基于多型重著陸的分析

——青島航空 王帥 馬昊 陳吉明

摘要：飛行品質監控是飛行安全管理中重要的管控方式，其中飛機著陸垂直過載過大是飛行品質監控中重要的監控項目，飛機觸發重著陸事件將嚴重影響乘客人身安全，并可能對飛機構型造成不可逆的破壞。本研究基于航空公司航班數據統計，找出飛機著陸垂直過載與其他飛行參數之間的關系；通過多種類型重著陸的特點，分析著陸垂直過載過大事件的發生原因；最后通過ROM監控事件，找出進近著陸階段，能量控制及形態控制對著陸垂直過載過大的影響，總結并給出避免飛行著陸垂直過載過大的方法。

關鍵詞：A320飛機；重著陸；飛行數據。

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.

根據全球民航事故統計^[1][2]，進近著陸階段是飛行事故率最高的階段。在進近著陸階段飛行機組人員在飛機建立穩定形態后，斷開自動駕駛功能，手動操縱操作桿完成飛機著陸姿態的調整，在此期間，由于前期建立穩定形態過程中出現的參數偏差，或是突然發生的環境變化，都會影響飛機著陸效果。在飛機著陸階段，有一項飛行品質監控項目為飛機“著陸垂直過載大”。飛機著陸過載過大不僅會產生較大的超重感，影響乘客的乘坐體驗，同時也會對飛機的機械結構，如起落架，造成不可逆的損壞，嚴重的甚至可以導致飛機“硬著陸”，進而造成飛機機毀人亡。南航“5.8空難”就是由飛機“硬著陸”事件導致的，由于飛行過程中出現惡劣天氣，導致飛機首次著陸過程中出現三次彈跳，隨后機組決定復飛，然而飛機結構已嚴重受損，飛行操縱系統失效，導致后續著陸大迎角下降，最終飛機解體。

飛行著陸階段各飛行參數之間存在相關性，飛機著陸垂直過載參數可通過數學建模方式進行預測，從而達到對重著陸風險的規避^[3][4]。本研究旨在通過數據分析，找出飛行重著陸的特點，并根據易發重著陸的情況，給出飛行建議。

本研究采用Airfase軟件^[5]進行QAR數據的譯碼以及判斷超限事件功能。Airfase軟件為Teledyne公司與空客公司合作開發的一款軟件，該軟件可以運行處理主流飛機飛行記錄數據，如ARINC429總線以及ARINC717總線傳輸數據，可以對飛行數據完成編譯，生成10進制數據并導入數據庫，同時用戶可自定義或應用系統自帶監控項目，對飛行數據進行監控，對數據進行判斷生成超限事件，后續可導出飛行數據至CSV文件，方便用戶查看數據以及后續數據分析。

本研究采用的ROM事件統計為公司安全管理軟件^[6][7]——SMIS系統下飛行品質模塊的一個功能模塊。SMIS系統是青島航空公司在持續應用的一款安全管理信息系統，SMIS系統共分為6大模塊：信息管理、風險管理、安全整頓、安全通報/文件、服務質量、飛行品質，涵蓋了公司安全管理各方面內容，方便安全管理電子辦公。本模塊功能是通過Airfase軟件設置日常航班監控項目，對每個航班的關鍵節點、關鍵數據進行監控，并由SMIS系統對ROM監控事件進行統計，最后發布在SMIS系統-飛行品質監控模塊中，供相關人員進行參考，以此達到對所有航班運行情況進行監控的目的。

本系統可以通過航班號、機號、日期、起飛機場、著陸機場、飛行左/右座、操縱人員等,對日常航班監控項目進行篩選。同時添加ROM事件篩選條件，通過事件來源，選擇各類日常監控事件，方便對某一參數進行日常監控。本研究中將對著陸接地過載ROM事件進行統計。

圖1 SMIS系統界面

根據公司ROM日常監控項目，在垂直過載發生的情況下，對飛行姿態進行分析研究，從而給出飛行員操作建議。

在ROM監控中，選擇著陸垂直過載為1.0~1.2G、1.2~1.4G、1.4~1.6G、1.6G+范圍的下降率、空速、俯仰角、坡度等參數進行對比。如圖2-表9（按左上，右上，左下，右下順序分別是1.0-1.2G、1.2-1.4G、1.4-1.6G、1.6G+區間下數據分布圖）。

表3 各區間空速分布參數

圖4下降率分布圖

表5 各區間下降率分布參數

圖6 坡度分布圖

表7 各區間坡度分布參數

圖8 俯仰角分布圖

依據對于飛行數據數學分布研究，空速、下降率、俯仰角數據應服從正態分布，坡度數據應服從雙峰值正態分布。建立正態分布模型并擬合分布參數進行分析對比。

根據數據分析可以發現，空速、下降率、坡度、俯仰角多個參數，在1.6G+區間內的均值不同程度大于1.0-1.2G、1.2-1.4G、1.4-1.6G區間的均值，其中下降率均值超出平均水平較明顯，超出13.73%。坡度超出平均水平8.43%。

根據統計數據，當下降率過大或過小，飛機空速過大或過小時，飛機的能量控制較差，容易出現重著陸情況，同時拉平時機過晚過長也是飛機出現重著陸情況的重要原因之一。著陸垂直過載超限會伴隨著陸階段的其他飛行姿態或能量參數的異常，同時飛行姿態及能量參數也會產生其他超限事件。

對飛行重著陸事件進行數據分析，根據數據特征可以將重著陸事件分為四類：

1.拉平晚接地。此類型著陸是著陸過程中比較常見的一種，機組拉平動作較晚，飛機在接地過程中保持下降姿態，以穩定的下降率接地并在接地后立即產生著陸階段最大的垂直載荷，在重著陸事件中表現為接地前飛機下降率較大，但沒有加速下降趨勢。

2.加速接地。此類型著陸為機組接地前有放低姿態動作，特征是在接地前飛機有加速下沉的趨勢，這使得飛機在接地時，重力仍然做功導致垂直載荷高。當擁有相同下降率時，二型著陸比一型著陸的著陸載荷高。

3.彈跳接地。此類型著陸在接地瞬間并未達到最大的垂直載荷，而是有一個時間的延遲后達到最大載荷。彈跳接地的特征為接地時飛機下降率非常小，由于起落架壓縮、擾流板伸出、反推解鎖及機頭下俯等因素導致的起落架二次壓縮。彈跳接地在飛行員實際感受上，著陸體感非常輕，但報告或譯碼上顯示載荷超過1.6g。

4.其他接地。此類型飛行著陸過程中，飛行員能控制飛行下降率逐漸降低，臨近接地階段下降率正常，但由于飛行姿態或飛機能量控制不當，導致接地時觸發重著陸。

統計觸發“著陸垂直過載大”三級超限事件，并將超限航班入跑到口高度、下降率、空速、俯仰角、收油門高度、打開擾流板時間等參數進行統計，選擇典型航班數據進行分析。

統計結果如表10所示：

表10 重著陸航班飛行參數列表

根據統計數據，當下降率過大或過小，飛機空速過大或過小時，飛機的能量控制較差，容易出現重著陸情況，同時拉平時機過晚過長，也是飛機出現重著陸情況的重要原因之一。其他情況下，飛機出現重著陸主要由于飛機著陸過程，機組操縱手法不當導致。

當飛機觸發重著陸超限事件時，會伴隨其他超限事件發生，將該類超限事件定為重著陸超限事件的“伴生事件”。結合“伴生事件”對超限事件^[8]進行分析，可以更直觀地觀察參數之間的相關性。統計接地垂直過載超限事件“伴生事件”，如表11。

表11 重著陸事件“伴生事件”統計

根據統計數據觀察，存在重著陸航班飛機收油門時間較晚，下降率大，俯仰速率大，入跑道口高度較高等現象（“接地距離短”，“反推使用晚”事件為結果事件，不納入統計）。以上事件，均為飛機能量控制、姿態控制不合理的情況，需提醒機組人員注意在著陸階段的能量、姿態控制。

選擇典型航班數據進行分析。

圖12  拉平晚接地航班數據折線圖

如圖12中所示，該事件發生在重慶機場。飛機在著陸過程中下降率較穩定，直至接地，飛機在臨著陸前有小幅滾轉角波動，飛行員及時修正，沒有超限。飛行員在拉平階段，調高俯仰角，降低飛行能量，同時通過提升升力系數改變飛機下降率。最終由于拉平時機過晚，導致下降率并未產生明顯減小趨勢。最終形成一次二級超限事件。

由此可以分析，此次飛行員在進近著陸過程中，在前期滾轉角出現偏差后，飛行員占用了較多情景意識對橫滾形態進行修正，導致后期情景意識不足，未形成對下降率的及時控制，最終導致了飛機著陸垂直過載過大。

如圖13所示，該事件發生在洛陽機場。如圖13中所示這段進近著陸過程中，飛行員在環境變化不大情況下，提前放低俯仰角，空速無明顯變化，導致升力降低，下降率突然增大，最終形成一起二級超限事件。

從以上分析可以看出，在飛行著陸過程中當出現加速接地情況，則飛行員錯誤地估計飛機高度，導致提前放低飛行姿態，進而引起飛機低下降率進近，長時間未接地。最后飛機能量偏小，下降率增加，導致接地時大下降率大垂直過載。

圖14 彈跳接地航班數據折線圖

如圖14所示，該事件發生在南京機場。該事件觸發在接地后2秒，擾流板放下后。在最終進近階段，下降率較小，飛行員在臨接地時拉平，飛機飛行能量未能及時減小或轉換，導致打開擾流板時，俯仰角變化率過大，動能轉換為垂直載荷，形成起落架的二次壓縮。

圖15 其他接地航班數據折線圖

如圖15所示，該事件發生在呼和浩特機場。飛行著陸階段下降率逐漸減小，著陸時空速124節，飛機能量控制較好。著陸階段出現滾轉角波動，造成重著陸。

飛機垂直過載超限事件，多是由飛行能量、飛行姿態控制不當導致，飛行操縱主體是人，根據SHELL模型，可分為人為因素和環境因素，人為因素又可細分為飛行技能或個體因素，飛行技能包括基本能力不足，工作計劃不足，程序認知不足等，個體因素包括疲勞、過于自信、疏忽/遺忘、工作分心、不按程序執行等。而導致超限事件多發的原因主要是人為因素。

飛行員在進近著陸過程中應對著陸場景有足夠的認知和心理準備，熟悉機場特點，對易發事件能夠提前判斷；充分應用好機載設備，根據所得到的信息進行綜合判斷；在提前做好飛行著陸入口條件的情況下，可以應對一般的環境變量影響，例如風速變化，風向變化等。

1.基于ROM日常監控事件統計分析，可得出重著陸航班在著陸階段的空速、下降率、坡度、俯仰角等參數，均不同程度地超出正常的范圍，其中下降率和坡度超出正常水平范圍較多。

2.基于航班數據統計可以發現，飛機在重著陸發生前，有較多“伴生事件”，均為飛機能量、姿態參數超限導致。須要提醒機組在進近著陸階段保持情景意識，飛機能量、姿態出現偏差時應及時控制。

3.飛行員在飛行著陸過程中，應注意積累特殊情景下垂直過載控制的經驗，結合四類重著陸類型觸發條件，從容應對特殊情況。