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高空 关注高空推力裕度保护

(一)何为“推力裕度保护”?
为了提高燃油效率,高亚音速运输机大多选用高涵道比涡扇发动机。高涵道比涡扇发动机的推力主要来自于外涵道风扇。以CFM56-7发动机为例,风扇产



(一)何为“推力裕度保护”?来 自 西 陆 军 事 http://www.xilu.com

为了提高燃油效率,高亚音速运输机大多选用高涵道比涡扇发动机。高涵道比涡扇发动机的推力主要来自于外涵道风扇。以CFM56-7发动机为例,风扇产生的推力占总推力的78%以上。

随着飞行高度的升高,外界空气密度逐渐降低。空气密度降低会导致风扇推进效率的衰减。所以风扇转速相同的情况下,发动机高空推力远低于低空推力。

当飞机由平飞进入转弯时,机翼升力被分解为水平分力(向心力)和垂直分力。同等速度下,飞机需要更大的迎角提高机翼升力维持垂直方向的分力不小于重力。

更大的迎角即意味着更大的阻力。所以我们在进入转弯的时候需要增加推力以维持高度和速度。这一问题在低空发动机推力充沛的情况下是完全不成问题的。机场终端区飞行常见的转弯,通常只需要增加2-3% 的N1即可。

当飞机在高空飞行时,发动机推力大幅度衰减。转弯带来的额外阻力可能超过发动机剩余推力。如果飞机尝试维持高度,就会逐渐损失速度。飞行高度越高、飞机重量越大、转弯坡度越大,飞机减速就越明显。

为了避免损失速度,飞机需要减小坡度以避免转弯阻力超过发动机最大推力。这被称为“高空推力余度保护”。

(二)如何进行保护高空推力裕度?

两个因素直接决定了飞机转弯时的“推力裕度”— — 推力和阻力。飞机的推力裕度保护就是从这个两个方面入手。

最大可用推力主要由飞行高度决定。

转弯阻力主要由飞机转弯坡度决定。

(1)飞行高度

FMC 预计的最大高度是下列高度中最低一个 :

A最大批准高度

B推力限制高度 - 有足够可用推力提供特定最小爬升率的高度。

C抖振或机动限制高度 - 起始抖振之前0.3g (40 度坡度)。

FMC在计算最大飞行高度时,已经考虑到了保留推力裕度的问题。机组在FMC计算的最大高度上飞行,不会出现只能平飞不能转弯的问题。

但是FMC保留的推力裕度,并不支持飞机以任何坡度转弯。我们还需要对转弯坡度进行限制。

(2)高空转弯坡度限制

下面两张图是在真实航班飞行中拍摄的。当时的飞行高度为10400米,飞机使用20度坡度转弯。我们可以看到发动机推力已经加至巡航推力极限,飞机维持当前空速已经很困难了。假如机组选用更大的转弯坡度,飞机就会开始损失速度,直至失速。

何等重量,何等高度,何等温度下,多少度坡度会导致阻力超过推力?这是机组是无法量化计算的问题。

但是FMC可以。

“对于LNAV 操作,FMC 提供实时的坡度角限制功能。该功能可以保护指令的坡度角不超过当前可用的推力限制。该坡度角限制保护只在LNAV 过程中可用。”— —《波音737机组训练手册》

也就是说高空飞行时,如果FMC选用较小的转弯坡度以确保转弯阻力不超过发动机可用推力。

(三)一个很不好的习惯

下图是在11300米巡航时拍摄的。管制员向机组发出了大连管制区的“招牌指令”:保持高度,右偏航路6海里。

当时我的副驾驶将横滚方式设定为“航向选择”,然后将航向旋钮向右旋转45度。

这一行为被我及时制止了。

我指令副驾驶先在FMC中设定“OFFSET 6 NM”,然后使用LNAV偏航。我们发现当推力加至最大推力时,LNAV使用12度坡度转弯。

航路偏置直接使用“航向选择”,这是一个很不好的习惯。为什么这样说呢?因为“航向选择”方式只遵守“坡度角选择器”设定的坡度,不具备推力裕度保护能力。

正常情况下,MCP面板上的“坡度角选择器”被设定为25度。在上面两个例子中,如果使用25度坡度转弯飞机就会损失速度。

之所以很多机组选用“航向选择”进行航路偏置,是因为在顺风或者转弯角度很大时,LNAV可能使用30度坡度转弯。如果此时遇到气流扰动,飞机有可能超过30度坡度触发超限。

坡度超限可怕,失速就不可怕吗?

当高空需要航路偏置,正确的做法应当是先使用LNAV飞行。

如果飞机坡度没有超过25度,则继续使用LNAV方式。

如果飞机坡度超过25度,则说明25度坡度推力裕度没有问题。此时切换为“航向选择”方式进行干预既不会出发坡度大超限,也不会丧失推力裕度保护。

(四)如果必须使用“航向选择”方式怎么办?

在诸如雷达引导、机动飞行、绕飞雷雨等情况,机组必须使用“航向选择”控制横滚。

“对于LNAV 以外的其它操作,当在或接近最大高度飞行时,速度需大于下部琥珀色速度带至少10 节,并使用不大于10 度的坡度角。”— —《波音737机组训练手册》

当飞机形成稳定坡度后,机组一定要检查发动机推力。如果发现发动机推力处于巡航极限,机组应当减小坡度,并持续监控速度变化。必要的时候可以申

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