首先,请大家想想,我们在计算和选择起飞性能数据的时候,单纯认为剩余跑道余度(STOP margin)越大就是越安全,这种想法对不对?
答案是,对与不对都是相对的,如果没有对起飞性能和受限因素有完整的理解,我们是得不出正确结论的。下面从起飞原理、操作技术层面谈谈笔者对"起飞"的认识。
一、起飞原理
1、飞机气动离地的理解
飞机是飞起来的,不是拽起来的。
习惯成自然,我们固定的程序动作,“VR-抬轮”,让不少人误以为到了"VR"一拉杆飞机就一定会开始离地。
从根本上讲,飞机的起飞是升力克服重力的过程,而升力取决于速度和迎角/姿态的配合。所以,在没有达到足够的升力前,单纯的侧杆向后移动不能带来飞机离地。
相同的重量所需要的升力一致,但我们可选择的起飞速度/灵活温度却是多样的,原理就在用不同的速度匹配不同的离地姿态。有些人认为不同的灵活温度(推力大小)影响了起飞的升力,笔者认为发动机在垂直分量上的贡献是少量的,升力主要还是从速度和迎角上进行分析。
离地姿态不一样这件事,可能很多人平时没有太深的理解,手册也只说了飞机大约在10度仰角离地,并没有指出机型和速度的影响,所以大家需要建立不同离地姿态的概念。
2、VMC/VMU受限的理解
VMC分为VMCG和VMCA,都与单发有关,分别为地面的最小可控速度和空中的最小可控速度。V1要大于VMCG,这样当大于V1单发继续起飞的时候,确保方向舵有足够的气动力控制飞机直线滑跑。V2要大于VMCA,这样当飞机单发起飞时候能够保证飞机以不大于5度的坡度保持稳定直线飞行。
VMU是最小离地速度,指的是双发条件。飞机的重量不变,所需的升力不变,按照升力公式,最小速度对应最大迎角/姿态离地。所以我们见到起飞性能受VMU限制,就应该预测离地姿态可能会很大。
3、TOGA起飞的理解
起飞性能计算上,TOGA对应的是性能的极限,而并不是通常理解的剩余跑道更多的"保守",我们典型的TOGA起飞场景是大重量无法灵活起飞和污染跑道起飞两种。
(1)大重量起飞,用TOGA最大推力,目的是在有限的跑道长度内,达到最大可用的起飞速度,这样才能提供最多的升力。
(2)污染跑道起飞,要求用TOGA起飞,目的是用尽可能短的跑道,尽快离开污染道面,因为在污染道面上越久的滑跑不见得是好事。所以这种情况,飞机的起飞速度很小,加速停止剩余距离很多。
总之,TOGA对应性能的极限,指的是以最快的加速度到达适用的起飞速度,以最大的迎角/姿态离地。所以我们通常可以看到TOGA起飞对比灵活起飞,使用了更小的起飞速度,更大的离地姿态。
4、离地姿态的理解
飞机离地是速度配合迎角/姿态产生足够多升力的结果,所以离地姿态和速度的直接相关,这点我们前文已作分析。根据升力公式,我们还可以看到CL和飞机襟缝翼形态有关,S和机翼面积/机型差异有关。
手册讲通常的离地姿态是10度,我们还需要考虑不同抬轮速度的影响、不同机型的差异、机身污染物(甚至除防冰液体)、飞机凹坑等性能衰减的影响。
一般地讲,抬轮速度越小飞机离地姿态越大,形态档位越小离地姿态越大,尤其性能计算提示受限因素是VMU,那么离地姿态一定很大,提示对于飞机抬轮率的控制和离地的判断要更加精准。
因为起飞速度小,所以气动效应差,那么初始抬轮第一杆,觉得飞机反应弱就是正常现象,不要因为吃惊而粗猛带杆。因为速度小,必然对应更大的离地姿态才能起飞,所以到达"经验"离地姿态后飞机还没有离地,不要觉得吃惊而乱了方寸,控制住姿态变化率耐心等待飞机离地才是正确应对。
5、起飞受限因素全貌
二、起飞操作技术
1、起飞的SOP
空客给出了四个步骤:
第一步是起始抬轮,指的是手上开始拉杆动作。
第二步是调整抬轮率,指的是手眼的配合,通过外界目视参考的观察判断抬轮率并进行侧杆的调整。第二步简单地说是两点滑跑阶段以抬轮率为拉杆目标。
第三步是判断离地,然后视线转化到仪表,以标准姿态为目标(双发15度,单发12.5度)。第三步简单地说是飞机离地后以目标姿态为拉杆目标。
第四步是跟指引。
我们最严重的隐患发生在第二步没有及时控制住抬轮率导致擦机尾风险,和第三步飞机没有离地就转仪表,习惯于通过仪表来判断飞机离地,这将带来偏出跑道风险(尤其是侧风、单发情况)。
2、怎么判断抬轮率
判断的关键在机头的抬升率,目视观察侧重于风挡与跑道的移动关系。
手册说大约3度每秒,怎么实现3度每秒却没有说,我们从一般的经验来讲,就是数五个数拉到15度,尽管数数的节奏有个体偏差,那总归是一种定量的方法。参考国际医学急救读秒通用的标准数法,是用1001、1002、1003、1004、1005来感受节奏。
3、怎么判断飞机离地
判断关键在飞机高度的变化,目视侧重于对飞机远离地面的判断。
这里要强调的是判断的方法一定是通过外界目视参考,而不是错把PM正上升的判断方法用来PF判断飞机离地。PF如果不看外面怎么知道飞机维持在跑道上滑跑,怎么控制方向?就如同中断着陆,一加TOGA就看里面,请问如何肯定飞机就不二次接地?二次接地就一定能在跑道内?
PM可以监控仪表,然后对PF进行必要的姿态和正上升的提醒。正如“正上升”的仪表监控是PM的职责:
4、怎么理解CEO和NEO的抬轮差异
CEO的起飞,侧杆位置对应升降舵位置,升降舵对应飞机姿态,类似于小飞机的直接操纵。为了获取稳定的抬轮率,飞行员需要通过侧杆的移动来修正飞机重量、重心、形态的影响。
NEO的起飞,所谓的抬轮模式,指的是侧杆位置一一对应某个抬轮率,侧杆行程越大对应抬轮率越大,所以侧杆行程控制的是抬轮率这个结果,一旦抬轮率合适,飞行员无需对飞机重量、重心、形态的影响进行修正。
5、怎么调整抬轮率/姿态变化率
CEO减小侧杆行程变化的速率,就是在减小抬轮率。
NEO减小拉杆的侧杆行程,就是在减小抬轮率。
6、怎么冻结姿态?
CEO抬轮阶段没有自动配平,所以松杆会掉机头。为了保持当前姿态就需要绷住当前的杆量。
NEO松杆指令的是俯仰变化率为0,所以计算机会让飞机保持当前姿态,只要松杆即可保持当前姿态。任何的大于中立位置的向后带杆,都意味着一定的抬轮率,飞机的姿态仍将进一步增大。
三、小结
回答本文开头的问题,在起飞性能计算上我们应该完整地看到起飞数据上的风险,除了中断起飞跑道加速停止距离余度之外,还应该考虑更大的速度带来的超轮速风险,更小的速度带来的大姿态离地擦尾风险,小速度带来单发横侧操纵难度的风险。
在起飞操作上既要看到抬轮率低带来的滑跑剩余跑道不足和起飞后越障风险,也要看到抬轮率太大带来的擦机尾的风险。