顺风按150%考虑,顶风按50%考虑,关于轮胎速度的讨论。

在我的记忆中“起飞顺风按150%考虑,顶风按50%考虑”的说法,似乎在我工作时就有了。我以为这个说法是25部一如既往的要求。直到前几天,参加一个波音性能研讨会时,说到737NG系列起飞超轮胎速度的问题。会上我才发现,737NG审定时,并没有这个说法。

这个保守风量的做法是在AC25-7里面提到的。根据在FAA网站的失效法规记录(再次感叹一下FAA网站做得好),最早的AC25-7是95年生效98年失效,后来陆续更新了AC25-7A、7B、7C,直到目前有效的7D。那么这一说法是在哪一版更新中提出的呢?

最早的AC25-7的TAKEOFF AND TAKEOFF SPEEDS章节用来解释25.107的这一条当中,说明:

(7) section 25.107(f) – Liftoff Speed – The liftoff speed
(VLoF) is defined as the calibrated airspee at which the airplane first becomes airborne, i.e., no contact with the runway. This allows comparison of liftoff speed with tire limit speed.

文中说到了Vlof和轮胎速度的关系,但是没有提150%和50%的事情。此条内容在之后的改版中保持不变,直到AC25-7C版增加了b款:

The maximum ground speed at liftoff, considering the entire takeoff operating envelope and taking into account 50 percent of the headwind and 150 percent of the tailwind, in accordance with § 25.105(d)(1), must not exceed the tire speed rating established under § 25.733(a) or (c).

所以,从AC25-7C版生效时,才对Vlof有顺风150%,顶风50%的说法。这已经是2012年10月16日了。

我不记得777和737NG系列是什么时候取证的,我在维基百科上查到的说法是1995年到97年之间。从性能软件的计算结果来看这两种机型计算出来的Vlof换算一下出来的地速就是最大轮胎速度。没有留余度。

而新的787和737max在计算结果上,都对风做了处理。地速更保守,就变得不那么容易超轮速了。

最后,话说回来,飞行员担心超轮速是因为QAR在作怪,轮子本身的材质可以跑到260mph。所以这不是一个技术问题,这是一个中国特色的管理问题。呵呵。

襟翼的2万英尺限制

想起前几天厦航在拉萨机场,襟翼故障的事件,说到了放襟翼飞行不能超过2万英尺的限制。这个限制以前我从没注意过,因为它不是什么常用性能限制,我公司也没有这样高的高高原机场运行。今天早上我查了一下波音和空客的AFM。的确是有这个限制。网上说,最简单的理由是,飞机在试飞时,就没有带襟翼飞过超过2万英尺的数据。

相比于这个限制值,我更想知道2万英尺的由来。为什么是2万英尺呢?为什么不是1万?为什么不是3万呢?

我在网上搜索答案。先这是一个2013年的帖子:B737 Maximum Flaps Extended Altitude

有意思的是,这个帖子中楼主抛出这个问题后,回复的人说“怎么有这个傻的问题”、“不会有运行环境呀,怎么可能遇到2万英尺放襟翼的事”。呵呵。这个帖子没有给我什么有用的idea。

最后换谷歌搜索,发现了一个来自smartcockpit.com的文件。源文件->

文中说到空气的压缩性是关键。当空气低速流动时,空气动力学认为空气是不可压缩的,当高速运行的时候,就要考虑压缩性了。这个界限大约发生在0.5马赫到0.55马赫之间。

飞机在设计时,对于襟翼收上时(光洁构型),同时考虑飞机的低速性能以及高速性能;当襟翼(或其他增升装置)放出时,一般都是在低速时用到,因此只考虑了低速性能。也就是认为空气不可压缩。

所以,襟翼标牌上的速度,除了考虑结构强度之外,也考虑了空气压缩性的这个界限来设置的。我翻出性能原理的书,找到那张《指示空速-马赫数-高度》的图表。如下图:

从图上看,0.5马赫在2万英尺对应的表速大概就是260节。所以,250节的标牌飞到2万英尺差不多就遇到空气的压缩性了。

对于这个文件的说法,由于不是波音/空客的官方回复。所以我也不敢肯定真的是这个原因。

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思考。。。。如果我保持0.5以下的马赫数爬升,我是不是可以带着襟翼飞到2万英尺以上去?

被刘老师烧脑,起飞返场限重。

上周和刘老师一起去昆明做787的验证飞行,正巧我们两个坐在一起,让我们一路上可以聊很多。刘老师的科学家气质瞬间爆发。以至于我最后不得不建议刘老师欣赏一下机载娱乐系统里的电影,好让我的大脑冷却一会。

记得今年5月份的时候说过737max有个起飞返场限制的起飞重量。这两天看787的手册,又更新了一下我对此的认识。

787有两张表,一张叫Fuel Jettison Limit Zero Fuel Weight,另一张叫Fuel Jettison Climb Limit Weight。比max多了一张表。因为它真的有放油系统。

Fuel Jettison Limit Zero Fuel Weight
The data in the Performance Dispatch section can be used for dispatch if the planned zero fuel weight does not exceed the Landing Climb Limit Weight at the departure airport minus 8000 kg. This is the Fuel Jettison Limit Zero Fuel Weight. 8000 kg is the weight of fuel that cannot be dumped due to system limitations.
This, combined with the Fuel Jettison Climb Limit Weight, represents a conservative approximation of the Return to Land fuel jettison regulatory limit.

根据以上这段说明,放油系统有个最低放油量,低于这个油量也没法放油。假设有一种情况:起飞油量很少,无油重很大,造成起飞重很大,起飞后就算放油15分钟也无法减少重量,所以如果要减少返场的落地重量,只有减少无油重了。所以这里才会有一个无油重的限制。

Fuel Jettison Climb Limit Weight
An approximation of the Return to Land fuel jettison gradient limit is to limit the takeoff weight to less than the Landing Climb Limit Weight at the departure airport plus 11400 kg. This is the Fuel Jettison Climb Limit Weight. 11400 kg is the weight of fuel that can be dumped and burned over 15 minutes using the main tanks alone plus the fuel burned over an additional 15 minutes.

另一方面,除了考虑无油重,也考虑全重。如果飞机带有很多油,但是在15分钟内能放的油也是有限的。所以考虑15分钟放油和耗油之后的全重去做落地爬升的性能。如果不满足,可以限制全重。

这两个表格把飞机的重量掐头去尾,留下中间状态。

花絮:我和刘老师在飞机上尝试用OPT计算出一个能体现787返场限重的例子,但是一开始试了几次都试不出来。然后我就去上厕所了,在上厕所的时候灵感迸发。可以用MEL选项把放油系统失效掉,逼着OPT计算一个返场限重。

备用前重心的几个知识

我最早是在华欧学空客机型的时候,知道备用前重心的事情。我记得当时说的是可以减少耗油。但是现在看来,我可能当时理解错了(我记得是个英国老头上课,可能我错误理解了performance的意思)。

现在在学习787的性能内容时,说到备用前重心主要是提高起飞性能。

下面说说备用前重心的几个知识:

  1. 由于安定面的下压力减小了,所以总体升力会变大,或者说为了达到同样的升力,速度可以减小,因此所需场长变短。
  2. 由于Vr小了,因此可以避免轮胎速度限制。
  3. 失速速度变小了,V2也变小了。
  4. 对于相同速度,因为阻力变小,可以提高爬升性能。但是,由于备用前重心可以减低起飞速度,而速度小对爬升不利。两者同时考虑的结果就是,备用前重心“大多数情况下”可以提升爬升性能。
  5. 使用备用前重心后,FMC和FCOM中的性能数据都不能用,只能用OPT或者专门制作的起飞性能表。

另外,FAA发过一个AC25-7D,文中说道:

42.11.3.1 No more than two alternate forward CG limits (three total) should be approved per operator-specific variant of a particular airplane type and model.

每个机型可以一共有3个前重心。一个正常,两个备用。一般来说,经过对历史数据的积累,第一个备用前重心的数值,不用刻意改变配载部门的工作流程。第二个备用前重心(更激进的)可以在改变配载流程后获得。

起飞返场限重,这事好扯。

发现这个大坑是因为在opt计算过程中,737-8和787的计算界面增加了无油重zfw的输入框子。按理说计算起飞重量时无所谓zfw是多少,那么为什么需要输入无油重呢?

===========第一层坑============

这个坑从25部的25.1001说起。

25.1001条要求飞机要配备放油系统,除非证明飞机起飞重量能满足在本场落地时的爬升性能。如果具备放油能力,可以放油15分钟后的重量来计算落地的爬升性能。

所以,事情就变成了这样:对于具有放油系统的飞机,在计算起飞最大重量时,考虑放15分钟油之后的重量是否能满足爬升性能。如果不满足,就要降低重量。但是如果放不了这么多油(如放油系统设计的限制,或者没加多少油)怎么办呢?只能减少无油重啦。

原先,飞机的最大结构限重设计得不是很大,所以限重不明显(或者说故意被忽视了)。但是随着新材料的发展,最大无油重可以做得很大。比如787,想象一下,如果在一个高原机场起飞,业载很大,但是航程很短(油很少,比如兰州满客飞西安),就会造成就算放了油,仍然不能满足爬升性能。

==========第二层坑==========

那么不具备放油系统的飞机怎么办呢?比如737系列。根据我现在了解的情况,波音似乎认为NG系列的737不受此条法规的限制,在起飞性能计算过程中没有这个返场的限制。但是在737max系列的性能中有这个限重,并且在fcom的签派性能页中增加了一个叫“放油限重”的表格。说来奇怪吧,对于一个没有放油系统的飞机,却有一个放油限重。所以在max系列飞机的性能计算时,是考虑返场限重的,因为没有放油系统,所以直接限了起飞全重。

至于为啥NG不考虑25.1001条,max系列考虑了,我猜是在因为在787审定过程中,对法规有了新的理解。

===========第三层坑==========

既然起飞重量受限于返场落地的爬升性能,那么可以改善爬升性能呀。波音的确也是这样做的,波音提供了选择。

通常,落地爬升性能分为进近爬升和复飞爬升,襟翼为30或40/15。为了提高性能,波音提供了30/5甚至15/1的襟翼选择。但是航空公司却需要为机组付出更多的培训成本。(我觉得波音把这个锅甩给了公司)

==========也许是个解决办法=======

在考虑这个大坑时,我们一直在纠结一个问题,这个限重究竟是制造商的审定限制还是公司的运行限制。如果是制造商取证时的限制(毕竟是25部),那么就不应该甩给公司运行时限制;如果是运行限制,那么,公司可以有更多的选择权,比如选择起飞备降场。可以对于某些落地爬升性能很差的起飞机场,每次都选择一个性能更好的起飞备降场。

最后阶段爬升越障

还记得上次写过一篇《起飞一发失效直线离场的终点在哪里?》。文中说道起飞性能考虑的范围是:“起飞航迹从静止点起延伸至下列两点中较高者:飞机起飞过程中高于起飞表面450米(1,500英尺),或完成从起飞到航路形态的转变并达到VFTO的一点。”

一般来说,起飞4个阶段是这样的:

简化一下可以画成这样:

但是波音飞机起飞TOGA推力只有5分钟。对于有些近距离的障碍物,可以把第二阶段延长,叫延伸二阶段(extended 2nd segment):

但是对于远端障碍物,还有一个策略是用最后阶段爬升(final segment climb):

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延伸二阶段用的比较多,最后阶段爬升用得比较少,AFM中对于最后阶段障碍物的描述:

根据性能提供的信息,这中远距离障碍物出现在绵阳:

这就是为什么性能在制作起飞性能表时,增加了提醒,要求机组在第三阶段加速后,继续爬升,否则机组可能错失爬升的机会。(我猜机组不一定会冲着山飞,可能会调头的,但从性能的工作的角度来说,直线离场没有问题,或者说直线离场的性能分析只是为了满足法规要求。)

============最后推荐一个性能的公众号,都是满满的干货================

惊讶地发现ZYJX的RNP APCH温度限制只有-25度

经常在RNP APCH的航图上看到“无温度补偿的航空器的最低温度”,以前从来没担心过。

有说真的,-25度对于东北来说,不算什么,很轻易就能突破。机场往往还有会有个向北的盲降在,因此必须使用RNP APCH的机会不多。

不巧的是,这两天正好鸡西机场的30号盲降不工作。夜间在鸡西机场落地的话,温度肯定低于-25度了。那么RNP APCH的图就都不能用了。

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我看了一下东北的机场好像都是按-25度制作的,不知道做程序的人是怎么考虑的,也许有别的限制。比如鸡西的1月份最低温度平均为-21度。而漠河机场的11月、12月、1月、2月的最低温度平均都超过-25度,也就是说全年的1/3都有可能不能用RNP APCH。

也许应该让飞行员手工计算高度修正,毕竟有人说加装温度补偿功能蛮贵的。呵呵。

调机飞行需要遵守什么样的性能限制?

因为最近的一件小事(某个新飞机在EFB里找不到性能表),引起我一个思考:调机飞行是否需要使用起飞性能表?

因为调机飞行不属于121部运行,只属于91部运行。因此我从91部中找答案:

第91.505条 运输类飞机重量限制:

(b) 涡轮动力运输类飞机运行时不得违反飞机飞行手册,起飞时应当符合下列要求:
(1) 起飞重量不超过该飞机飞行手册中在机场标高和起飞时环境温度下所规定的起飞重量;
(2) 在飞往计划着陆机场和备降机场的飞行中,按正常的燃油和滑油消耗量,使到达的重量不超过飞机飞行手册中批准的在所涉及的每个机场标高和预计着陆时环境温度下所规定的着陆重量;
(3) 起飞重量不超过飞机飞行手册中所示的重量,以符合考虑到以下因素所需的起飞最小距离:机场标高、使用跑道,跑道有效坡度和起飞时的环境温度与风的分量。

(c) 涡轮动力运输类飞机起飞时,应当符合本条(b)款及下述要求:
(1) 加速—停止距离不大于跑道长度加上安全道长度(如有时);
(2) 起飞距离不大于跑道长度加上净空道长度(如有时);
(3) 起飞滑跑距离不大于跑道长度。

可见91部中,没有对跑道的湿情况有要求115%,也没有对60%全停要求(121.195)。也没有对起飞越障有要求(121.189)。

但是由于起飞梯度、着陆梯度等限制是在25部里的,因此我觉得还是需要遵守。

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所以,我个人觉得,调机在极端情况下,可以不使用以往正常航班的起飞性能表。只是我不知道性能软件能否计算。性能告诉我的答案是可以使用FCOM的PD章节,中的各种表格计算。我看了一些后,觉得还是等起飞性能表吧。呵呵。

另外,我一直好奇,在航展上垂直起飞的737max和787的起飞性能按什么计算的?

起飞一发失效直线离场的终点在哪里?

前几天被问到,如果没有特定的一发失效应急程序,那么如果起飞时单发了,那就应该直线立场。但是,这个直线离场的终点在哪呢?啥时候可以安全转弯呢?或者说,性能分析的终点在哪呢?

《AC-121-FS-2014-123飞机起飞一发失效应急程序和一发失效复飞应急程序制作规范》内规定了:

9.3.2.1起飞航迹的终点:
在起飞超障分析中,起飞飞行航迹的终点可以是下述四者之一:
1)飞机加入航路,达到航路最低安全高度(MEA),并且可保持不小于一定数值的爬升梯度,对于双发、三发和四发飞机,该数值分别为1.1%、1.4%和1.6%;
2)飞机能够满足航路超障要求;
3)飞机达到了最低等待高度,以便加入进近程序着陆,或盘旋上升至一定高度以满足本条1或2的要求;
4)飞机飞到进场或进近航迹上一个可以安全进近着陆的位置和高度。 在此位置和高度之前,必须满足起飞一发失效的超障要求,但不一定需要达到标准仪表进近程序要求的所有高度。

在我没看咨询通告之前,我脑海里的答案是MEA航路最低安全高度,似乎没有多少距离讲法。所以我认为直线离场也是一样的。但也有飞行员问我,保持一边直线飞,前面没有航路啊,哪来的MEA呢。啥时候算结束呢?

有人说答案是50KM。我就奇怪这50KM的说法是从什么地方来的?咨询通告里明明写的是高度啊,哪来的距离要求?有人解释说这个50KM不是法规要求。法规对于单发后直线立场的终点,没有要求。更正,25部和121部中有1500英尺为起飞航迹终点的描述。详见评论。《AC-121-FS-2014-123》只是对一发失效应急程序的要求,不是对直线离场的要求。

这个说法是不是还存在争议?反正有些机组在直线离场后,对于啥时候可以转弯,还存在疑惑。也许这是个法规的空白吧。是不是可以在飞机高于机场1500英尺后开始转弯?