飞机复杂状态的分析及改出操作

飞机复杂状态的分析及改出操作

中国南方航空公司飞行技术部总经理、机长冯华南

飞机复杂状态的定义

飞机复杂状态是飞机在飞行中意外地超过了在航线飞行和训练中经历的正常参数。尽管不同的飞机型号可能有特别的数值。但飞机复杂状态大体可描述为：

·俯仰姿态超过机头向上25度；

·俯仰姿态超过机头向下10度；

·坡度超过45度；

·空速不正确。

1s机进人复杂状态的原因

导致飞机进入复杂状态的原因是多方面的。但大体上可以归类为环境影响、飞机部件原

因、人为因素影响或这些因素的综合影响。

1．环境影响

飞行员常需对周围环境的快速变化做出辨别和反应。这些环境也可能导致飞机复杂状

态。倒如，快速的环境变化可能是迅速从目视转为仪表气象条件．在这个转换过程中，飞行员

经常容易分散注意力。有研究表明，如果机组分散注意力容易发展成飞机进入复杂状态。

环境状况也可能导致目视误差，比如错误的垂直和水平目视参考。在这种情况下，仪表可

能被错误地认读，机组可能再次分散注意力。不过，环境情况最大的危险还是直接影响飞机的

飞行航径，比如飞行员可糍遇到的不同的颠簸，经常是气压变化、温度变化和风向风速剧烈变

化的标志。航空工业研究表明，进入飞机滑流区域可能导致飞机进入复杂状态；风切变也被广

瑟地认为是引起飞机复杂状态原因的一种；另外山脉地形的一面强烈向上的气流，另一面向下

的气流，也是可能影响飞机飞行航径的一十环境因素。

其它环境因素也可能导致飞机复杂状态，包括雷暴和形成机身结冰的天气条件。对危险

的环境情况最好的解决办法是尽可能避免这种情况。

2．飞机部件原因

现代飞机是非常可靠的，由于部件或设备失效引起飞机复杂状态是非常少见的，因为它有

高度的可靠性。当这些问题出现时，往往使机组大吃一惊。飞机部件问题，比如仪表故障或自

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动驾驶故障，负面结果可能是直接的，比如自动驾驶故障导致俯仰变化；也可能是间接的影响，

比如机组被某个部件故障转移了注意力而忽略了对飞机的监控。

其它原因包括飞行操纵不正常或系统故障引起不正常的操纵要求，如由于发动机失效、偏

航阻尼故障以及扰泷板、襟翼或缝翼、主飞行操纵或结构性故障产生的结果。

3．人为因素影响

引起飞机复杂状态的原因必须考虑人为因素。仪表的交叉检查和认读是非常重要的，对

仪表的错误认读或过慢的交叉检查可能引起复杂状态发生。

飞机复杂状态也可能是由于推力调整、自动功能或操纵输入有误，比如对自动系统不正确

的使甩或飞行员同时与自动系统相反的操作，均可能导袭意外的飞机反应。

象前面提到过的，在驾驶舱内不集中注意力或注意力分散不当也可能引起复杂状态，即使

是短暂的时间。

空间方向的迷失，缺乏根据地表面确定方向的能力，也是许多飞机进入复杂状态的重要因

素。另一少见的人为因素包括由于身体原因，或更少见的劫机情况下飞行员的失能。这些人

为因素都可能导致飞机进入复杂状态。

空气动力分析

航空公司的飞行员对飞机在正常飞行情况下的操纵性能是非常熟烈的，一般说如果俯仰

增加(拉操纵杆的结果)，则高度上升；在平飞时．如果推力增加，则空速上升。

在飞机处于飞行包线边缘时．可能会有不同的情况。比如有可能遇到这样的情况，需要增

加推力来保持一十较低的空速，俯角的增加会降低高度。如果航空公司飞行员接受了从复杂

状态改出训练的话，他们在航线飞行中就很少会遇到因复杂状态造成严重后果情况。

从空气动力理论分析，必须理解下列三条基本的概念：

·能量管理

·俯仰控制

·水平和方向控制

1．篱量管理

三个能量源可以产生空气动力使飞机运动：动能，随着空速的增加而增加；势能，与高度对

应；化学能，从飞机油箱的燃油中得来。术语“能量状态”描述了飞机在任一给定时间可得到每

种能量的数量。必须意识到哪种能量在哪种情况下对飞机作用最大。

由于有阻力，飞机在飞行中不断地消耗能量。阻力通常由储存的化学能——在发动机中

燃烧燃油来消除。着陆时则相反，机轮刹车(摩擦力)和反喷用来消除能量。在机动飞行时。三种能量类型可以相互交换，通常是以增加额外的阻力为代价。这个有意

识的产生飞机能量状态的过程被称为能量管理。空速(动能)可以转换成高度(势能)．高度也

可“转换成空速，比如在俯冲时。不过，这种能量交换，必须和预计需要的能量状态达到平衡。

比如。当飞行员用高度换取速度，使飞机下降时，下俯角必须小心选择，根据必须的化学能来取

得最后需要的能量状态。

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动能可以用来转换成势能(爬升)，势躬可以变成动能，化学能通过发动机可以变成势能或

动能，但只在特定的比率。

机动飞行的另一意义是管理能量，使动能保持在限制内(失速和标牌速度之间)、势能保持

在限制之内(地形一到一抖振高度之间)、化学能保持在一定标准之上(油箱中有油)。这些概

念对于飞机从复杂状态中改出具有非常重要的指定意义。

在管理这些能量状态和在这些能量源中进行转换时，飞行员并不是直接控制能量．飞行员

只是控翻飞机以及作用在飞机上的力量。这些力应用于飞机就形成加速度．这些加速度导致

飞机方位和飞行航径或它们两者的变化。

这个控捌动力改变加速度并产生一个新的能量状态的过程是需要时间的。需要的时间是

一个飞机质量和所用力数量的函数，并且遵循牛顿定律。一般大质量的飞机改变方位比小质

量的飞机需要用更多的时间．由于这个更长的时间，大质量飞机的飞行员就要提前预计，保证

采取的动作最后能达到需要的能量状态。

推力、重量、升力和阻力是作用于飞机上的力。机动飞行是由这些力的变化来实现的，并

由油门和飞行操纵来控翻。

升力，由操纵面产生．是由迎角、围绕操纵面的动力气压(是一个空速和密度的函数)和操

纵面形状及其大小决定的。如果速度和空气压力不变。迎角改变，升力也会改变。迎角增加的话．升力也按比例增加，正常情况下这种升力的增加是线性的。不过，在一特定的迎角下，由于

迎角产生的升力表现是不同的，升力并不增加。反而下降。在这个临界迎角下，在操纵上表面

流动的空气无法保持在表面上．气流分离断裂．表面可视作失速。气流的分离断裂及升力的失

去只取决于操纵面的迎角．这与飞机的速度和高度无关。飞机失速表现方式为：

·抖振

·缺少俯仰控制能力

·缺少横滚操纵能力

·无法控制下降率这些情况通常伴随着持续的失速警告。失速不能和警告飞行员接近失

速给出的失速警告

相混淆。从接近失速改出和从真正的失速改出是不同的，接近失速是一个控制之下的飞行机动，失速是一个失去控制但尚可改出的状态。

飞行操纵使飞行员髓管理作用于飞机上的力来作机动飞行，也就是能够改变飞机的飞行

航径。

2．俯仰控制

围绕飞机水平轴进行的运动叫做俯仰，通常是由升降舵来控制的。在任何特定的飞机形

态下。重量、重心、速度、所有的力都能在某十升降舵位置达到平衡。在飞行中，最容易改变的

两个因素是速度和升降舵位置，速度改变，升降舵位置也必须调整来平衡空气动力。这个新的

位置所需的操纵力可以通过调整配平装置来保持中立。’

飞行员要理解的一个重要的概念是如果飞行中飞机是平衡的，处在“配平”的迎角状态，由

于外力或飞行员暂时性的操作使飞行进入复杂状态，飞机会努力回到配平的迎角状态。这是

由于飞机设计中引入的水平安定作用。

飞机形态的变化也影响俯仰控制。-例如，襟翼伸出通常会产生机头向下的俯仰运动，襟翼

收上通常产生机头向上的俯仰。减速扳伸出时。通常产生机头向上的俯仰运动。

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