顶风和顺风着陆时油门的使用

前几天飞行落地时,ATIS报的地面风是静风,但在整个落地过程中一直是顺风,落地后小伙伴问,大家一直讲油门的使用技巧是“早,慢,空”.但具体到顺风落地和顶风落地时,油门的使用以及退出下沉的时机有什么区别和技巧呢?

我们以济南机场进近为例,在相同的环境下进近时,当然这个环境指的是相同的外界温度,相同的飞机,相同的重量以及相同的五边。当飞机在静风,顶风5m/s和顺风5m/s的时候飞机进近速度是相同的,但TAS却不一样,顶风和顺风相差了10m/s也就是20节;顶风的基准油门也比顺风时要大很多,同时顶风的迎角也要比顺风大。但两种情况下,飞机在五边无论是水平方向还是垂直方向都保持着一个平衡状态,这是为什么呢?根据升力公式L=1/2ρV²SCL。在这个公式里面空气密度和机翼面积都是一样的。和顺风比起来,顶风的TAS,升力系数和油门都要大,根据升力公式飞机产生的升力L顶风要大于顺风的,飞机的重量却是一样一样的,但在五边两者都是平衡的,大家可以思考一下这是怎么做到的呢?

(图文无关,只是感觉很神奇的操作)

在五边上飞机顶风时TAS大,油门大,仰角也大。从上面图1的受力分析可以看出玄机在于飞机的翼弦和水平方向的夹角∠A不一样,这样升力L在垂直方向上的升力L*sinA也不同。虽然顺风时L和顶风时比较起来要小,但∠A大;同理顶风时,L在垂直方向上的值虽然大,但被sinA拖了后腿,所以垂直方向上的分力和顺风时一样都是G. L在水平方向的诱导阻力的分量要大,再加上空气摩擦力也更大,所以顶风时的油门要更大,以用来克服更大的水平方向的力——诱导阻力和空气摩擦力。同理顺风时水平方向上的阻力小,油门也相应的小。

通过这样的一个受力分析,我们也会对在着陆时油门的使用有个启示,通过飞机的受力分析看看这个过程是怎么实现的?

因为是理论上的讨论,所以我们假定这个过程都是理想状态:飞机速度是基准速度,对应的是基准油门和基准下降率,且飞机最后以Vref的速度落在大白点上,并且在接地的同时油门收到慢车。

当飞机落地时,我们用杆来控制下降率和接地点,用油门来控制速度,这时飞机在水平方向上的力是油门的水平风量T1,空气阻力D和诱导阻力L1.  T1=D+L1;在垂直方向上的力是飞机的重力G和升力的垂直分量L2,两者平衡。

上面图片是发动机推力和N1的关系图,从图中我们可以看到在我们进近落地操作的范围内N1和推力值是线性的关系,当我们减少同样的N1转数时,减少的推力是一样的。

从图一我们可以看出发动机推力在水平方向上的分力为T*cosB,当顶风时,角度∠B要比顺风时的大,也就是说飞机的N1减少相同的转数,顶风时在水平方向上减少的力反而小,a=∆F/m,也就意味着减小同样的N1转数,顶风时减速会更慢。这听上去和我们平常认为的顶风减速快不一样呀!其实这并不矛盾,因为顶风时我们基础油门要远远大于顺风时,同样的减少2转油门,在顺风时所占推力的比重要远远大于顶风时的比重,所以减小同样的N1转数,相对于顶风,顺风时减速更快一点。但是当我们把油门都减小到相同的N1值时,假如我们把油门收到IDLE,不管是顺风还是顶风,大家油门都在IDLE,顶风时的阻力远远大于顺风时的阻力,所以顶风时∆F更大,相应的加速度的绝对值也要远远大于顺风的,同样的时间当然减速也更快。

和静风时相比,在大顶风落地时,因为我们的基础油门要大于静风时的油门,基于上面的分析,收油门的时机要不晚于正常静风时收油门的时机,收油门的量也要比正常时略多,如果油门收的晚了,少了就会造成减速慢,根据公式:V=V1-at,这样就容易造成拉平时速度大,有拉飘或接地仰角小的潜在风险;相对于静风时,后面的阶段油门收的要相对慢,节奏相对柔和。过早过快的把油门收到慢车以后,(用以前教员们讲的话,这时飞机就成了一块飞翔的铁块了),飞机在顶风情况下空气摩擦阻力和诱导阻力都比静风时要大,所以减速会很快,造成过多的速度消逝。最后反而有可能造成升力不足,要么用仰角去弥补造成接地仰角大;要么带杆不够造成升力不足,酿成重着陆的苦果。

因为顶风时地速小,对应的下降率也小,并且顶风时飞机的TAS更大,所以气动效应更好,相同的迎角变化会产生更多的升力,所以顶风落地时,退出的时机相对要略晚,而且退出时杆的行程相对也要小。

顺风落地时,从能量角度看,顺风时地速远大于顶风时的地速,动能越大减速越慢。所以和正常相比,油门要收的早,但要收的少,这样既能达到减速的效果,又不至于减速太快;因为顺风时飞机的真空速要小,所以产生的升力要比静风时小,之所以能维持垂直方向上的力的平衡,通过我们前面的分析知道是得益于飞机的仰角小,一旦最后FLARE时,就会打破这种平衡,相比静风时同样的仰角,升力在垂直方向上的分力要小,所以我们顺风落地油门要收的早但也要收的慢,这样借助发动机在垂直方向上的分力保持飞机在垂直方向上的力的平衡,这就像我们平时说的需要用油门托着飞机的感觉。如果油门过早过快的把油门收到慢车,这时我们经常会有一种带不住的感觉,通常需要更大的仰角来弥补升力的不足。最后同样有可能造成升力不足,要么用仰角去弥补造成接地仰角大;要么带杆不够造成升力不足,酿成重着陆的苦果。

同理顺风落地时,地速大对应的下降率也大,所以退出的时机要相对早,因为顺风时TAS小,也就是我们通常说的飞机气动效应差,退出时杆的行程相对也要大。

落地就是控制好飞机的接地点,依托数据为依据的体态感知,所有的修正都是在偏差中修正偏差,最终的目的是使飞机以一个可控的下降率落在理想的接地点上。以上内容只是纯理论上的探讨,落地的修正是电石火花间的事情,再加上地面效应的介入,所以整个过程是动态变化的,我们在飞行中很难去控制这么细致,但可以给我们一个大概的引导和预判。


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