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(学号)
低能见度下的安全飞行操作分析
摘要
能见度是影响航空运输的重要因素,而低能见度的出现不但影响飞行训练的正常进行,更具极大的危险性,是诱发飞行事故的主要气象因素。
因此,分析造成低能见天气形成的因素、低能见度下天气的变化特征等因素,从而有针对性的研究总结一套在低能见度条件下如何做到安全飞行的方案显得尤为重要。
作者本人在2011年于美国泛亚航校培训,在理论和实践上对能见度低下的飞行有较为深入的研究,发现没有一套关于教练机(Archer)的应对流程,本人通过参考大量文献资料,总结在训练期间进云,着陆期间遇能见度低的经验和飞行后的教练点评指导,就自身以及对其他飞行学员的调查,讨论一下飞行学员在这种情况下的技术要求和心理波动,并且做出了一套适合于飞行学员的安全流程,帮助飞行学员在教练机的训练期间做到安全飞行。
关键词:
能见度;
训练机;
安全流程
TheSafetyofFlightUnderPoorVisibility
Abstract
Oneofthemainfactorthataffecttheaviationtransportationisthepoorvisibility.Thepoorvisibilityisthemainweatherfactortoflightaccidentwhichnotonlyaffectthenormalflighttrainingbutalsobringgreatdangertoaviationtransportation.Soitisveryimportanttoanalysewhatisthefactorleadingtopoorvisibilityandhowtheweatherisgoingtochangeunderpoorvisibility.Accordingtothat,wewillbeabletodiscoverasafeoperatingproceduretosurvivefromthepoorvisibility.IwasstudyinginTranspacAviationAcademyofUnitedStatein2010.Ihavebeenleaninghowtoflysafelyintheoryandpracticallyunderpoorvisibilityforalongtime.ButwhatamazedmeistherewasnooperatingprocedureaccordingtoArcher.Isearchedplentyofdocumentsandsummarizedtheexperienceofenteringcloudstogetsomeideas.AndalsoIwanttodiscusstherequirementofflightskillandtheirperformancerequirementmentallyaccordingtotheinvestigationwiththeotherstudentpilots.Withallofthehelp,Isummarizedasafeprocedurethatsuitstudentpilotstohelpthemtodosafeflightduringflighttraining.
Keywords:
Visibility;
Flighttrainingaircraft;
Safetyprocedure
目录
摘要I
AbstractII
目录III
第一章绪论1
1.1引言1
1.2能见度低下训练飞行的研究现状1
1.3研究目的和意义2
第二章能见度的定义、研究范围及能见度低的影响因素3
2.1能见度的定义3
2.2能见度的研究范围3
2.3能见度低的影响因素5
第三章能见度低对飞行的影响7
3.1低能见度下的事故分析7
3.2能见度低下起飞机场运行标准8
第四章能见度低下的安全操作流程9
4.1事件背景9
4.2能见度对飞机性能的影响9
4.3低能见度对飞行人员的影响11
4.4能见度低时的安全操作流程13
第五章结论16
参考文献17
谢辞18
第一章绪论
1.1引言
随着中国航空事业的崛起,中国面临的飞行员短缺现象越来越严重。
为了解决飞行员短缺的问题,中国现在的飞行员培养模式有四种,一是国内培养的养成生;
二是大改驾学员,即大学毕业生转飞行专业;
三是军转民,即由空军飞行员在经过特殊培训后参加航线运输;
四是国外学员培训模式,即在读或社招的大学生送到国外培训[1]。
面临飞行学员越来越多,而且又是国家急需的稀有人才,如何保障他们在训练时的安全显得越来越重要。
飞行事业的进行与天气密切相关,然而天有不测风雨,由于大气的不断运动变化,各种天气也随之而生,如风切变、雷暴、雪暴、低云、积冰、低能见度等危险天气,时刻威胁着飞行安全。
民航系统的气象台站在1976年开始使用能见度这一术语,是指裸眼能够看到明显物体的水平距离,目的是为了给飞行员提供精准的能见度,帮助飞行员了解所处的环境,做出准确判断[2]。
它与航空活动的关系之密切,直接决定能否飞行,是飞行气象条件简单或复杂的重要依据之一,本文就低能见度情况下对飞行的影响,参考了大量文献,结合自身的飞行经验,写出了相应的解决措施,希望对正在学飞的同协们有所帮助。
1.2能见度低下训练飞行的研究现状
虽然飞机是集高科技于一体的产物,安全系数高,但是能见度对飞行的影响也是存在的,而且对能见度的准确报道的保障提出了更高的要求,国内外对能见度准确性的规定方法基本相同:
如果各个方向的视程一致时,任何一个方向的视程都可作为当时条件下的有效能见度。
如果各个方向的视程不相同的话,便将各方向的视程分成若干奇数扇形块,将其能见度由小到大排列,排列顺序中的中间数便成了当时条件下的有效能见度。
为了飞行安全,民航系统的气象台站在1976年开始使用能见度这一术语,规定:
在各方向上水平能见度不相同时,观测,预报其最小值。
能见度和云量以及通报的云幕高度密切相关的是能见度信息。
国外训练都采用将能见度在METAR和其他航空天气报告中通报,还有自动天气站。
其主要目的就是尽最大可能的为飞行人员提供最准确的数据,但是仅仅有数据是不够的,在能见度低的情况下按照最为规范的操作流程完成安全飞行才是王道,据统计,1978年到1990年这22年中,全球发生的飞行事故中,有27起是由于低能见度造成的,乘客死亡人数高达969人[3]。
民航客机机载设备完善,有针对能见度低的安全操作流程,但仍然会出现事故,由此可见低能见度下的飞行仍然是一种挑战,更何况是飞行学员驾驶训练机,在突遇能见度不好的天气条件下,一套可执行性的操作流程是不可或缺的,但是从我查阅的文献资料来看,在训练机上做这方面研究的是还不曾有过的探讨,所以在训练的时候遇到能见度低,生搬硬套的将客机程序拿到训练机上用,就有点牵强,如何整合出一套在这种情况下适合训练机的安全操作流程,值得去研究讨论。
1.3研究目的和意义
在这个科技发达的社会,飞机代表着高端技术的集合体也已经日趋完美,客机已经在自动驾驶,错误分析,以及突遇紧急情况时对驾驶员的提醒工作方面日益完善。
作为一名飞行学员,鉴于训练机以及自身经验的局限性,如何在训练中突遇能见度低的天气条件下,利用机载设备及理论知识的灵活掌握,配合教官完成安全飞行,仍然是一种挑战。
天气能见度低对飞行的主要影响有:
其一,着陆过程中看不清跑道,飞机容易偏离跑道或过早,过迟接地。
其二,飞行员看不清地标,缺少参照物,容易引发各种航空错觉,对飞机的姿态,速度等错误估计,同时由于心理压力,操纵不当,引发事故。
其三,能见度差,塔台指挥员看不到飞机,同时飞行员也不能进行目视飞行,这就造成了所谓的“盲飞”,非常危险[4]。
通过对文献资料的搜索,发现学者们对于民航客机如何在遇到能见度低的天气情况下做到安全飞行是有明确流程规定的,但是对于学员们平时训练用的教练机(Archer)却没有这种流程,生搬硬套的拿到教练机上用,也有机载设备的局限性。
本论文通过作者广泛的搜索文献资料,结合自己在泛亚学习的亲身经历,对能见度低条件下如何做到安全飞行进行了研究,目的是为了给正在学飞的学弟学妹们在遇到这种情况时提些建议,防止安全隐患的出现,顺利的完成从飞行学员到飞行员的转变。
第二章能见度的定义、研究范围及能见度低的影响因素
2.1能见度的定义
一般所说的能见度有两种含义:
一种解释为视力正常的人能分辨出目标物的最大距离;
二是指一定距离内观察目标物的清晰度。
航空活动中,飞行人员要观察地标、障碍物,飞行物和灯光等目标,并要分辨出他们的种类、判断出他们的位置,要分辨出目标物,基本的条件是要看清楚目标物的轮廓范围,因此航空上使用的能见度定义是:
正常人实力的人在昼间能看清物体轮廓的最大距离,在夜间能看清灯光的发光点的最大距离。
气象上所谓的能见度是指选定目标物在水平面上能被肉眼识别的最大距离。
一般情况下,每个方向的能见距离不一样,所以气象站所报的都是最低距离之能见度。
水平能见度决定了目视飞行(VFR)或仪表飞行(IFR)的条件。
2.2能见度的研究范围
在航空学上使用的能见度分为
(1)地面能见度;
(2)空中能见度;
(3)跑道视程。
由于对能见度影响的因素很多,而且这些因子又在不断变化,即使在同一时间和地点,观测的能见度也不同,存在较大差别,因此我们要充分理解不同种类能见度的特点及其相互关系,正确判断各种能见度的好坏。
(1)地面能见度[5]:
地面能见度又叫气象能见度,是指昼间以靠近地平线的天空为背景,视角大于20°
的地面灰暗目标物的能见度。
目标和天空的背景间的原有亮度对比值接近于1,白天观测这些目标时,亮度对比视觉也基本稳定,因此,气象能见度是在假定目标与背景原有的亮度对比和视觉都比较标准的条件下观测的能见度,基本上只受近地面水平方向大气透明度的影响。
为了便于应用,航空气象报告中统一使用气象能见度。
由于观测点四周各方向上的大气透明度会有所差异,使个方向的能见度不一致。
为了反映这差异,地面能见度分为以下几种:
(1)有效能见度:
有效能见度指视野180°
以上范围都能达到的最大能见距离。
判断方法为,将各方向能见度不同的区域划分为相应扇区,然后将各扇区按能见度由大到小逐一相加,直到范围刚好超过一般的那个扇区的能见度就是有效能见度。
(2)最小能见度:
最小能见度是指在测量站各个方向的能见度中最小的那个能见度。
(3)跑道能见度:
跑道能见度是指沿着跑道方向观测的地面能见度。
当能见度接近机场最低天气标准时,应观测跑道能见度。
(2)空中能见度:
指航空活动中,从空中观测目标时的能见度。
按观测方向的不同,空中能见度分为空中水平能见度、空中垂直能见度和空中倾斜能见度。
由于飞行过程中,目标物与其背景并不是静止不动的,所经大气的透明度也在随时变化,空中影响能见度的因素有很多,观测的时候相对困难。
因此对空中能见度不做太多观测,只大致估计其好与坏,当空气混浊,大气透明度差时,就会进行垂直能见度的观测,它的数值等同于飞机爬升到地面较大目标物开始变得模糊或者飞机下降到刚好能看清地面较大能见目标物时的高度。
相对于地面的能见度,空中能见度有以下特点[6]:
(1)飞机与观测目标处于相对运动中,目标的轮廓不断变化,再加上座舱玻璃对光线的反射与折射,这就无形中增加了观测目标的困难程度,使能见度距离变小;
(2)背景变化多端,目标与背景的亮度对比通常比气象能见度规定的要小,从而也使能见距离减小。
从空中看地面,暗色目标与地面对比小,难以辨别,而反光强的物体(如河流、湖泊等)与地面亮度差异大,就容易辨别;
(3)因为飞机位置的不断变化,所经大气透明度就会有很大差异,观察的能见度就时好时坏,由于事先透过雾层的距离短,当飞机开始下滑时,就可能看不到跑道了。
(三)跑道视程:
飞机着陆时,从飞机上观测跑道能见度成为着陆能见度。
着陆能见度也叫空中能见度。
飞机着陆时,观察跑道的事先已经接近水平方向,角度一般为2°
到3°
,通过的气层透明度已经快接近于地面能见度反应的大气透明度。
因此,可以由地面能见度来估计着陆能见度。
例如:
白天看两边是草地的干混凝土跑到来说,着陆能见度约为地面能见度的百分之六十左右,如果机场存在积雪,或者有低于300m的低云,正在降雨,雪或迎着太阳着陆时,这个比值会更小,其次它还与飞行速度有关,一般来说,速度越快,影响越大。
跑道视程与地面观测的能见度是不同的,其主要区别是:
跑道视程是在飞机着陆端用仪器测定的,其方向与跑道平行;
气象能见度是在气象台目测,观测方向是四周所有方向。
(1)跑道视程一般只测1500m以内的视程;
气象能见度是观测者目力所及的所有距离;
(2)跑道事成的目标物是跑道及到面上的标志,他们的形状、大小和颜色是固定的;
而气象能见度的目标物的形状、颜色、大小则不尽相同。
夜间,跑道视程的目标等是跑道中线灯和边等,光强可以调节;
气象能见度则利用周围已有灯光,其颜色,光强有随意性,且光强不可调节;
(3)跑道视程的探测高度在2到10m之间,根据透明度仪的安装高度而定;
气象能见度的视程高度一般在1.6m左右[7];
2.3能见度低的影响因素
能见度变化的主要因素是大气透明度。
在周围大气中存在很多固体和液体的杂质。
他们在在特定的条件下就会举起起来形成各种天气,影响大气透明度,造成能见度减小,这类天气现象叫做视程障碍[8]。
影响能见度的天气现象主要有雾、烟幕、风沙、吹雪、低云和降水,但出现最普遍对进近着陆影响最大的是大雾和低云。
尤其当低云高度在100米以下,能见度在1公里左右,且低云和雾连在一起,处于接近边缘天气标准情况下,给起飞和进近着陆带来不少困难,如飞行员操纵不当,机组配合不力,将给飞行安全带来严重威胁。
因此,无论是起飞站或是降落站,当出现影响能见度的天气现象,例如大雪、大雨、大雾、扬沙而低于飞行员能见度标准时,飞行员就不能执行起飞和降落,只得暂缓起飞或返航、备降,等天气转好后方可飞行[9]。
(1)雾:
悬浮于近地面气层中的水滴和冰晶,使地面能见度小于1千米的现象叫雾,能见度在一千米到五千米之间的叫做轻雾。
影响雾中能见度的障碍因子主要是雾滴的浓度和大小。
雾滴越小,雾的浓度越大,雾中能见度越差。
雾中看灯光,光源波越长,能见度越好。
根据雾的具体形成方式,可将其分成辐射雾、平流雾、上坡雾、蒸发雾等几种类型;
(2)烟幕:
大量烟粒聚集在空中,使水平能见度等于或小于五千米的现象。
形成烟幕,要有大的烟源、合适的风向、风速和逆温层。
烟粒主要来源于工业区和城市居民区。
在合适的风速和有逆温层的情况下,烟粒就会在逆温层聚集下形成烟幕。
如果风速过大,烟幕就会向空中扩大消失;
(3)霾:
大量微小的固体杂质(如尘埃。
烟粒等)漂浮在空中,使水平能见度等于或小于五千米的现象。
当出现这种现象时,地面能见度不一定差,但是空中能见度却很差,因为它对蓝光的散射能力强,所以在霾中飞行时通常朦胧一片,有时还可能将其误认为天地线;
(4)风沙:
被强风圈起的尘沙使能见度小于五千米的现象称为风沙。
形成风沙要具备两个条件:
强风和地面土质干松。
我国部分地区,草木不盛,大风日数多,有利于风沙的形成;
(5)浮尘:
细小的沙粒漂浮在空中,使水平能见度小于五千米的现象。
它对飞行的影响跟霾相近,主要是对空中能见度的影响,由于浮尘粒子比霾大,导致看远处景物、日月常成淡黄色;
(6)吹雪:
地面积雪被强风卷入空中,使水平能见度小于五千米的现象。
吹雪的形成,除了地面有大风外,积雪要是干松的,因此吹雪多发生于我国北方的冬季。
吹雪中能见度特别差,有时会使能见度减小到几十米,对飞行危害很大。
第三章能见度低对飞行的影响
3.1低能见度下的事故分析
在中国民航历史上,因为能见度低而导致疏忽大意直至酿成飞行事故的例子屡见不鲜,其中绝大多数的事故发生于起飞和着陆两个阶段。
下面我想借鉴一下栾晓刚在《低能见度情况下飞行特点和操纵特点》[10]举出的部分例子为例:
1985年有3架安-24飞机因机场低云、低能见度,在着陆时发生飞行事故。
1988年8月31日,三叉机2218号机在香港启德机场进近,在暴雨中气流不稳、低能见度条件下着陆,机轮碰撞跑道头外防坡堤偏出跑道,冲入海中失事。
1993年10月26日,MD82/2103号机在福州机场低云中进近到最低下降高度不能转为目视飞行的情况下,盲目下降,勉强着陆,操作不当失事。
1994年7月20日,波音737/2540号机在昆明机场大雨、低能见度、颠簸中进近,大速度强行着陆,冲出跑道失事。
1997年5月8日,南航深圳公司的波音737/2925号机在深圳机场夜间大雨中进近,发生着陆中跳跃,复飞后再次大速度进近,带下滑角触地失事。
由此可见,在低能见度和低云天气条件下进近要比其他天气更加危险。
这种情况下,对飞行员的要求很高,会造成飞行员的心理紧张,很多飞行事故的发生往往出现在这种情况下。
资料统计,从1978年到1990年这22年中,全球发生的飞行事故中,有27起是由于低能见度造成的,乘客死亡人数高达969人。
针对上述统计的数据资料,低能见度对飞行安全的影响不言而喻,作为一名称职的飞行员,熟悉低能见度下的操作特点和飞行特点,利用好驾驶舱资源,分配好注意力,稳定情绪,将安全飞行放在第一位,了然于心,确保飞行安全。
3.2能见度低下起飞机场运行标准
能见度之所以重要在于它是决定飞行天气标准以及机场的开放和关闭的重要标准。
机场根据自身所有的导航设备和辅助飞行的灯光系统的不同制定有能见度标准。
机场运行标准根据机场本身所具备的可用目视设施为根据,对航空器A/B/C和D类有不同要求。
其中可用目视设施分为[11]:
1、高强度跑道边灯和中线灯,有三个RVR报告点2、跑道边灯和中线灯,无RVR报高点3、跑道边灯和中线标志,无RVR报告点4、跑道中线标志、无灯光,仅限白天。
在条件1下,A/B/C类飞机的跑道视程为150米,D类为200米。
在条件2下,A/B/C类飞机的跑道视程为200米,D类为250米。
在条件3下,A/B/C类飞机的跑道视程为250米,D类为300米。
在条件4下,A/B/C类飞机的跑道视程为500米,D类为500米。
第四章能见度低下的安全操作流程
4.1事件背景
能见度决定了目视飞行(VFR)或仪表飞行(IFR)的条件,现在民航的运行完全依靠仪表飞行,随着航空事业的蓬勃发展和新科技的投入使用,现在有的机型甚至能在能见度为零的时候实现自动降落,但是能见度仍然是不可否认的影响飞行的重要因素之一。
对于训练机而言,能见度则摇身一变成为了一个大问题,没有自动驾驶仪等各种仪器的帮助,使得训练机在突遇能见度低时成了一个巨大挑战。
再者,能见度的重要性还是制定飞行天气标准和决定机场开放关闭的重要标准。
2010年,作者在美国泛亚航校学习飞行驾驶,在拿到仪表等级以后,按照民航总局对飞行小时数的要求,私照和仪表的飞行小时数加起来不足178小时的需要进行timebuilding,直到飞满要求的小时数。
有一次在timebuilding的时候,作者跟平时一样,在飞行任务之前,查阅了起飞和降落机场的天气情况,做好平衡重量表,并且登记了飞行计划书。
当时查天气的时候,没有发现什么不利天气,一切正常,完全就是典型的菲尼克斯天气的模板。
但是天气的变化趋势只是一种预测,并不一定会像预测的那样进行。
就当跟教员返航的时候,距离基地还有30多海里的时候,发现前方出现大量低云,能见度特别低,地面上的导航灯也频繁的来回闪烁,但是渐渐的就什么都看不到了,完全进入到了云里边。
当时作者是飞机的操作员,第一次进入IFR天气中,紧张中带着一点兴奋,但是教员的脸色却凝重起来,频繁的与雷达管制交流询问基地的天气情况,有没有飞机降落成功。
在得知情况以后,教员叫作者控制飞机,完全相信仪表,别向外看,联系基地塔台要求GPS进近,在加入进近程序后,教员接手飞机,作者负责做检查单,压坐的同学负责来回检查机翼,以及机身的结冰情况,整个机组有条不紊的合作、分工做着各自分内的事,那天的能见度真的很低,一直下降到最低决断高度才看到跑道,真是有惊无险,要不然就只能采取复飞寻找备降机场了。
4.2能见度对飞机性能的影响
从造成能见度差的诸多因素中我们不难发现,在能见度低的天气条件下飞行,飞机积冰,颠簸,仪表显示存在误差都与能见度分子存在联系。
但是就现在航空事业的发展,飞机性能的提高,能见度对于飞机性能的影响已经不是致命因素,但是对于训练机,我们却要认真对待,慎重飞行,在这里我就对Archer的了解和查阅,针对能见度下的“副作用”做一下分析。
低云是造成能见度低的重要因素。
飞机在起飞着陆的过程中,受到低云干扰最容易酿成飞行事故。
众所周知,云是由水滴组成,液体的蒸发向上行进过程中,温度降低,水蒸气慢慢变得饱和,便形成了云。
飞机在云中飞行,由于空速过快,造成覆盖以及机身周围的温度大幅度下降,再加上湿度大的缘故,容易造成积冰。
积冰覆盖在机翼前缘及其表面,改变了机翼的形状,降低了机翼产生升力的能力,这个时候如果飞行员不采取必要措施,比如减小迎角,适当增加空速,打开防冰除冰设备等,就容易造成飞机失速。
其次,飞行学员要时刻观察发动机的RPM的显示值,RPM的突然减小,很有可能是发动机化油器结冰的症状[12]。
所以,分析造成能见度低的原因有助于减少安全隐患。
霾、风沙和浮尘等固体障碍因子。
他们都有一个共同点就是伴随着风,风中如果掺杂了固体,进入发动机后极易造成发动机障碍,降低发动机的输出功率,飞机性能下降。
其次,灰尘附着在机身以及机翼的表面,会造成气流的提前分离,升力的产生会下降。
吹雪。
吹雪被卷入空中,造成能见度的降低,如果吹雪高度低于2米的被视为低吹雪,高于2米得叫做高吹雪,其中最严重的情况是在降雪的同时伴随着吹雪的发生,这种雪花漫天飞舞的现象叫做雪暴。
雪暴不仅造成能见度会减小到几十米,风切变也会夹杂其中,这种情况就是连大飞机也承受不住,飞机在进近中本来速度就小,控制性不强,如果突遇风切变,很有可能就直接摔到跑道上,造成重大损失。
在美国亚利桑那菲尼克斯,发生能见度低的情况非常少见,主要得益于亚利桑那的特殊地理位置,四面环山,西部跟加利福尼亚接壤,间接挨着太平洋,吹向菲尼克斯的风,雨水还有云都挡在外边,所以能见度一般比较好,但是也不排除特殊情况,菲尼克斯常年炎热,水蒸气上升凝华成云层,再加上冷锋过境,造成云层低下,能见度过低。
4.3低能见度对飞
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