用航径飞行的概念（一）
——厦门航空 邓 歼
东方航空 万跃东
深圳航空 林志斌
着陆技术，乃最难讲授的飞行教学科目，本文尝试用一种简单、有效的方法，来实践教学。第一章从基础知识入手，着重讲解了飞行航径角的概念及其在飞行中的应用。第二章从着陆所需参照物出发，讲解了推荐的着陆视线，最后分析正确的着陆的操作手法和注意事项。第三章是在学习了前面两章理论的基础上，指导型别教员在模拟机上如何设置和训练飞行学员，加强学员对飞行航径角概念的体会和运用，帮助学员提高在低能见运行时候的情景意识，以及如何通过专项训练提高学员的着陆技能。
本文试图把复杂的飞行着陆教学简单化、规范化，核心目标是做到飞行操纵目标参数的可量化。重点讲解了中型和重型机飞行教学中要注意的基本知识和教学方法，利用最基本的三角函数诠释了飞机在着陆过程中的运动轨迹，分析了着陆中飞机在垂直剖面上移动的概念，用数学的语言解释着陆中操作方法、偏差产生的原理和修正方法等等，提出了预见性的飞行方法，解决教学中无法用语言表达的东西，使操作动作可以清晰表达，最终学会用航径的概念飞行。
1. 基础知识的重要性
飞行原理是飞行员必备的基础知识。了解飞机着陆的轨迹数据、迎角与下滑角之间关系及其变化量，是做好着陆的必要条件；跑道及其标志标线、跑道和进近灯光都是着陆的重要参照物，了解其数据对于着陆有重要意义，例如了解Ⅰ类ILS决断高与跑道入口的位置关系，是建立情景意识的必要条件。
2. 技术（知识与技能的组合）
知识—能够正确的应用知识才是关键，有知识不一定有智慧，能够把碎片化的知识有效集合起来，合理应用才能发挥其巨大的作用。
技能—需要通过重复练习才能获得。首先要有正确的方法，结合反复的练习才能获得或提高技术。在着陆技术方面，懂了，并不代表你就会！还要加以不断的练习。从生理学角度，操作动作的反应，在人的大脑和肌肉上有记忆性，给多大的“力量”会产生大致多少的反应，而飞行技术是会有一定退化的，需要持续维持，“不飞不行”就是这个道理。其次要有量化的数据。飞行员飞得好坏，差别在于是否有量化的数据，每一个操作是否有具体目标，能否有预期的结果，是否有量（动作量、时间量）。状态是否精准、稳定。
3. 好的着陆的基本条件
包括目测条件、正确的视线、正确的操作手法、以及对各种偏差产生的预判。
目测条件简单说就是飞机入口时有一个正常的参数，它为做好着陆创造基本条件，好的目测可以确保飞行员用常规手法去完成着陆；正确的视线为飞行员判断飞机运动轨迹提供了基本参考；正确的操作手法有利于飞行员操作的通透性；预先了解飞机着陆中可能遇到的干扰因素，可能出现的偏差，能够有预见性的、有准备的发现和解决偏差。
飞行中，飞机状态上除了水平方向上的变动，主要就是在垂直航径上的变动，通过三角函数可以进行计算，计算出升力的改变、转弯的时间、半径和距离,尤其是航径的变化参数。本文重点分析垂直航径方面的改变，这是飞机运动轨迹的基础,它决定了飞机高度、速度、迎角与下降角、下降率的对应关系，使之可以量化对飞机的操作。
正切函数表：
计算方法h=tanθ°*d
1°1NM对应的高度=1852×3.28×0.01746=106ft
2°1NM对应的高度=1852×3.28×0.03492=212ft
3°1NM对应的高度=1852×3.28×0.05241=318ft
由此得出：修正1°飞行1海里修正高度约100ft，误差仅百分之6，
在3度下滑角时，飞行1海里下降高度约300ft 。
使用米制的数据为：飞行1公里对应下降高度50米。
飞机在速度稳定的情况下，迎角是不变的，如果改变飞机姿态，就会改变飞机的航径，增加或减小运动轨迹，航径的改变决定了飞机在垂直方面的高度参数的变化，简单的表述为改变1度航径角，前进1海里，高度变化100ft,这个航径的概念建立，可以帮助飞行员在垂直航径方面操作飞机做到精准，做到心中有数！使飞行状态更加稳定，从而提高飞行员的信心。
飞行中快速计算方法：
求下降角：已知剩余的高度和剩余的距离，求所需的下降角度。
因为： 角度函数tan(A) = 高度H ÷ 距离S
所以： 所需的角度 = 剩余的高度 ÷ 剩余的距离
求下降时机：已知剩余的高度和拟定的一个下降角度，求剩余的距离确定下降时机。
距离S =高度H ÷ 角度函数tan(A)
所需的下降时机（距离S） = 剩余的高度 ÷ 设定的下降角。
1.1 传统的操作方法
先根据需要改变的高度、飞行时间决定出下降率，然后大致改变姿态，通过下降率来最终确定飞行姿态。
通过调整下降率决定姿态，量化不精准，对什么时候达到目标高度，不太清楚,不利于时时控制飞机姿态。如果高度有偏差，不能够立即确定修正量。
1.2 航径概念的操作方法
根据需要改变的高度、飞行距离，按照高度、距离直接算出所需角度量，直接决策出飞行姿态改变量,下降率只是参考而已。
方法简单有效，按照飞行航径变量的要求，直接操作飞机姿态（或FPV）改变，精确的量化决定出姿态度数，对什么时候达到目标高度，是非常清楚的，不需要计算下降率。如果高度有偏差，立即能够确定修正量。
说明：在飞行中，飞行员任何时候都要控制飞机的姿态，通过上面两种飞行方式比较可以看出，传统的飞行是通过升降率来间接控制飞机姿态的，飞行员的目标姿态是模糊的。而用航径的概念飞行是通过运动轨迹、迎角度数来确定飞机当前姿态的。在飞机稳定状态下，速度、油门不发生变化时，就可以判断出迎角，另外飞行员应该知道在任何构型下飞机的迎角度数。现在许多飞机仪表有航径显示，飞行员一眼就能看出迎角度数（甚至有的飞机修正还有迎角度数显示），例如波音系列、国产A919有FPV，空客有bird (小鸟)等，其与飞机姿态的差值就是迎角，通过航径控制飞机的上升和下降，基本上不需要看升降率表，仅仅是验证一下而已，这样飞行非常有利操作飞机状态。
1.3升降率的作用
2. 不同地速对应不同下降角的下降率数据
3. 航径角度的心算法
根据1度1海里约100ft,在实际飞行中根据需要上升/下降的高度与前进的距离，我们可以快速的计算出上升/下降的航径角度。其对应关系，可以像十进制那样取整计算，方便心算。
心算时，把英尺取整100ft为1个单位，这时高度除距离等于角度
例如：高度9（900ft）÷距离3海里= 3度
高度5（500ft）÷距离3海里=1.66度
英尺、海里、角度单位不相同，但是，心算的时候通过函数与单位的转换后计算的值非常接近，这是一种巧合吧，也说明英尺与海里的搭配非常利于飞行计算。根据高度变化量和飞行距离，得到改变角度，直接调整飞机姿态，就能够达到目的，这样操作飞机就非常简单。
案例：
高度3000ft除21海里约等于1.4度。
4. 油门匹配量
维持速度不变的情况下，每1度航径的改变，油门相应改变5个单位。油门收3度的对应量：3乘5等于15个。
5.不同飞机形态的慢车下降航径角数据
以下数据基于B737模拟机上得出，该数据为修正误差6%计算的大约数据，保留小数点后一位取整方便计算。
以上数据基于油门为空中慢车状态，飞机每前进1海里下降的高度，以便于管理下降过程中的航径。它也可为双发停车飘降场的选择做参考，用于下降轨迹计算。
6. 转弯过程中迎角增大
如图：飞机坡度30度，根据三角函数得出： 斜边增加2-1.73=0.27度
增加量为：0.27÷1.732=15%
在飞机形成坡度后，飞行员需要修正飞机姿态维持原来的轨迹，要考虑形成坡度后，飞机姿态在原来迎角基础上需要增加多少。从图中看出25度坡度增加13%迎角,30度坡度增加15%迎角，45度坡度增加40%迎角,60度坡度增加100%迎角，怎样才能够维持飞机原来的飞行轨迹。这就是转弯坡度形成后要求增加姿态的原理。通过这种概念去飞行就能做到有的放矢的操作飞机。
7. 速度对姿态的影响
在飞行中，速度（空速）的大小将影响飞机的迎角，偏离正常速度越多增量越多，并且速度的突然变化对飞行航径影响非常大，会瞬间增加或减小升降率，会干扰飞行员的着陆操作，这里是重量、对应的迎角、姿态的平衡数据。了解这个数据对偏差修正有帮助。
B737NG机型在3°下滑剖面上不同重量下飞机迎角和姿态的数据：
8.风对航径角的影响
严格意义上讲，迎角是飞机姿态与飞机在相对流动气流之间的夹角，而航径角是飞机运动轨迹与水平地面之间的夹角。
当飞机平飞的时候，无论真空速与地速是否一致，姿态减迎角等于航径角，航径角为零。在上升或下降的时候，如果真空速等于地速，其姿态改变与航径角改变一致，如果真空速大于地速（如顶风情况下），此时的航径角改变会大于姿态改变量，反之如果真空速小于地速（如顺风情况下），此时的航径角改变会小于姿态改变量。如图：
如何计算误差？
真空速与地速的差值，就是姿态与航径角同等比例的差值。
例1：真空速120KTS，顶风60KTS，地速60KTS，(平飞迎角5度)。
此时，降低3度姿态，迎角是不变的，相对流动气流之间的下降角-3度，航径角增加至-6度。因为地速比真空速减小百分之50。
例2：真空速150KTS，顶风30KTS，地速120KTS，(平飞迎角5度)。
此时，降低3度姿态，迎角是不变的，相对流动气流之间的下降角-3度，航径角增加至-3.6度。因为地速比真空速减小百分之20。（在五边3度下滑角飞行时，如果顶风较大，可以用上述方法修正姿态，如果保持3度下滑角，需在无风状况下姿态基础上增加0.6度，换句话说原来静风时保持2度姿态获得3度下滑角，现在应该保持2.6度姿态即可获得3度下滑角，这就是风对下滑航径影响的原理）。
例3：真空速150KTS，顶风15KTS，地速135KTS，(平飞迎角5度)。
此时，降低3度姿态，迎角是不变的，相对流动气流之间的下降角-3度，航径角增加至-3.3度。因为地速比真空速减小百分之10。原来静风时保持2度姿态获得3度下滑角，现在应该保持2.3度姿态即可获得3度下滑角。
结论：航径角与迎角是不一样的，姿态改变时姿态改变量与航径角的改变量存在差值，真空速与地速的差值比例就是航径角改变量与姿态改变量的差值比例。在低空飞行因为真空速与表速差别不大，风速也不大，航径角改变量差值不大，用航径角推算的下降率误差也不会大。在高空飞行，高空空气稀薄，真空速大，风速大，航径角改变后差值会较大。真空速480KTS的时候，1度姿态的改变对应的下降率达到了800ft/min，所以真空速大时操作飞机姿态要柔和。
例4：真空速480KTS的时候，如果顶风风速240KTS，地速为240KTS，改变1度姿态，航径角将为2度，2度航径改变对应的下降率达到了400ft/min乘2等于800ft/min，航径法计算结果一样。但是此时按照航径角的指示去操作飞机姿态控制飞行轨迹，反而更加精准。
极端举例，真空速480KTS的时候，如果顶风风速480KTS，地速为0，改变1度姿态，航径角将为90度。
从三角函数来看，大于10度的角度时航径误差较大，但是用真空速计算下降率的方法还是一样，也就是说改变1度姿态与气流对应的下降率是一样的。实际飞行中，直接用航径角飞行更简单、快捷，不需要计算下降率。
9.能量转换
1000ft高度相当于35kt速度
每8海里风的变化影响一度迎角，瞬间下降角、下降率相应发生变化。
平飞时，如果需要上升300ft，增加姿态3度，油门加3×5=15个，飞行1海里后到达目标高度，或则姿态增加1°，油门加5个单位，3海里后到达目标高度。
五边3度下滑角飞行时，五边900米（3000ft）对应的距离是10海里。飞机前进10海里，下降了3000ft高度。每前进1海里将下降300ft左右的高度。根据飞机距离着陆点距离，飞行员应该非常清楚相对应的高度。有了航径的概念，就不至于在五边飞出地形警告。
2.起落航线三四转弯的下降航径角计算
2.1 进入三四转弯切入五边，计算下降航径角的方法：
概念： 怎么决定三四转弯的下降航径角？
周长公式：2πr
三四转弯的弧长等于½周长：半径1海里× π=3.14海里。
下滑角=8（800ft）÷3.14=2.5477。约等于2.55度下降角。
说明：如果三转弯坡度大、四转弯速度小等因素的影响，会引生出需要飞个四边，弧长将减短，适当增加下降角。反之适当减小下滑角。通常修正角度不大于0.5度（例如8÷2.8弧=2.86度）。这样的修正量已经相当精准的。
注：四边的顶风或顺风会造成弧长的变化，四边的顺风使弧长缩短，反之增加。适当增加或减小下降角，同样通常修正角度不大于0.5度。这样的修正量已经相当精准。
2.2传统的起落航线飞行方法：
平飞姿态通常为5—5.5度，根据需要的下降率粗略的减小相应的姿态几度，获得大致的下降率，再确认姿态。通过检查高度的变化量，再调整姿态，被动的向目标高度飞行。如果用高度差和所需时间算出下降率，需要用地速转换为每度对应的下降率，然后决定姿态调整几度。
2.3航径概念的起落航线飞行方法：
平飞姿态通常为5—5.5度，根据目标高度和对应的水平距离（转弯中的弧形距离），例如，如果需要飞行距离3海里，下降900ft,就直接降低3度姿态（有FPV的更好控制，直接飞FPV-3度）。只要有目标高度和距离，能够立即决定姿态！不考虑速度，不计算下降率。每1度航径的改变，油门改变5个单位。油门收3度的对应量：3乘5等于15个。
3.起落航线的飞行方法
首先确定五边距离
在CDU上作业，设置着陆点FIX里。在2海里、3海里做圈，考虑有入口高度，其高度定为2海里对应700ft、3海里对应1000ft。
图1 图2
3.1 1500FT起落航线
航线宽度2NM，正切跑道头，地速180KTS,40秒三转弯，转弯前15秒开始放轮、襟翼15度,转弯前完成减速开始放襟翼30度、收油门至55度。五边目标（2NM）高度700FT，三四转弯过程中降低姿态2.5度，下降角度2.5度（参考FPV），（考虑四边顺风顶风适当增加、减小角度，通常不超过0.5度）下降率约为650-750ft/m。
3.2 2300FT起落航线
航线宽度2NM，正切跑道头，地速180KTS,40+20秒三转弯，转弯前15秒开始放轮、襟翼15度,转弯前完成减速开始放襟翼30度、收油门至45度。五边目标（3NM）高度1000FT，三四转弯过程中降低姿态4.2度，下降角度4.2度（参考FPV），（考虑四边顺风顶风适当增加、减小角度，通常不超过0.5度）下降率约为1200-1300ft/m。
3.3 1000FT或3000FT的目视起落怎么飞？
案例1：
例如目视盘旋三边高度为1000FT，五边控制距离1.5海里。（此距离是五边最短距离，因为目视稳定进近要求最低高度500FT，所以，正切跑道端头飞行1.5海里转弯，或地速180Kts, 30秒三转弯）。
下降时机：剩余高度500ft除3度等于1.7海里。（距离五边1,7海里开始下降,相当于进入四转弯前开始下降）。可用。
下降角度：剩余高度500ft除3海里等于1.7度。（从三转弯开始下降的角度，注意角度小于3度）。可用。
案例2：
如果此时三边高度1500ft,五边还是控制1.5海里。（此距离是五边最短距离，因为目视稳定进近要求最低高度500FT，所以，正切跑道端头飞行1.5海里转弯，或地速180Kts, 30秒三转弯）。
下降时机：剩余高度1000ft除3度等于3.3海里。（相当于三转弯前要下降，不满足规则要求）。不可用。
下降角度：剩余高度1000ft除3海里等于3.3度。（从三转弯开始下降的角度，注意角度大于3度，但是通常下降率不大于1000ft /min，符合规则要求）。可用。
案例3：
如果三边高度为1500ft,五边控制距离还是3海里。（此距离3海里对应的五边高度为1000FT，所以，正切跑道端头飞行3海里转弯，或地速180Kts, 60秒三转弯）。
下降时机：剩余高度500ft除3度等于1.7海里。（距离五边1,7海里开始下降,相当于进入四转弯前开始下降）。可用。
下降角度：剩余高度500ft除3海里等于1.7度。（从三转弯开始下降的角度，注意角度小于3度）。可用。
案例4：（如果高度较高，五边距离控制为4NM）
如果三边高度为3000ft,五边控制距离为4海里。（此距离4海里对应的五边高度为1300FT，所以，正切跑道端头飞行4海里转弯，或地速180Kts, 80秒三转弯）。
下降时机：剩余高度1700ft除3度等于5.7海里。（距离五边5.7海里开始下降,相当于三转弯前2.6海里要下降，不满足规则要求）。不可用。
下降角度：剩余高度1700ft除3海里等于5.7度。（从三转弯开始下降的角度，注意角度大于3度，下降率大于1000ft /min，但不大于1500ft /min）。可用。
4.不同飞机形态慢车下降航径角的数据应用
以上数据基于油门为空中慢车状态，当速度稳定的时候，飞机每前进1海里能够下降高度的参数，了解这个数据便于管理下降过程中的航径。它也可用于双发停车时选择飘降距离的参考，用于下降轨迹计算。
4.1下降进场阶段航径角应用：
根据上表数据，从巡航高度开始下降，保持油门慢车，速度300kts，前进10nm约消失高度3000ft。10000英尺以下，速度250kts，前进10nm约消失高度2700ft高度。光洁速度下, 前进10nm约消失高度2400ft高度。因此根据目标高度与剩余距离，直接计算下降航径角，判断按照飞机当前形态是否有足够距离完成高度下降。
目前进场航线为了方便管制调控飞机间隔、高度等原因，飞行程序的三边和五边都是设计的很长，所以要考虑管制员经常指挥飞机在三边直飞切入五边，飞行员要留有余地，就需要去假设使用最短剩余距离来控制进场的高距比，把距离跑道最短剩余距离40、30、20、10海里分别作为下降目标参考，运用下降角度计算高度，利用飞机的构型与下降梯度的数据控制飞机构型，可以清楚知道飞机在何时何地能够使用慢车飘降的性能进行下降。如果管制员要求减速，就要清楚减速后飞机慢车最大下降航径角减小而带来的高距比的增加。
4.1.1正常下降模式
10000ft以下正常速度250kts,每前进10nm,可以下降高度2700ft，因此距离着陆点40nm处，飞机速度250kts，高度10300ft以下即可。下降剖面如下图所示：
4.1.2 光洁下降模式：
10000ft以下如因管制调整间隔原因，指挥调速光洁，此时飞机每前进10nm,可以下降高度2400ft。因此飞机在距离着陆点40nm,需达到光洁速度，高度10700ft以下。下降剖面如下图所示：
4.1.3极限下降模式：
减速放完着陆构型，按每10nm,可以下降高度5700ft，可以得出在30nm,高度14400ft，飞机可以做到在10nm处，高度3000ft截获盲降。
下降剖面如下图所示：
小结：由于运行环境的限制，飞行员应清楚知道当前位置距离着陆点的距离，当前飞机形态和速度的慢车下降航径角度和当前的高度。
4.2进近阶段
进近分三段，包含起始进近、中间进近和最后进近阶段。在起始进近阶段的下降航径通常为2度，长度在8至15海里，超障高度不少于300米，个别机场因为地形超障要求而提高下降航径角至3度。中间进近阶段主要为平飞减速建立着陆构型，所以下降航径角通常为0至1度，长度在3至5海里，超障高度不少于150米，通常保持平飞去截获下滑道，个别机场因为地形超障原因而提高下降航径角；最后进近阶段的下降航径角通常为3°，长度在6至10海里，超障高度不少于75米，个别机场因为地形超障要求提高至3.2或3.3°，导致下降航径角度增大。
起始进近建立襟翼5、减速襟翼5速度，中间进近从襟翼5速度减速放襟翼，最后进近完成着陆襟翼、着陆速度，根据每阶段的高度差除距离得出航径，结合飞机构型对应的最大下降角，飞行员可以非常清楚了解下降剖面，同时建立下降剖面的情景意识。
高度高了100FT,怎么修正？
改变姿态1°，飞机前进1nm，高度变化100ft
平飞时：操作飞机改变姿态1°；维持速度不变，油门需改变5个单位。
在五边3度下滑角时：在原来的状态下，操作飞机改变姿态1度；油门改变5个单位。地速120kts，每分钟2nm,每前进1海里需要时间30秒,修正偏差100ft。地速150kts，每分钟2.5nm,每前进1海里需要时间24秒，修正偏差100ft。
1.1精密、非精密进近的偏差修正
1.1.1 ILS下滑道偏差修正
下滑道指示偏离1个点代表偏离标准下滑道0.4度。
修正方法举例：
7海里处，下滑道指示低一个点。飞机低于标准下滑道280ft（7*0.4*100=280ft），降低1度姿态，相当于降低1度航径角，至-4°，约4海里处，飞机就回到正常下降剖面，再增加1度姿态，把下降航径角调整回至-3°。
1.1.2 VOR/DME高度偏差修正方法:
方法：高100ft，降低1°姿态，飞行1nm。 低100ft，增加1°姿态，飞行1nm。油门相应修正5个量。
在对应的高度检查点，如果发现高度高了100ft,只需降低1度姿态，前进1海里后，多下降了100ft,前进1海里根据地速就知道需要多少时间，然后回到原来的姿态。
1.1.3 依据PAPI灯指示的偏差修正
PAPI灯一共四个，从跑道外侧向内侧依次为1234号，每个灯对应不同的角度，一般与下滑角配套使用的灯光四个灯的角度依次为2.42°、2.75°、3.25°、3.58°。偏离一个灯光，约为0.25度 。
同样偏离一个灯，飞机在五边距离着陆点4、3、2、1海里的高度偏差分别为100ft、75ft、50ft、25ft。
增加、减小姿态1度后，每前进一海里修正100ft高度。
地速120kts，30秒修正100ft, 15秒修正50ft。
地速150kts，24秒修正100ft, 12秒修正50ft。
1.2高下滑线的修正
正常情况下，五边10海里位置，3度下滑角，高度3000ft，如果高度高了1000ft,怎么办？
在距离着陆点7海里位置，正常情况下高度应为2100ft,现在飞机高度2800ft,所以在3海里前可以用5.5度左右的下降角（下降率约1500ft/m），那么每前进1海里，将多下降250ft的高度，如果7海里高了700ft,前进约3海里后（距离着陆点4海里）高度就修正好了，再调整下滑角回到了3度。
注意：手册要求在2500ft-1000ft的高度，允许不大于1500ft/m的下降率，1000ft以下不得大于1000ft/m。修正轨迹如下图：
——本文源自《飞行员》杂志2021年第3期 总第107期