如何预防飞机冲出跑道

本文综合了周易之、舒平的《起飞阶段冲偏出跑道事故预防分析》

孙宏《大雨引起的着陆冲出跑道事故分析》

熊杰《冲偏出跑道事故预防》

由春秋航空飞行部整理编辑




9月20日下午,东方航空从昆明飞往大理的MU5935次航班降落时冲出跑道。事故发生后,东方航空在其官方微博发布事件声明称,今天下午东航云南公司一架昆明飞大理飞机,正常着陆后前轮滑出跑道,人机安全。由此给旅客带来的不便我们深表歉意。

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冲出跑道是在起飞着陆阶段时产生的,但是起飞和着陆阶段产生的冲出跑道原因和预防方法却并不一致。我们就分开来介绍一下。

如何防止起飞阶段冲出跑道

1、飞行程序的遗漏和检查单的落实

l9起事件中,2起事故的原因是机组在起飞前未放襟翼或配平不在起飞位,造成飞机的升力不足或者抬头力矩不足,具体的原因是机组没有完成起飞前的程序、没有完成检查单。起飞前飞行程序的错忘漏和执行检查单不到位,是2起起飞事故的主要原因。按照研究机构的数据,大约90%的与时间压力有关的疏失和差错发生在飞行前和滑出阶段L3;飞行的整个过程高度的程序化和规范化,在良好的训练之后,不管是在正常情况还是非正常情况下,都要求机组按照一定的程序去完成飞行各个阶段的工作。而恰恰是在飞机起飞之前的一段时间内,存在着许多影响机组执行程序的因素:航班延误的压力、旅客的延迟登机、ATC的起飞时间限定、货物的装载、航班的衔接、执勤期的限制等,一切与时间有关的因素都给机组带来了时间压力,从而带来差错率的提高。疲劳也是机组出现飞行程序错忘漏和检查单不到位的原因之一,在疲劳情况下,机组的行为不受意识的控制,其差错率也就增加。1992年7月,一架YAK42飞机在起飞滑跑过程中飞机始终未能离地,冲出跑道以及一条宽约7m的水沟,撞上跑道外防洪堤后解体爆炸起火,机上机组人员和旅客共126人,有107人遇难。事故的原因是机组未严格执行飞行程序,在起飞前没有把飞机全动式平尾调到与飞机重心相适应的角度;滑行前,驾驶舱的平尾警告系统的指示灯亮,机组应该完成的程序是调整平尾的位置、与驾驶舱的指示表校对角度、和地面的机务人员核实平尾的位置,确认无误后消除警告;而机组跳过了前3个环节,直接消除了警告,致使警告系统失去了作用

2、中断起飞决策的正确性和程序的熟练性

2000年7月25日,一架法国航空公司的协和式飞机从巴黎戴高乐机场起飞2分钟后,即坠地爆炸,机上109人全部遇难,地面上也有4人不幸罹难。有关学者提出,假如协和飞机的机组采取中断起飞,其安全性要比继续起飞高,生存率也会提高。起飞阶段中断起飞或者继续起飞决策的正确性、中断起飞程序的熟练性是有效防止冲出跑道的重要保证。飞机在起飞阶段的风险较高,对机组的要求也更加苛刻。风险高的原因是发动机在最大功率工作时出现不正常情况的几率较其他飞行阶段较高;飞机的运动由二维的地面滑跑转为三维的空间

运动,起飞阶段的临界点(起飞决断速度)是机组作出决断的关键时刻;在决断速度之前的中断起飞,要求机组在短时间内完成中断起飞的全部动作,要在正常45m或者60m宽的跑道上控制好飞机的方向,同时要在有限的剩余跑道上将飞机停止。在起飞决断速度之后发生的不正常情况,飞机离地以后机组将面临飞机形态的改变、飞越障碍物、处置不正常情况等复杂情况,工作负荷较重。例如:1997年7月,一架MD82飞机在起飞过程中,飞机的自动油门系统发生故障,机组虽然采取了中断起飞的措施,但飞机还是冲出跑道,停在跑道延长线167.4m处,造成飞机损坏。这起事故的原因是“机组判断和决策错误,中断程序不熟练”。飞机在起飞滑跑的过程中速度到达123KTS时(决断速度=134KTS),飞机自动油门系统的故障导致发动机EPR的极限指示掉至0位,而发动机的各项参数均正常,机组选择了中断起飞(判断和决策错误)。机组在中断起飞的过程中“动作迟缓,操作程序和动作不熟练”表现如下:

1)收油门动作迟缓,从最大推力减小到慢车推力用时5S。

2)机组没有在收油门的同时使用最大防滞刹车,从开始刹车到最大刹车用时7s。

3)机组在进行中断起飞时未及时使用最大反喷,从反喷开锁到最大反喷用时8s。

4)在中断起飞的后半段,机组关停发动机,属于程序错误。

在该事故当中,机组错误地将自动油门的故障判断为发动机故障,采取了中断起飞的决定,虽然决策不合理,但是只要机组按照中断起飞的程序完成必须的动作,飞机完全有理由停在跑道上。后续中断起飞动作的不熟练是造成事故的重要原因。分析其“动作迟缓,操作程序和动作不熟练”的原因,其中原因之一是训练不充分:良好的训练是处理非正常情况的基石,这次事故的机组至少在中断起飞的科目上不能胜任。以上事故中的MD82机组在中断起飞的过程中“动作迟缓,操作程序和动作不熟练”的另一个原因是理论知识的欠缺。该事故发生后,调查组对该公司38名飞行员就起飞决断速度 的理论概念进行了考试,16人全对或者基本正确,22人答错。概念的错误或者不准确,导致对中断起飞程序的理解不够深人。加强理论知识的培训,是对模拟机训练的有力的补充和完善;理论和实际操作的相结合,是理解和掌握一个具体训练科目的重要保证。

3、飞行程序的偏离

以下两起飞机在起飞阶段偏出跑道的事故征候,其原因都是因为机组偏离了正常的操作程序。1999年8月,一架B737-300飞机在起飞时,在接通自动油门的过程中,左右发动机的加速性不一致,飞机向左偏出跑道。其主要原因是机组未按规定的程序操作起飞;当左右发加速性不一致飞机左偏时,处置不果断,未及时收回油门和使用刹车。2004年3月,一架B737-700飞机在起飞时,在起飞滑跑的起始阶段偏出跑道,如图2所示。此次事故征候的主要原因是机组在飞机没有对准跑道的情况下加油门起飞;机组违反该机型的标准操作程序,在双发推力没有达到40%N1的位置时,接通了TOGA(起飞/复飞)按钮,致使双发推力不对称而偏出跑道。

两起具有代表性的偏出跑道的事件,其主要原因是机组随意简化或者偏离了飞行程序;飞行程序的设计师为了避免或减少不安全事件的发生,随意地偏离或者简化程序,就有可能造成不安全事件的发生。

4、飞行前的准备不足

新的飞行环境给机组带来新的挑战,机组在飞行前需要对所飞机场进行认真细致的准备(包括地形、机场设施、跑道和滑行道、灯光系统等)。2005年7月某日晚上,一架B737-800飞机在A机场起飞前进人跑道时,因机组准备不足,未按滑行线滑行,提前转弯,误将跑道右侧边界灯认为是跑道中心线灯,在操作飞机起飞的过程中撞坏8个跑道边灯,航空器多处损伤。

飞行前细致的飞行前准备,例如:学习机场的跑道特征、灯光设置和航行通告等信息,可以减少类似事件的发生。

着陆阶段冲出跑道的原因有哪些呢?

1、着陆进场速度、高度偏高

这几乎是导致所有冲出跑道事故的主要原因。高高度、大速度进场的危害在于:第一,引起最短着陆距离增长;第二是引发滑水;第三,为避免重着陆飞行员常过度带杆从而引起平飘减速,延尽了飞机接地;第四,大速度接地时由于机翼上升力很大因而不利于起落架减震支柱的压缩,从而有可能延迟制动系统的及时启动。1993年汉莎航空公司的一架A320型飞机在华沙机场大雨中着陆时,接地速度达到170节(正常接地速度应为120-130节),过大的接地速度致使起落架减震支柱承受的法向载荷过小不足以接通空地安全电门,导致制动系统延迟9秒启动,飞机冲出跑道。导致进场速度过大的主要原因之一是飞行员将进近速度VAPR调定过高。正常进近速度VAPR的调定应该按照“vRE+顶风分量一半”的原则,考虑到大雨中进近时气流颠簸不稳,一些飞行员选择再增加3—5节速度的作法,这也是允许的,但最大进近速度vAPPR不得超过参考速度vREF15节。但是有很多飞行员出于进近复飞安全的考虑将进近速度调定过高,这样做不仅没有必要而且还等于将危险从跑道这一头转移到另一头;另外,机组忽视了对飞行仪表的监控,尤其是对油门、速度的监控则是导致进场速度过大的另一主要原因,特别是在使用自动油门进近的情况下。这恰恰反映出一个带有一定普遍性的间题,即一些飞行员因过高地估计了自动油门保持速度稳定的能力而过分依赖自动油门,对大雨中进近时速度的不稳定性缺乏必要的认识。

2、着陆技术偏差

着陆技术上的失误是导致绝大多数冲出跑道事故发生的另一主要原因,具体表现为接地点过远( 目测高)以及轻接地。大型运输机在着陆时均要求在距跑道头1000—1500英尺处接地,即着陆拉平过程基本仍沿原3°下滑线,不需要显著退出下滑,尤其不能做飘飞接地,原因是地面滑跑中的减速效果(积水道面,使用最大制动力) 比飘飞接地时的要高4 一5 倍,以B737一300型飞机为例,在地面滑跑时平均每减速1 节需用跑道40 ~ 50英尺,而在做飘飞接地时则需200英尺的跑道。但是一些飞行员因仍然保持着在小型飞机上养成的带平飘落地的习惯,或是为了追求接地轻盈而习惯于在拉平时过度带杆以控制下沉率,从而延长了拉平段并导致接地点前移。另外轻接地的危害还在于,一方面易引发滑水从而导致刹车效能下降以及滑跑中方向失控; 另一方面还将延迟制动系统的启动,特别是减速板的及时放出。因为接地不利于机轮及时启旋和主起落架减震支柱的充分压缩以接通空地安全电门,而这两点是启动制动系统的先决条件。鉴于此,波音公司建议飞行员即使在进场速度、高度偏高的情况下也要尽可能控制飞机在正常接地区域内扎实接地

3、着陆中制动不当

主要表现为:

第一,反推使用延迟或没有始终保持最大反推至全停。大雨中着陆时反推是最有效的减速工具,尤其是在高速滑跑阶段可以提供近80%的减速力。

第二,减速板放出延迟甚至没有放出。减速板及时使用不仅能最大限度地增强刹车效果而且有助于飞机滑跑时建立方向控制,其作用如图3 所示。导致减速板使用不当的原因主要在于进近中忽视了对减速板预位或忽视了检查是否已预位,别是在接地后忘记了核实减速板是否已及时放出并在必要时人工放出减速板。鉴于此,波音公司在其向航空公司推荐的着陆程序中将“核实减速板放出”列为着陆后检查单中的第一项内容。

另外有一点需要说明的是着陆程序以及飞机制动系统设计上的不完善也可能会影响到减速板的及时放出。前文曾提及的一架A320型飞机在华沙机场大雨中着陆冲出跑道的事故中,关键的原因就在于该架飞机的主起落架采用的是单级减震支柱设计,需要6.3吨以上的冲击力才能接通其右主起落架上的空地安全电门继而启动制动系统,又因为当时接地速度过大,机翼上维持着较大的升力,致使主轮接地后9秒才将减速板放出,仅此就引起着陆距离增加了2500英尺。而且由于飞行员使用全襟翼构型着陆,因此飞行员也无法及时人工放出减速板。此后,汉莎航空公司以及空中客车公司分别对A320机型的大雨中着陆程序和制动系统,尤其是其控制软件进行必要的调整。

第三是刹车使用不当。一个常见的失误就是在使用自动刹车时,刹车档位设置过低,因而未能充分发挥刹车的作用。

4、对顺、侧风影响估计不足

在大雨中着陆时,风和道面积水的综合影响可能导致着陆性能严重恶化,尤其是在大侧风中使用了反推后,极易引起飞机在滑跑中方向失控而来回摆动,甚至偏出跑道。事实上,许多大雨中着陆冲出跑道事故都伴随有飞机偏出跑道的现象。

一个典型的例子就是1992年一架LearJet35大雨中着陆时因受大侧风影响而偏出跑道,此外,1993年一架B737-300型飞机的在昆明机场大雨中着陆时也发生了类似的情况。因此,建议在大雨中着陆时若实际顺、侧风值已超过该机型最大极限一半以上时应放弃着陆,复飞备降。

5、机组资源管理不当

首先是机长决策不及时甚至失误。在准备实施大雨中着陆之前,机长必须根据当时的具体环境及时作出决断: 是准备着陆还是复飞备降? 毕竟,正确的决策是预防事故发生的前提。在决策时,机长不仅要评价当前进近的质量,机组的状态是否适宜于准备着陆,而且还尤其要分析目前的气象条件,并根据VREF和道面情况判断出现滑水的可能性。另外航空公司根据自身特点和运营经验制订一定的安全政策对于帮助机长决策也是十分必要的;其次是机组间缺乏必要的交流和明确的分工协作,最显著的表现就是忽视了对飞机状态,尤其是对仪表数据的监控,机长缺乏详尽的着陆简令,驾驶舱内秩序混乱。

导致大雨中着陆冲出跑道的事故原因是多方面的,所有因素共同形成了一个事故链。预防事故发生的关键在于针对事故链中的每一个环节采取相应的措施,而最根本的一条是应不断提高飞行员的飞行理论水平,在此基础上通过加强针对性的训练以提高机组处置大雨中着陆问题的能力,尤其是机长的决策水平。此外,飞机制造厂家不断完善飞机制动系统,特别是其相应的控制软件,航空公司改进大雨中着陆程序,并通过制订一定的安全政策以指导飞行运营等措施也将会有助于避免事故的发生。

而此次东航飞机冲出跑道,具体原因还有待相关部门调查,希望东航能给公众一个完整、真实的交代。
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