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飛行機(jī)組如何預(yù)防飛行顛簸?

科普民航
民航博物館官方科普號
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全球民航業(yè)界有一個七大風(fēng)險的說法,其中飛行中的湍流顛簸排在第七位。每當(dāng)雷雨季節(jié)來臨,都會看到有關(guān)飛行顛簸的新聞。今年5月下旬,國外某航空公司一航班因遇嚴(yán)重湍流顛簸,垂直加速度在短時間內(nèi)急速變化,引發(fā)社會廣泛關(guān)注。那么,飛行機(jī)組究竟應(yīng)該如何預(yù)防空中顛簸?在遭遇劇烈顛簸時,飛行機(jī)組又該如何操縱飛機(jī),減少顛簸傷人風(fēng)險呢?

遭遇湍流要保持自動駕駛

前述事件發(fā)生后,航空安全調(diào)查小組在分析了該航班的飛行數(shù)據(jù)記錄器、駕駛艙語音記錄器數(shù)據(jù)后,得到了初步結(jié)果。事發(fā)航班5月21日7時49分21秒(世界協(xié)調(diào)時)在緬甸南部上空37000英尺(約合11278米)時,經(jīng)歷了19秒輕微顛簸,重力加速度(G值)在0.44G~1.57G波動。氣流上升導(dǎo)致航班飛行高度抬升至37362英尺(約合11388米)并出現(xiàn)表速增加,此時飛機(jī)處于自動駕駛模式。

我們知道,當(dāng)飛機(jī)直線勻速平飛時,飛機(jī)的G值為1.0。當(dāng)G值大于1.0時,人會感覺身體變沉,往下壓;當(dāng)G值小于1.0時,人會感覺發(fā)輕,有懸空感;當(dāng)G值小于0時,人會從座椅上飄起來。

7時49分32秒,機(jī)組放出減速板以阻止表速非指令增加。7時49分40秒,飛機(jī)經(jīng)歷了G值的快速變化,在0.6秒內(nèi)從1.35G下降到-1.5G。7時49分41秒,G值在4秒內(nèi)從-1.5G變?yōu)?.5G。G值快速波動極可能造成機(jī)組人員和旅客受傷。

記錄的數(shù)據(jù)表明,在G值的一系列快速變化中,飛行員脫開了自動駕駛,進(jìn)行人工操縱,以求穩(wěn)定飛機(jī)。飛行員手動控制飛機(jī)21秒,并在7時50分05秒重新接通自動駕駛。在接下來的24秒內(nèi),G值顯示出更多的漸進(jìn)波動,從0.9G到1.1G。

從上述調(diào)查參數(shù)來看,在自動駕駛狀態(tài),飛機(jī)的G值在0.44G~1.57G波動,此時旅客即使沒有系上安全帶,也能勉強(qiáng)坐在座椅上或者站在地板上。飛行員手動控制飛機(jī)21秒,G值發(fā)生一系列快速變化,旅客可能在短時間內(nèi)體驗(yàn)失重(甚至懸空感)和超重兩種不同狀態(tài),并因此受傷。

在中國航空運(yùn)輸協(xié)會組織的第三期“新時代中國百名機(jī)長”培訓(xùn)中,有一個專門針對飛行空中失控的專題,就一系列飛行顛簸事件進(jìn)行集中剖析。達(dá)成的共識是,除了常規(guī)要求,提示飛行員高空高速操縱特性與低空低速操縱特性存在明顯差異,在高空高速操縱時飛機(jī)反應(yīng)遲緩,同樣的操縱輸入量容易導(dǎo)致飛機(jī)承受的載荷過量。因?yàn)楝F(xiàn)代客機(jī)所飛高度大多處于RVSM空域(8900米~12500米),在這個高度區(qū)間運(yùn)行,上下高度層從原來的600米縮小至300米,高度保持要求異常嚴(yán)格。因此,推薦自動飛行,以確保高度層準(zhǔn)確。遇到高空湍流導(dǎo)致的顛簸,空中一旦脫開自動駕駛,進(jìn)入人工操縱狀態(tài),就極有可能因?yàn)椴倏v“過量”或者“粗猛”,使飛機(jī)上下起伏明顯,導(dǎo)致G值波動,以及沒有來得及系好安全帶的人員受傷。

遇到大的湍流區(qū)域,都會伴隨升降氣流和表空速的波動。有的飛行員為了盡快消除高度和速度偏差,會本能地脫開自動駕駛,采用人工方式推桿、拉桿,導(dǎo)致飛機(jī)垂直方向G值陡變。對適航的現(xiàn)代運(yùn)輸飛機(jī)來說,自動駕駛的精細(xì)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工操縱,最起碼不會導(dǎo)致飛機(jī)G值出現(xiàn)過大波動。因此,世界民航各主流機(jī)型在遇到湍流或顛簸時推薦的操作程序都是“保持自動駕駛接通”,這是最為重要的前提。

做好飛行前協(xié)同工作

正常飛行中的飛機(jī)(飛機(jī)襟、縫翼收起,處于“光潔”狀態(tài))能夠承受的G值邊界是-1.0G~2.5G。在這個范圍內(nèi)飛行,即使遭遇大的顛簸(在實(shí)際運(yùn)行中尚未碰到過),飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)仍然是可靠的。實(shí)際上,飛機(jī)在飛行中遇到的顛簸主要有四類。

對流天氣。這種天氣形成于被地表加熱的空氣中,熱空氣上升,造成強(qiáng)烈的空氣垂直運(yùn)動。同時,對流與濕度有關(guān),高濕度導(dǎo)致的強(qiáng)對流可形成雷暴,從而產(chǎn)生顛簸。

晴空顛簸。這是高空氣團(tuán)的速度差異造成的。在兩個氣團(tuán)的邊界之間飛行,飛機(jī)通常會在高度超過15000英尺(約合4572米)時遭遇嚴(yán)重顛簸。如果遇到晴空顛簸,機(jī)組可以考慮垂直方向避讓,記住隨著高度增加,抖振裕度降低。

山地波。山區(qū)的多風(fēng)條件會導(dǎo)致空氣被山脈表面引導(dǎo)而向上運(yùn)動,從而在山脈的下風(fēng)處產(chǎn)生波浪效應(yīng)。在山地波中飛行,常遇到嚴(yán)重顛簸。山地波的影響可以延續(xù)到山脈下風(fēng)處100海里,以及飛機(jī)的巡航高度。在山脈下風(fēng)處觀察到莢狀云,是該區(qū)域可能存在山地波的有效提示。

尾流。機(jī)翼上下表面的壓力差會在翼尖處形成尾跡渦。飛機(jī)產(chǎn)生的尾跡渦可能引起亂流,其嚴(yán)重程度取決于產(chǎn)生渦流的飛機(jī)重量以及后機(jī)與它的距離。

礙于技術(shù)原因,飛機(jī)氣象雷達(dá)無法識別大部分晴空顛簸,飛行員只能靠飛行前或飛行中獲取的氣象分析資料或來自其他飛行員的報告了解晴空顛簸。還有一些湍流是伴隨對流云團(tuán)(積雨云或濃積云)出現(xiàn)的,因?yàn)閷α髟苾?nèi)空氣垂直運(yùn)動強(qiáng)烈且混亂。這類湍流可以將強(qiáng)對流云作為視覺提醒,也就是“可以看見的”。但是,發(fā)展強(qiáng)烈的積雨云在云體周邊和云頂也會有湍流,它們是不可見的,飛機(jī)氣象雷達(dá)在這個區(qū)域也看不見它們。一旦飛機(jī)進(jìn)入這些區(qū)域,就會產(chǎn)生顛簸。所以在繞飛雷雨云時,即使能看到云體,也要保持一定距離。

飛行機(jī)組與客艙機(jī)組要嚴(yán)格按照手冊內(nèi)容和項(xiàng)目完成飛行前協(xié)同工作,針對可能出現(xiàn)的顛簸發(fā)生的時間、強(qiáng)度、持續(xù)時間和信息傳遞等進(jìn)行協(xié)同,制訂預(yù)案,明確提示、工作流程和具體措施。在機(jī)組準(zhǔn)備會上,機(jī)長要講解天氣狀況,包括起降機(jī)場的實(shí)況和預(yù)報、航路天氣狀況,并作出相應(yīng)決策或制訂預(yù)案;根據(jù)飛行航路、機(jī)型和地理位置特點(diǎn),協(xié)同在預(yù)知和非預(yù)知顛簸發(fā)生時的溝通、處置程序;通報航路上預(yù)知的顛簸,包括預(yù)計(jì)遇到顛簸的時間、強(qiáng)度和持續(xù)時間等。乘務(wù)長應(yīng)根據(jù)飛行機(jī)組介紹的情況,將可能遇到的強(qiáng)烈空中顛簸的大致時間和持續(xù)時間告知每一位客艙乘務(wù)員,據(jù)此調(diào)整空中服務(wù)項(xiàng)目,做好空中顛簸應(yīng)急處置的心理和組織準(zhǔn)備。當(dāng)遭遇顛簸時,飛行機(jī)組與客艙機(jī)組要加強(qiáng)溝通,嚴(yán)格落實(shí)防顛簸程序,做好顛簸應(yīng)對處置工作。

在飛行中,旅客只要系好安全帶,準(zhǔn)保平安無事。在上洗手間及來回路上,一旦遇到顛簸,就近抓牢旁邊的座椅靠背或者其他可以抓住的固定物,受傷風(fēng)險即可大大減少。

減少顛簸傷人風(fēng)險

那么,飛行機(jī)組如何減少顛簸傷人風(fēng)險呢?筆者認(rèn)為,飛行機(jī)組必須主動作為。

首先,要加強(qiáng)航前準(zhǔn)備。嚴(yán)格落實(shí)機(jī)組協(xié)同工作,全面分析、掌握起降機(jī)場、備降場及所飛航路可能出現(xiàn)的天氣狀況、顛簸區(qū)域和高度范圍,制訂各類應(yīng)對預(yù)案,明確工作流程和具體措施。

其次,要始終保持憂患意識。正確使用氣象雷達(dá),嚴(yán)密關(guān)注風(fēng)向、風(fēng)速及天氣變化,注意收聽無線電波道里其他飛機(jī)關(guān)于繞飛和顛簸的信息,嚴(yán)格執(zhí)行雷雨繞飛程序和標(biāo)準(zhǔn)。對于水平避讓,如可能,從上風(fēng)處偏離而不是下風(fēng)處;避開已識別的“最大威脅區(qū)”至少20海里;嚴(yán)禁從雷雨云中穿越,避免在0攝氏度等溫線附近的云層中長期飛行。對于垂直避讓,即使在目視條件下,也要避免在對流云下飛行;在對流云上飛行時,至少保持高于“最大威脅區(qū)”5000英尺(約合1524米)的垂直裕度;規(guī)范使用安全帶指示燈和語音播報,及時向客艙發(fā)布顛簸信息。

當(dāng)巡航高度大于10000英尺(約合3048米)、小于等于20000英尺(約合6096米)時,在到達(dá)巡航高度且無顛簸時關(guān)閉安全帶指示燈;當(dāng)巡航高度大于20000英尺時,在20000英尺以上第一次平飛且無顛簸時關(guān)閉安全帶指示燈(關(guān)閉時機(jī)應(yīng)不早于起飛后20分鐘)。如遭遇或預(yù)期有輕度顛簸,接通安全帶指示燈(一聲低諧音);如遭遇或預(yù)期有中度顛簸,循環(huán)一次或接通再循環(huán)一次安全帶指示燈(兩聲或三聲低諧音),在必要時進(jìn)行駕駛艙廣播;如遭遇或預(yù)期有嚴(yán)重顛簸,循環(huán)兩次或接通再循環(huán)兩次安全帶指示燈(四聲或五聲低諧音),在必要時駕駛艙直接廣播“顛簸,所有人請系好安全帶”。顛簸結(jié)束后,關(guān)閉安全帶指示燈。

最后,在遭遇顛簸時嚴(yán)格按照快速檢查單(QRH)程序執(zhí)行。保持自動駕駛(AP)接通,禁止人為主動斷開AP操作(如出現(xiàn)TCASRA空中防撞系統(tǒng)決斷咨詢告警或ECAM電子集中監(jiān)視系統(tǒng)告警,按照相應(yīng)告警處理);如果飛行參數(shù)不能正常保持,應(yīng)通知管制員偏差情況,申請盡快脫離顛簸區(qū);合理使用雷達(dá),預(yù)判顛簸區(qū)域,提早繞飛以避開顛簸區(qū)域。當(dāng)遭遇顛簸時,要合理分工,嚴(yán)格按照手冊程序處置。避免盲目斷開自動設(shè)備和“粗猛”操作,如遇到非正常AP斷開,嘗試后未及時恢復(fù),飛行員不得在人工操縱時“對抗顛簸”來保持飛機(jī)的軌跡或高度。只有采用平穩(wěn)的操縱控制輸入,并允許在合理情況下偏離預(yù)期飛行路線,才能減少過度操縱帶來的衍生風(fēng)險(旅客和機(jī)組人員受傷)。(作者:劉清貴,系飛行教員/機(jī)長、民航一級飛行員,民航局特聘專家、交通運(yùn)輸部專家委員、國務(wù)院特殊津貼專家,兼任中國航協(xié)航空安全委員會主任)