監(jiān)控中重要的監(jiān)控項(xiàng)目，飛機(jī)觸發(fā)重著陸事件將嚴(yán)重影響乘客人身安全，并可能對(duì)飛機(jī)構(gòu)型造成不可逆的破壞。本研究基于航空公司航班數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，找出飛機(jī)著陸垂直過(guò)載與其他飛行參數(shù)之間的關(guān)系；通過(guò)多種類(lèi)型重著陸的特點(diǎn)，分析著陸垂直過(guò)載過(guò)大事件的發(fā)生原因；最后通過(guò)ROM監(jiān)控事件，找出進(jìn)近著陸階段，能量控制及形態(tài)控制對(duì)著陸垂直過(guò)載過(guò)大的影響，總結(jié)并給出避免飛行著陸垂直過(guò)載過(guò)大的方法。

關(guān)鍵詞：A320飛機(jī)；重著陸；飛行數(shù)據(jù)。

Abstract：Flight quality monitoring is an important control method in flight safety management. Excessive vertical overload of aircraft landing is an important monitoring item in flight quality monitoring. Triggering a heavy landing event by an aircraft will seriously affect passengers' personal safety and may cause irreversible damage to aircraft configuration. Based on airline flight data statistics, this study finds out the relationship between aircraft landing vertical overload and other flight parameters; Based on the characteristics of multiple types of heavy landing, the causes of excessive landing vertical overload are analyzed; Finally, through ROM monitoring events, find out the factors that cause excessive vertical overload of energy control and configuration control during approach and landing, summarize and give the methods to avoid excessive vertical overload of flight landing.

Keywords: A320 Aircraft; Hard Landing; Flight Data.

根據(jù)全球民航事故統(tǒng)計(jì)^[1][2]，進(jìn)近著陸階段是飛行事故率最高的階段。在進(jìn)近著陸階段飛行機(jī)組人員在飛機(jī)建立穩(wěn)定形態(tài)后，斷開(kāi)自動(dòng)駕駛功能，手動(dòng)操縱操作桿完成飛機(jī)著陸姿態(tài)的調(diào)整，在此期間，由于前期建立穩(wěn)定形態(tài)過(guò)程中出現(xiàn)的參數(shù)偏差，或是突然發(fā)生的環(huán)境變化，都會(huì)影響飛機(jī)著陸效果。在飛機(jī)著陸階段，有一項(xiàng)飛行品質(zhì)監(jiān)控項(xiàng)目為飛機(jī)“著陸垂直過(guò)載大”。飛機(jī)著陸過(guò)載過(guò)大不僅會(huì)產(chǎn)生較大的超重感，影響乘客的乘坐體驗(yàn)，同時(shí)也會(huì)對(duì)飛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如起落架，造成不可逆的損壞，嚴(yán)重的甚至可以導(dǎo)致飛機(jī)“硬著陸”，進(jìn)而造成飛機(jī)機(jī)毀人亡。南航“5.8空難”就是由飛機(jī)“硬著陸”事件導(dǎo)致的，由于飛行過(guò)程中出現(xiàn)惡劣天氣，導(dǎo)致飛機(jī)首次著陸過(guò)程中出現(xiàn)三次彈跳，隨后機(jī)組決定復(fù)飛，然而飛機(jī)結(jié)構(gòu)已嚴(yán)重受損，飛行操縱系統(tǒng)失效，導(dǎo)致后續(xù)著陸大迎角下降，最終飛機(jī)解體。

飛行著陸階段各飛行參數(shù)之間存在相關(guān)性，飛機(jī)著陸垂直過(guò)載參數(shù)可通過(guò)數(shù)學(xué)建模方式進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而達(dá)到對(duì)重著陸風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避^[3][4]。本研究旨在通過(guò)數(shù)據(jù)分析，找出飛行重著陸的特點(diǎn)，并根據(jù)易發(fā)重著陸的情況，給出飛行建議。

本研究采用Airfase軟件^[5]進(jìn)行QAR數(shù)據(jù)的譯碼以及判斷超限事件功能。Airfase軟件為T(mén)eledyne公司與空客公司合作開(kāi)發(fā)的一款軟件，該軟件可以運(yùn)行處理主流飛機(jī)飛行記錄數(shù)據(jù)，如ARINC429總線以及ARINC717總線傳輸數(shù)據(jù)，可以對(duì)飛行數(shù)據(jù)完成編譯，生成10進(jìn)制數(shù)據(jù)并導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)用戶(hù)可自定義或應(yīng)用系統(tǒng)自帶監(jiān)控項(xiàng)目，對(duì)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷生成超限事件，后續(xù)可導(dǎo)出飛行數(shù)據(jù)至CSV文件，方便用戶(hù)查看數(shù)據(jù)以及后續(xù)數(shù)據(jù)分析。

本研究采用的ROM事件統(tǒng)計(jì)為公司安全管理軟件^[6][7]——SMIS系統(tǒng)下飛行品質(zhì)模塊的一個(gè)功能模塊。SMIS系統(tǒng)是青島航空公司在持續(xù)應(yīng)用的一款安全管理信息系統(tǒng)，SMIS系統(tǒng)共分為6大模塊：信息管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、安全整頓、安全通報(bào)/文件、服務(wù)質(zhì)量、飛行品質(zhì)，涵蓋了公司安全管理各方面內(nèi)容，方便安全管理電子辦公。本模塊功能是通過(guò)Airfase軟件設(shè)置日常航班監(jiān)控項(xiàng)目，對(duì)每個(gè)航班的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并由SMIS系統(tǒng)對(duì)ROM監(jiān)控事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最后發(fā)布在SMIS系統(tǒng)-飛行品質(zhì)監(jiān)控模塊中，供相關(guān)人員進(jìn)行參考，以此達(dá)到對(duì)所有航班運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控的目的。

本系統(tǒng)可以通過(guò)航班號(hào)、機(jī)號(hào)、日期、起飛機(jī)場(chǎng)、著陸機(jī)場(chǎng)、飛行左/右座、操縱人員等,對(duì)日常航班監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)行篩選。同時(shí)添加ROM事件篩選條件，通過(guò)事件來(lái)源，選擇各類(lèi)日常監(jiān)控事件，方便對(duì)某一參數(shù)進(jìn)行日常監(jiān)控。本研究中將對(duì)著陸接地過(guò)載ROM事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖1 SMIS系統(tǒng)界面

根據(jù)公司ROM日常監(jiān)控項(xiàng)目，在垂直過(guò)載發(fā)生的情況下，對(duì)飛行姿態(tài)進(jìn)行分析研究，從而給出飛行員操作建議。

在ROM監(jiān)控中，選擇著陸垂直過(guò)載為1.0~1.2G、1.2~1.4G、1.4~1.6G、1.6G+范圍的下降率、空速、俯仰角、坡度等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。如圖2-表9（按左上，右上，左下，右下順序分別是1.0-1.2G、1.2-1.4G、1.4-1.6G、1.6G+區(qū)間下數(shù)據(jù)分布圖）。

表3 各區(qū)間空速分布參數(shù)

圖4下降率分布圖

表5 各區(qū)間下降率分布參數(shù)

圖6 坡度分布圖

表7 各區(qū)間坡度分布參數(shù)

圖8 俯仰角分布圖

依據(jù)對(duì)于飛行數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)分布研究，空速、下降率、俯仰角數(shù)據(jù)應(yīng)服從正態(tài)分布，坡度數(shù)據(jù)應(yīng)服從雙峰值正態(tài)分布。建立正態(tài)分布模型并擬合分布參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)比。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，空速、下降率、坡度、俯仰角多個(gè)參數(shù)，在1.6G+區(qū)間內(nèi)的均值不同程度大于1.0-1.2G、1.2-1.4G、1.4-1.6G區(qū)間的均值，其中下降率均值超出平均水平較明顯，超出13.73%。坡度超出平均水平8.43%。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)下降率過(guò)大或過(guò)小，飛機(jī)空速過(guò)大或過(guò)小時(shí)，飛機(jī)的能量控制較差，容易出現(xiàn)重著陸情況，同時(shí)拉平時(shí)機(jī)過(guò)晚過(guò)長(zhǎng)也是飛機(jī)出現(xiàn)重著陸情況的重要原因之一。著陸垂直過(guò)載超限會(huì)伴隨著陸階段的其他飛行姿態(tài)或能量參數(shù)的異常，同時(shí)飛行姿態(tài)及能量參數(shù)也會(huì)產(chǎn)生其他超限事件。

對(duì)飛行重著陸事件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)數(shù)據(jù)特征可以將重著陸事件分為四類(lèi)：

1.拉平晚接地。此類(lèi)型著陸是著陸過(guò)程中比較常見(jiàn)的一種，機(jī)組拉平動(dòng)作較晚，飛機(jī)在接地過(guò)程中保持下降姿態(tài)，以穩(wěn)定的下降率接地并在接地后立即產(chǎn)生著陸階段最大的垂直載荷，在重著陸事件中表現(xiàn)為接地前飛機(jī)下降率較大，但沒(méi)有加速下降趨勢(shì)。

2.加速接地。此類(lèi)型著陸為機(jī)組接地前有放低姿態(tài)動(dòng)作，特征是在接地前飛機(jī)有加速下沉的趨勢(shì)，這使得飛機(jī)在接地時(shí)，重力仍然做功導(dǎo)致垂直載荷高。當(dāng)擁有相同下降率時(shí)，二型著陸比一型著陸的著陸載荷高。

3.彈跳接地。此類(lèi)型著陸在接地瞬間并未達(dá)到最大的垂直載荷，而是有一個(gè)時(shí)間的延遲后達(dá)到最大載荷。彈跳接地的特征為接地時(shí)飛機(jī)下降率非常小，由于起落架壓縮、擾流板伸出、反推解鎖及機(jī)頭下俯等因素導(dǎo)致的起落架二次壓縮。彈跳接地在飛行員實(shí)際感受上，著陸體感非常輕，但報(bào)告或譯碼上顯示載荷超過(guò)1.6g。

4.其他接地。此類(lèi)型飛行著陸過(guò)程中，飛行員能控制飛行下降率逐漸降低，臨近接地階段下降率正常，但由于飛行姿態(tài)或飛機(jī)能量控制不當(dāng)，導(dǎo)致接地時(shí)觸發(fā)重著陸。

統(tǒng)計(jì)觸發(fā)“著陸垂直過(guò)載大”三級(jí)超限事件，并將超限航班入跑到口高度、下降率、空速、俯仰角、收油門(mén)高度、打開(kāi)擾流板時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選擇典型航班數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表10所示：

表10 重著陸航班飛行參數(shù)列表

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)下降率過(guò)大或過(guò)小，飛機(jī)空速過(guò)大或過(guò)小時(shí)，飛機(jī)的能量控制較差，容易出現(xiàn)重著陸情況，同時(shí)拉平時(shí)機(jī)過(guò)晚過(guò)長(zhǎng)，也是飛機(jī)出現(xiàn)重著陸情況的重要原因之一。其他情況下，飛機(jī)出現(xiàn)重著陸主要由于飛機(jī)著陸過(guò)程，機(jī)組操縱手法不當(dāng)導(dǎo)致。

當(dāng)飛機(jī)觸發(fā)重著陸超限事件時(shí)，會(huì)伴隨其他超限事件發(fā)生，將該類(lèi)超限事件定為重著陸超限事件的“伴生事件”。結(jié)合“伴生事件”對(duì)超限事件^[8]進(jìn)行分析，可以更直觀地觀察參數(shù)之間的相關(guān)性。統(tǒng)計(jì)接地垂直過(guò)載超限事件“伴生事件”，如表11。

表11 重著陸事件“伴生事件”統(tǒng)計(jì)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)觀察，存在重著陸航班飛機(jī)收油門(mén)時(shí)間較晚，下降率大，俯仰速率大，入跑道口高度較高等現(xiàn)象（“接地距離短”，“反推使用晚”事件為結(jié)果事件，不納入統(tǒng)計(jì)）。以上事件，均為飛機(jī)能量控制、姿態(tài)控制不合理的情況，需提醒機(jī)組人員注意在著陸階段的能量、姿態(tài)控制。

選擇典型航班數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖12  拉平晚接地航班數(shù)據(jù)折線圖

如圖12中所示，該事件發(fā)生在重慶機(jī)場(chǎng)。飛機(jī)在著陸過(guò)程中下降率較穩(wěn)定，直至接地，飛機(jī)在臨著陸前有小幅滾轉(zhuǎn)角波動(dòng)，飛行員及時(shí)修正，沒(méi)有超限。飛行員在拉平階段，調(diào)高俯仰角，降低飛行能量，同時(shí)通過(guò)提升升力系數(shù)改變飛機(jī)下降率。最終由于拉平時(shí)機(jī)過(guò)晚，導(dǎo)致下降率并未產(chǎn)生明顯減小趨勢(shì)。最終形成一次二級(jí)超限事件。

由此可以分析，此次飛行員在進(jìn)近著陸過(guò)程中，在前期滾轉(zhuǎn)角出現(xiàn)偏差后，飛行員占用了較多情景意識(shí)對(duì)橫滾形態(tài)進(jìn)行修正，導(dǎo)致后期情景意識(shí)不足，未形成對(duì)下降率的及時(shí)控制，最終導(dǎo)致了飛機(jī)著陸垂直過(guò)載過(guò)大。

如圖13所示，該事件發(fā)生在洛陽(yáng)機(jī)場(chǎng)。如圖13中所示這段進(jìn)近著陸過(guò)程中，飛行員在環(huán)境變化不大情況下，提前放低俯仰角，空速無(wú)明顯變化，導(dǎo)致升力降低，下降率突然增大，最終形成一起二級(jí)超限事件。

從以上分析可以看出，在飛行著陸過(guò)程中當(dāng)出現(xiàn)加速接地情況，則飛行員錯(cuò)誤地估計(jì)飛機(jī)高度，導(dǎo)致提前放低飛行姿態(tài)，進(jìn)而引起飛機(jī)低下降率進(jìn)近，長(zhǎng)時(shí)間未接地。最后飛機(jī)能量偏小，下降率增加，導(dǎo)致接地時(shí)大下降率大垂直過(guò)載。

圖14 彈跳接地航班數(shù)據(jù)折線圖

如圖14所示，該事件發(fā)生在南京機(jī)場(chǎng)。該事件觸發(fā)在接地后2秒，擾流板放下后。在最終進(jìn)近階段，下降率較小，飛行員在臨接地時(shí)拉平，飛機(jī)飛行能量未能及時(shí)減小或轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致打開(kāi)擾流板時(shí)，俯仰角變化率過(guò)大，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為垂直載荷，形成起落架的二次壓縮。

圖15 其他接地航班數(shù)據(jù)折線圖

如圖15所示，該事件發(fā)生在呼和浩特機(jī)場(chǎng)。飛行著陸階段下降率逐漸減小，著陸時(shí)空速124節(jié)，飛機(jī)能量控制較好。著陸階段出現(xiàn)滾轉(zhuǎn)角波動(dòng)，造成重著陸。

飛機(jī)垂直過(guò)載超限事件，多是由飛行能量、飛行姿態(tài)控制不當(dāng)導(dǎo)致，飛行操縱主體是人，根據(jù)SHELL模型，可分為人為因素和環(huán)境因素，人為因素又可細(xì)分為飛行技能或個(gè)體因素，飛行技能包括基本能力不足，工作計(jì)劃不足，程序認(rèn)知不足等，個(gè)體因素包括疲勞、過(guò)于自信、疏忽/遺忘、工作分心、不按程序執(zhí)行等。而導(dǎo)致超限事件多發(fā)的原因主要是人為因素。

飛行員在進(jìn)近著陸過(guò)程中應(yīng)對(duì)著陸場(chǎng)景有足夠的認(rèn)知和心理準(zhǔn)備，熟悉機(jī)場(chǎng)特點(diǎn)，對(duì)易發(fā)事件能夠提前判斷；充分應(yīng)用好機(jī)載設(shè)備，根據(jù)所得到的信息進(jìn)行綜合判斷；在提前做好飛行著陸入口條件的情況下，可以應(yīng)對(duì)一般的環(huán)境變量影響，例如風(fēng)速變化，風(fēng)向變化等。

1.基于ROM日常監(jiān)控事件統(tǒng)計(jì)分析，可得出重著陸航班在著陸階段的空速、下降率、坡度、俯仰角等參數(shù)，均不同程度地超出正常的范圍，其中下降率和坡度超出正常水平范圍較多。

2.基于航班數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)在重著陸發(fā)生前，有較多“伴生事件”，均為飛機(jī)能量、姿態(tài)參數(shù)超限導(dǎo)致。須要提醒機(jī)組在進(jìn)近著陸階段保持情景意識(shí)，飛機(jī)能量、姿態(tài)出現(xiàn)偏差時(shí)應(yīng)及時(shí)控制。

3.飛行員在飛行著陸過(guò)程中，應(yīng)注意積累特殊情景下垂直過(guò)載控制的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合四類(lèi)重著陸類(lèi)型觸發(fā)條件，從容應(yīng)對(duì)特殊情況。