SafetyFirst|下降、减速、满分着陆——详解飞机下降与进近期间的能量和速度管理

译者为本人，未经允许请勿转载本译文。

译者注：本文是飞行期间能量和速度管理系列文章的第四篇(也是最后一篇)，前三篇涉及起飞到巡航阶段的文章会在未来逐步翻译搬运(主要看我心情和有没有空)。

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本文是我们飞行中速度管理主题的最终篇，该主题始于SafetyFirst第18期。本文涉及飞机下降阶段。我们的目标是覆盖从巡航高度下降到目的地机场的所有阶段，并为飞机进近和着陆做好准备。

本文旨在强调在下降、进近和着陆过程中，参考速度、极限速度和运行速度是如何发挥作用的。它还提供了对现有工具的描述和对如何在飞行的最后阶段管理飞机能量的操作建议。

能量管理，以及相伴而行的速度管理，在下降、进场和着陆阶段是至关重要的。一架在巡航高度和巡航速度下飞行的飞机，在到达目的地机场并以适当的速度降落之前，有大量的能量需要消耗。下降过程中对速度的不正确管理会导致最后进场阶段的能量过剩。这被证明是造成冲出跑道事件的一个主要原因。

绿点速度(图1)是光洁构型下的发动机输出工作速度。它提供了一个最佳升阻比下的预估速度。

自动飞行系统(AFS)根据飞行准备期间在FMS中输入的零燃油重量(ZFW)和压力高度，使用飞机重量计算绿点速度。

S和F速度是通过在飞行测试中显示的相应构型的失速速度(V_{S1G})乘以一个特定的系数得到的，该系数取决于机型。在飞行测试中确定的着陆时的最小控制速度(VMCL)和放出下一个襟翼构型时的最大速度(V_{FE\NEXT})，会保留一定的余量。

S\orF=V_{S1G}\timesfactor\\S=k\timesV_{S1G\CLEAN}\with\1.21\leqk\leq1.23\\F_{CONF2}=k\timesV_{S1G\CONF2}\with\1.38\leqk\leq1.47\\F_{CONF3}=k\timesV_{S1G\CONF3}\with\1.32\leqk\leq1.36

V_{max}是定义飞机飞行包线的最大速度。V_{max}在不同的情况下分别等于：

在PFD上，它对应于红黑色条纹的下端(图4)。

在光洁构型中，V_{MO}/M_{MO}是飞机速度包线的上限。

V_{MO}/M_{MO}是由设计极限马赫/速度V_{D}/M_{D}通过应用与飞机俯冲特性相关的余量得出的。关于V_{MO}/M_{MO}确定的更多细节，请参考SafetyFirst发布于2016年1月的第21期文章。

V_{FE}是指前缘缝翼或襟翼放下时的最大速度。每一个襟翼构型都有不同的V_{FE}.当缝翼/襟翼放下时，V_{FE}在PFD的空速条上根据襟翼手柄位置或襟缝翼实际位置显示为对应的V_{max}(图5)(图6)。

不同襟翼构型下的V_{FE}也可以在驾驶舱的速度标牌上找到。

V_{FE}是基于襟翼构型的结构极限速度加上一个冗余。它是一个基于飞机机型的固定值。

VFENEXT的目的是提醒机组人员在进近时可以放出下一个襟翼构型的最大速度。

VFENEXT(图7)在低于FL200(A350为FL220)的飞行中显示在PFD的空速条上。

VFENEXT是下一个襟翼构型的VFE。

V_{LE}/M_{LE}是飞机在起落架放下时可以飞行的最大速度/马赫数。只要V_{LE}/M_{LE}低于V_{FE}，当起落架放下时，V_{LE}/M_{LE}在PFD的空速条上就显示为V_{max}。它也可以在驾驶舱的速度标牌上看到(图8)

考虑到起落架和起落架舱门的结构限制，V_{LE}被确定为在起落架放下时的安全速度。

V_{LO}/M_{LO}是操作起落架(包括放出和收起)的最大速度/马赫数。

VLO/MLO不显示在PFD上；它可以在驾驶舱的速度标牌上找到(图8)。

考虑到起落架和起落架舱门的结构限制，V_{LO}/M_{LO}被确定为在起落架放下或收起时的安全速度。

V_{LS}是自动驾驶和自动油门的最低可选速度。即使选择的目标速度低于VLS，A/THR也会保持VLS作为最低速度。V_{LS}显示为PFD空速条上的琥珀色条状物的顶部(图9)。

(选择着陆构型CONF3或FULL时的)VLS也显示在FMSAPPR页面上。

对于下降和进近飞行阶段，电传操控飞机的V_{LS}是用相应构型的飞行试验中显示的失速速度(V_{S1G})，乘以1.23的系数来获得的。在A320系列飞机上，为了提高机动性和/或增加保护速度的冗余，一些襟翼构型的此系数可能会增加。V_{LS}总是大于或等于着陆时的最小控制速度(V_{MCL})。

电传飞机(除A320系列)：V_{LS}=1.23\timesV_{S1G}

A320系列：V_{LS}=k\timesV_{S1G}\with\1.23\leqk\leq1.28

由于扰流板放出时会增加V_{S1G}，所以当扰流板放出时，V_{LS}会增加。

ECONDES速度/马赫数是为了降低下降时的运行成本的最佳速度/马赫数

ECONDES速度/马赫是由FMS根据成本指数(CI)、巡航高度层和飞机重量计算的。

VAPP是襟翼处于着陆构型且起落架放下时的最终进场速度。

VAPP显示在FMS的PERFAPPROACH页面。

VAPP可以由AFS计算，或者由飞行员通过FMSPERF页面手动输入。

VAPP是基于着陆构型的VLS。对于空客飞机，在正常运行中，VAPP的计算方式是：

V_{APP}=V_{LS\LANDING\CONF}+APPR\COR

当由AFS计算时，AFS使用的进近修正(APPRCOR)是：

APPR\COR=\frac{1}{3}Headwind\with\5kt\leqAPPRCOR\leq15kt

对于一些老式的A320飞机，AFS使用的APPRCOR是1/3逆风风速+5节，最高不超过15节。

当机组自行计算时，可以选择通过计算APPRCOR输入任何V_{APP}，APPRCOR取下述最高值：

*在某些情况下(如阵风条件或强侧风)，飞行人员可以选择比AFS计算的更高的V_{APP}。

在自动着陆过程中，或当A/THR接通时，或在积冰或阵风侧风大于20节的情况下，V_{APP}不能低于VLS+5节。

在飞行过程中，如果系统出现故障，飞行人员需计算一个新的VAPP值：

V_{APP\SYS\FAIL}=V_{REF}+\DeltaV_{REF}+APPRCOR\\With\V_{REF}=V_{LS\CONF\FULL}

\DeltaV_{REF}是抵消与故障相关的操作质量问题所需的速度增量和/或因失速速度增加的速度增量。APPRCOR取决于\DeltaV_{REF}、积冰、逆风风速和是否使用自动油门。

关于飞行机组确定V_{APP}与故障的更多信息，请参考《飞行机组技术手册》(FCTM)。

由飞行管理系统(FMS)计算的下降剖面是一个非常有效的工具，它可以帮助飞行人员在下降和进近阶段管理飞机的能量。

FMS可以计算出准确和优化的下降剖面，前提是在下降准备过程中已经在FMS中输入了下降风向，并且根据飞机的实际性能调整PERF和IDLE系数。

为了定位下高点(T/D)，FMS会假设飞机以V_{APP}在跑道标高以上1,000英尺稳定，计算从复飞点(MAP)向前的下降剖面，直到T/D。

FMS假设使用管理速度，并会考虑到FMS飞行计划中预设的所有速度和高度限制(图10)。

在下降、进场和着陆过程中，管理速度可能等于：

FMS计算的下降路径使用在DESCENTWIND页面输入的预测风向。然而，在飞行中，实际情况可能与预测的情况不同。因此，预测的下降风和实际风之间的差异(ΔWIND)会影响飞机的实际表现。如果飞机保持速度目标(如OPDES模式)，飞机会倾向于离开FMS计算的路径(图11)。

在几何轨迹段，A/THR实时调整推力以保持管理速度目标。

在DES模式下，减速板的使用必须限制在有强顺风或比预期小得多的顺风，从而使得飞机偏离下降剖面的情况下。飞行人员应通过放出扰流板来增加阻力(图12)。

作为视觉参考，ND上会显示飞机放出一半扰流板时的到达点。如果机组人员不放出扰流板，到达点将沿着计划航路持续向前移动。如果到达点离高度限制太近，在FMA和MCDU的输入框/MFD上会显示"MOREDRAG"或EXTENDSPDBRK"信息。

注意：对于配备HONEYWELLP5FMS2release2的A350和A330，速度范围在FL100以下不适用。在这种情况下，飞机将保持在航线上，机组必须监控速度，并在适当的时候使用扰流板。

下降过程中另一个实用工具是FMS提供的平飞箭头。它为飞行人员提供了飞机到达FCU上选择的高度的位置指示(图16)。实际风况和FMS中输入的风速值会被综合考虑，以提高计算的准确性。在选择下降过程中，飞行人员可以参考平飞箭头调整飞机的速度，以适应下降路径或V/S的情况。

在接近MMO的下降过程中，如果是手动飞行(AP断开)，在转换高度超过VMO的风险很大。在这种情况下，飞行人员应了解转换高度，并在接近转换高度时通过降低飞机俯仰来预测速度的转换。

在接近VMO/MMO的下降过程中，以及在近迎风时，飞行人员应特别注意监测其速度(图17)。风向梯度的影响可能是巨大的，并使得飞机超出VMO/MMO。

当到达起始进近定位点(IAF)时，机组应根据所选择的进近类型确定明确的进近策略：选择将使用的引导模式和相关的进近方式(减速进近或提前稳定进近)。然后，机组人员就可以开始进入速度管理方面的关键阶段，即中间进近阶段。

减速进近(图18)是FMS用来计算下降和进场路径的默认策略。它是使用管理垂直引导(例如：ILS,GLS,SLS,MLS,FLS和FINALAPP)时进近的推荐策略。

在减速进近中，飞机在最后进近段减速，并在机场标高以上1000英尺处将速度稳定在VAPP。在大多数情况下，飞机以CONF1的S速度到达最终下降点(FDP)。但在某些情况下，当减速能力较差时(如重型飞机、高海拔机场或顺风)，或对于减速段位于低空的特殊进近，机组应在FDP前选择CONF2构型。FCOM建议，当切入最终进近段的高度低于2000英尺(A320)或2500英尺(A330/A340、A350和A380)时，在FDP前选择CONF2构型。在这种情况下，对于ILS、MLS或GLS进近，或使用FLS引导时，当PFD垂直偏离指示偏离到下滑道下一个点时，最好使用FLAPS2。

提前稳定进近(图19)是使用选定FPA垂直引导进近时的推荐方式。当最后下降段的切入高度较低时(A320低于2000英尺，A330、A340、A350和A380低于2500英尺)，也可作为减速进近的替代方法，以减少机组人员的工作量。当天气条件使减速进近过于困难时，也可以使用早期稳定进近。在早期稳定进近中，飞机以VAPP和着陆构型到达FDP.要做到这一点，机组需要在FMS飞行计划中输入FDP的速度限制，以使FMS计算出相关的减速点。

中间进近阶段从减速点开始，如果飞行人员手动激活FMS的进近阶段，则提前进入中间进近段。飞机从最后的下降速度开始降速，一般为250节(相当于FL100以下的速度限制)。飞机减速到绿点速度，然后进一步减速到各种襟翼构型的机动速度。根据进近策略，中间进近段结束于到达VAPP后，即到达或在稳定点之前(减速进近)，或是FDP点或之前(提前稳定进近)。

飞机的减速率随其重量而变化。较重的飞机无法像较轻的飞机那样快速减速。

无论飞行机组选择何种进近方式(减速进近或早期稳定进近)，遵循稳定条件是成功着陆的关键。请参考《飞行机组操作手册》FCOM/PRO-NOR-SOP-18-A稳定条件。

连续下降进近(CDA)功能出于燃油经济性和降低噪音的目的，取消了减速平飞段。该功能通过在ND上显示伪航点，以指示最晚在哪里放出襟翼以达到稳定点(减速进近时在1000英尺AGLVAPP，早期稳定进近时在FDPVAPP)。CDA是A350飞机的基本配置，在配备HoneywellRelease2FMS标准的A320和A330系列飞机上将作为选装。

如有需要，在低于VLO/VLE的情况下，提前放下起落架可以帮助飞机减速。起落架的额外阻力对飞机的减速率有很大影响。

进近和着陆时的速度监控

当接近地面时，风向会发生变化，特别是在阵风条件下，会对飞机速度产生直接影响。因此，在最后进场和着陆时，监测空速是至关重要的，否则：

如果预计目的地机场会有大风，机组人员可以在VAPP上增加适当的余量，并在FMSPERFAPPR页面中手动输入新的VAPP。

空客建议在最终时使用自动油门，以减少机组人员的工作量，且还能利用最小地速(GSmini)功能。

当飞机越来越接近地面时，边界层分离效应可能会引起显著的逆风变化。GSmini功能(图21)可以确保发生强于预期的逆风，使得飞机突然下降到塔台风速值以下时，让飞机速度至少保持在VAPP。GSmini功能只有在使用管理速度模式时才能使用。

AFS使用下述参数持续计算并显示指示空速(IAS)：

因此，机组必须确保在FMS中正确输入塔台逆风值，即使它不会显著增加VAPP(即逆风<15kts)。

由于其他机型的减速能力不同，在A320ceo飞机上使用的系数不能用于其他机型。与A320neo、A330/A340系列飞机、A350和A380飞机相比，A320ceo的减速能力更强。

在强地面效应的情况下，较低的减速能力可能会导致拉平时速度过快。例如，在200英尺处有20kt的逆风，例如，在200英尺处有20节的逆风，在地面处减少到5节(对应于FMSPERFAPPR页面中输入的5节塔台逆风值)。系数为1时要求减速15节以达到VAPP。如果k值为0.33，飞机只需要减速5节来补偿其较低的减速能力。这减少了拉平时速度过快的风险。缺点是在阵风条件下推力变化会略有增加，因为速度的增加不足以抵消阵风导致的IAS增加。经过计算，最佳的整体妥协方案是0.33的k系数。

在正常法则或备用法则中，飞机操纵面保持飞机的载荷系数需求，如果有风向变化，飞机将保持其路径，使得速度增加或减少。飞行员在看驾驶舱外面的时候无法感觉到这一点，因为航迹不会改变(瞄准点不会移动)。因此，在自动推力解除的情况下，飞行人员必须仔细监测速度，以发现任何速度变化。在这种情况下，飞行员监控(PM)的作用很关键，特别是在接近地面时。因此，在自动油门断开的情况下，飞行人员必须认真监控速度，确保及时发现任何速度变化。在这种情况下，特别是在接近地面时，监控飞行员(PM)的作用变得极为关键。

机组人员必须遵守FCOM标准操作程序(SOP)中规定的稳定条件。这些标准确保安全进近和降落。飞机必须在稳定高度(IMC时为1000英尺AGL，VMC时为500英尺或参考航空公司的政策)保持进近速度和稳定推力，否则，PM应该及时喊出，如果机组评估在降落前无法达到稳定，则必须复飞。

如果机组人员不能正确地管理飞机从下高点到进近再到着陆过程中的速度，那么飞机在着陆时可能处于能量过剩或能量不足的状态。着陆时很有可能增加跑道外着陆、机尾擦地、重着陆或冲出跑道的风险。

无论在下降、进近和着陆过程中选择什么样的自动方式，机组人员都应该了解其能力，充分利用空客飞机上的工具，并应用FCOM/QRH和FCTM中提供的程序和技术。