基于多型重着陆的分析

基于多型重着陆的分析

——青岛航空 王帅 马昊 陈吉明

摘要：飞行品质监控是飞行安全管理中重要的管控方式，其中飞机着陆垂直过载过大是飞行品质监控中重要的监控项目，飞机触发重着陆事件将严重影响乘客人身安全，并可能对飞机构型造成不可逆的破坏。本研究基于航空公司航班数据统计，找出飞机着陆垂直过载与其他飞行参数之间的关系；通过多种类型重着陆的特点，分析着陆垂直过载过大事件的发生原因；最后通过ROM监控事件，找出进近着陆阶段，能量控制及形态控制对着陆垂直过载过大的影响，总结并给出避免飞行着陆垂直过载过大的方法。

关键词：A320飞机；重着陆；飞行数据。

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.

根据全球民航事故统计^[1][2]，进近着陆阶段是飞行事故率最高的阶段。在进近着陆阶段飞行机组人员在飞机建立稳定形态后，断开自动驾驶功能，手动操纵操作杆完成飞机着陆姿态的调整，在此期间，由于前期建立稳定形态过程中出现的参数偏差，或是突然发生的环境变化，都会影响飞机着陆效果。在飞机着陆阶段，有一项飞行品质监控项目为飞机“着陆垂直过载大”。飞机着陆过载过大不仅会产生较大的超重感，影响乘客的乘坐体验，同时也会对飞机的机械结构，如起落架，造成不可逆的损坏，严重的甚至可以导致飞机“硬着陆”，进而造成飞机机毁人亡。南航“5.8空难”就是由飞机“硬着陆”事件导致的，由于飞行过程中出现恶劣天气，导致飞机首次着陆过程中出现三次弹跳，随后机组决定复飞，然而飞机结构已严重受损，飞行操纵系统失效，导致后续着陆大迎角下降，最终飞机解体。

飞行着陆阶段各飞行参数之间存在相关性，飞机着陆垂直过载参数可通过数学建模方式进行预测，从而达到对重着陆风险的规避^[3][4]。本研究旨在通过数据分析，找出飞行重着陆的特点，并根据易发重着陆的情况，给出飞行建议。

本研究采用Airfase软件^[5]进行QAR数据的译码以及判断超限事件功能。Airfase软件为Teledyne公司与空客公司合作开发的一款软件，该软件可以运行处理主流飞机飞行记录数据，如ARINC429总线以及ARINC717总线传输数据，可以对飞行数据完成编译，生成10进制数据并导入数据库，同时用户可自定义或应用系统自带监控项目，对飞行数据进行监控，对数据进行判断生成超限事件，后续可导出飞行数据至CSV文件，方便用户查看数据以及后续数据分析。

本研究采用的ROM事件统计为公司安全管理软件^[6][7]——SMIS系统下飞行品质模块的一个功能模块。SMIS系统是青岛航空公司在持续应用的一款安全管理信息系统，SMIS系统共分为6大模块：信息管理、风险管理、安全整顿、安全通报/文件、服务质量、飞行品质，涵盖了公司安全管理各方面内容，方便安全管理电子办公。本模块功能是通过Airfase软件设置日常航班监控项目，对每个航班的关键节点、关键数据进行监控，并由SMIS系统对ROM监控事件进行统计，最后发布在SMIS系统-飞行品质监控模块中，供相关人员进行参考，以此达到对所有航班运行情况进行监控的目的。

本系统可以通过航班号、机号、日期、起飞机场、着陆机场、飞行左/右座、操纵人员等,对日常航班监控项目进行筛选。同时添加ROM事件筛选条件，通过事件来源，选择各类日常监控事件，方便对某一参数进行日常监控。本研究中将对着陆接地过载ROM事件进行统计。

图1 SMIS系统界面

根据公司ROM日常监控项目，在垂直过载发生的情况下，对飞行姿态进行分析研究，从而给出飞行员操作建议。

在ROM监控中，选择着陆垂直过载为1.0~1.2G、1.2~1.4G、1.4~1.6G、1.6G+范围的下降率、空速、俯仰角、坡度等参数进行对比。如图2-表9（按左上，右上，左下，右下顺序分别是1.0-1.2G、1.2-1.4G、1.4-1.6G、1.6G+区间下数据分布图）。

表3 各区间空速分布参数

图4下降率分布图

表5 各区间下降率分布参数

图6 坡度分布图

表7 各区间坡度分布参数

图8 俯仰角分布图

依据对于飞行数据数学分布研究，空速、下降率、俯仰角数据应服从正态分布，坡度数据应服从双峰值正态分布。建立正态分布模型并拟合分布参数进行分析对比。

根据数据分析可以发现，空速、下降率、坡度、俯仰角多个参数，在1.6G+区间内的均值不同程度大于1.0-1.2G、1.2-1.4G、1.4-1.6G区间的均值，其中下降率均值超出平均水平较明显，超出13.73%。坡度超出平均水平8.43%。

根据统计数据，当下降率过大或过小，飞机空速过大或过小时，飞机的能量控制较差，容易出现重着陆情况，同时拉平时机过晚过长也是飞机出现重着陆情况的重要原因之一。着陆垂直过载超限会伴随着陆阶段的其他飞行姿态或能量参数的异常，同时飞行姿态及能量参数也会产生其他超限事件。

对飞行重着陆事件进行数据分析，根据数据特征可以将重着陆事件分为四类：

1.拉平晚接地。此类型着陆是着陆过程中比较常见的一种，机组拉平动作较晚，飞机在接地过程中保持下降姿态，以稳定的下降率接地并在接地后立即产生着陆阶段最大的垂直载荷，在重着陆事件中表现为接地前飞机下降率较大，但没有加速下降趋势。

2.加速接地。此类型着陆为机组接地前有放低姿态动作，特征是在接地前飞机有加速下沉的趋势，这使得飞机在接地时，重力仍然做功导致垂直载荷高。当拥有相同下降率时，二型着陆比一型着陆的着陆载荷高。

3.弹跳接地。此类型着陆在接地瞬间并未达到最大的垂直载荷，而是有一个时间的延迟后达到最大载荷。弹跳接地的特征为接地时飞机下降率非常小，由于起落架压缩、扰流板伸出、反推解锁及机头下俯等因素导致的起落架二次压缩。弹跳接地在飞行员实际感受上，着陆体感非常轻，但报告或译码上显示载荷超过1.6g。

4.其他接地。此类型飞行着陆过程中，飞行员能控制飞行下降率逐渐降低，临近接地阶段下降率正常，但由于飞行姿态或飞机能量控制不当，导致接地时触发重着陆。

统计触发“着陆垂直过载大”三级超限事件，并将超限航班入跑到口高度、下降率、空速、俯仰角、收油门高度、打开扰流板时间等参数进行统计，选择典型航班数据进行分析。

统计结果如表10所示：

表10 重着陆航班飞行参数列表

根据统计数据，当下降率过大或过小，飞机空速过大或过小时，飞机的能量控制较差，容易出现重着陆情况，同时拉平时机过晚过长，也是飞机出现重着陆情况的重要原因之一。其他情况下，飞机出现重着陆主要由于飞机着陆过程，机组操纵手法不当导致。

当飞机触发重着陆超限事件时，会伴随其他超限事件发生，将该类超限事件定为重着陆超限事件的“伴生事件”。结合“伴生事件”对超限事件^[8]进行分析，可以更直观地观察参数之间的相关性。统计接地垂直过载超限事件“伴生事件”，如表11。

表11 重着陆事件“伴生事件”统计

根据统计数据观察，存在重着陆航班飞机收油门时间较晚，下降率大，俯仰速率大，入跑道口高度较高等现象（“接地距离短”，“反推使用晚”事件为结果事件，不纳入统计）。以上事件，均为飞机能量控制、姿态控制不合理的情况，需提醒机组人员注意在着陆阶段的能量、姿态控制。

选择典型航班数据进行分析。

图12  拉平晚接地航班数据折线图

如图12中所示，该事件发生在重庆机场。飞机在着陆过程中下降率较稳定，直至接地，飞机在临着陆前有小幅滚转角波动，飞行员及时修正，没有超限。飞行员在拉平阶段，调高俯仰角，降低飞行能量，同时通过提升升力系数改变飞机下降率。最终由于拉平时机过晚，导致下降率并未产生明显减小趋势。最终形成一次二级超限事件。

由此可以分析，此次飞行员在进近着陆过程中，在前期滚转角出现偏差后，飞行员占用了较多情景意识对横滚形态进行修正，导致后期情景意识不足，未形成对下降率的及时控制，最终导致了飞机着陆垂直过载过大。

如图13所示，该事件发生在洛阳机场。如图13中所示这段进近着陆过程中，飞行员在环境变化不大情况下，提前放低俯仰角，空速无明显变化，导致升力降低，下降率突然增大，最终形成一起二级超限事件。

从以上分析可以看出，在飞行着陆过程中当出现加速接地情况，则飞行员错误地估计飞机高度，导致提前放低飞行姿态，进而引起飞机低下降率进近，长时间未接地。最后飞机能量偏小，下降率增加，导致接地时大下降率大垂直过载。

图14 弹跳接地航班数据折线图

如图14所示，该事件发生在南京机场。该事件触发在接地后2秒，扰流板放下后。在最终进近阶段，下降率较小，飞行员在临接地时拉平，飞机飞行能量未能及时减小或转换，导致打开扰流板时，俯仰角变化率过大，动能转换为垂直载荷，形成起落架的二次压缩。

图15 其他接地航班数据折线图

如图15所示，该事件发生在呼和浩特机场。飞行着陆阶段下降率逐渐减小，着陆时空速124节，飞机能量控制较好。着陆阶段出现滚转角波动，造成重着陆。

飞机垂直过载超限事件，多是由飞行能量、飞行姿态控制不当导致，飞行操纵主体是人，根据SHELL模型，可分为人为因素和环境因素，人为因素又可细分为飞行技能或个体因素，飞行技能包括基本能力不足，工作计划不足，程序认知不足等，个体因素包括疲劳、过于自信、疏忽/遗忘、工作分心、不按程序执行等。而导致超限事件多发的原因主要是人为因素。

飞行员在进近着陆过程中应对着陆场景有足够的认知和心理准备，熟悉机场特点，对易发事件能够提前判断；充分应用好机载设备，根据所得到的信息进行综合判断；在提前做好飞行着陆入口条件的情况下，可以应对一般的环境变量影响，例如风速变化，风向变化等。

1.基于ROM日常监控事件统计分析，可得出重着陆航班在着陆阶段的空速、下降率、坡度、俯仰角等参数，均不同程度地超出正常的范围，其中下降率和坡度超出正常水平范围较多。

2.基于航班数据统计可以发现，飞机在重着陆发生前，有较多“伴生事件”，均为飞机能量、姿态参数超限导致。须要提醒机组在进近着陆阶段保持情景意识，飞机能量、姿态出现偏差时应及时控制。

3.飞行员在飞行着陆过程中，应注意积累特殊情景下垂直过载控制的经验，结合四类重着陆类型触发条件，从容应对特殊情况。