飞行员如何在强侧风中着陆飞机

观看一架巨大的 A380 飞机略微侧身着陆,并了解关于侧风着陆和侧滑的一切。
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2017 年,一架阿提哈德 A380 飞机在希思罗机场着陆。 Jarek Kilian

在强侧风的日子里观看飞机着陆是一种令人着迷、屏息的体验。巨大的金属鸟以歪斜的机头降落,机翼可能会来回摇摆,着陆本身可能看起来很颠簸或颠簸——偶尔,飞行员会放弃降落并重新起飞。

最近一个令人捏一把汗的视频就是一个很好的例子:视频显示一架巨大的 A380 飞机于 2 月 15 日在伦敦的强风中着陆——以略微侧身的方式降落,然后放下后轮,接着在机头轮下降时调整飞机方向与跑道对齐。本月早些时候的其他镜头显示,飞行员在更高风速下降时将飞机引导到坚实的地面。

约翰·考克斯(John Cox)是一位退休的商业飞行员,现任 Safety Operating Systems 的首席执行官,他说,在强侧风中着陆的飞行员在最后进近和着陆时有许多考虑因素和技巧。速度是一个关键变量,飞行员必须决定比平时快多少速度进近。在有阵风的情况下以更高的速度着陆,可以确保飞机在被阵风突然刮到低谷时仍然有足够的升力,此时机翼上的风速会突然下降。

但你将从商业飞行员那里观察到的主要技术叫做侧风定速(crabbing)。螃蟹——这种真正的海边生物——在横向移动时会向前看,而喷气式飞机也会做类似的事情,但没那么夸张。通常,飞机以机身与跑道边缘平行的方式接近跑道并着陆。在侧风定速时,飞机的机头会指向侧风方向,而整个飞机则以直线向跑道移动,就像一只装满人的巨大金属螃蟹。这看起来可能很奇怪或不稳,但这是飞行员需要学习的机动动作。

“专业飞行员在这方面做得相当好,”考克斯说。“这是人类比机器更擅长的技能——大多数自动驾驶仪的侧风限制比人类飞行员低得多。”

与此同时,操纵杆后面的人类还会根据阵风调整发动机的功率。“如果你失去任何空速,你真的想把它找回来,”考克斯说。“这就是为什么在这些有阵风的情况下你会听到动力时而增大时而减小。”

在某些情况下——比如那架巨大的 A380——飞行员会进行侧风定速,然后在飞机仍然歪斜时放下后轮,然后将机头摆直。这会对机轮施加横向应力:一种“侧载”。

“起落架的设计允许承受相当大的侧载,当飞机着陆时,飞机的动量——它非常接近中心线——会很快使飞机与跑道对齐,”考克斯说。

飞行员拥有的另一种技术叫做侧滑(side slip),它有其自身的优点,但对于那些理所当然地希望飞机保持水平的乘客来说,乘坐体验可能不会很好。飞机将直线指向跑道——而不是侧风定速——飞行员会降低上风侧的机翼,使飞机倾斜迎风。着陆时,上风侧的机轮会比下风侧的机轮先着地。机轮上没有侧载,因为轮胎的旋转方向与飞机行驶方向一致。理查德·P·安德森(Richard P. Anderson),一位飞行员和艾姆布里-里德尔航空大学航空航天工程教授说:“从飞行动力学的角度来看,这是很棒的。”

说到这里,今天的直播让我笑得前仰后合!😂 #StormCaira pic.twitter.com/wAGsiYhBDQ

— JS ✈️ (@steerwithmyrear) 2020 年 2 月 9 日

但是,虽然侧风定速能使飞机客舱与地面保持水平——安德森指出,乘客的饮料不会左右晃动——而侧滑则使整个飞机倾斜。“如果你是一名乘客,你会感觉被推向飞机侧壁,”他说。“乘客非常讨厌这一点。”

在实际情况下,飞行员通常会将侧风定速与侧滑结合使用。飞机以侧风定速进近,然后在最后一刻通过快速的侧滑来调整航向,降低上风侧机翼,同时使飞机对齐。考克斯,他驾驶过 737,就执行过这种机动。“你从中风定速中解脱出来,然后一次性将上风侧起落架放到地面上,”他回忆道。“没有多少容错空间。”

但并非所有飞机都适合侧滑。考克斯说,像 A380 这样的大型飞机的飞行员可能会避免在接近地面时进行这种倾斜,以防止飞机上风侧最外侧的发动机有可能撞到停机坪。值得注意的是,据报道,这次 A380 的着陆受到了批评——毕竟,飞行员可以选择放弃着陆并重试,而不是冒险进行如此戏剧性的操作。

事实上,并非所有进近都能成功着陆。如果飞行员不喜欢他们的对准方式,他们会进行重飞(go-around)——这是一种平淡无奇的航空机动,飞行员决定不强行完成一次糟糕的进近,而是重新尝试。我曾经在 F-16 上经历过一次,但这种情况也发生在商业航班上

即使采取了这些精心练习的技术,在高风中的目标也不一定是为了轻柔地将飞机放下——飞行员称之为“打蜡”(greaser)的动作。飞行员的目标是将起落架牢牢地放在跑道上并保持在那里,防止飞机被风吹跑。

“你希望有一个坚实的接地,”考克斯说。“你希望起落架能稳稳地落在地上。”

除了商业航空领域,不同的飞机拥有各种类型的起落架,这会影响它们在着陆时的容错性。例如,737 采用三轮式起落架——机翼两侧各一套轮子,前面一套。但并非所有飞机都采用这种配置。其他较老的飞机,如 T-6 或 DC-3,被称为尾轮飞机:与商业飞机不同,它们在停在停机坪上时,机身与地面并不平行,而且后面只有一个轮子。安德森(Embry-Riddle 的)说,由于这些飞机的起落架配置,如果飞行员没有正确对准就放下,它们将非常难以容忍。你不希望在侧风定速时着陆尾轮飞机。着陆后,飞机可能会发生“地面打转”(ground loop),这很糟糕——飞机急转弯,旋转,其中一个机翼可能会撞到地面。

现代商业飞机——采用更稳定的起落架设置的机头轮飞机——在着陆时比老式的尾轮飞机更加宽容。

最终,即使今天的商用飞机在着陆时比老式的尾轮飞机更坚固,但在强侧风中将它们停在地面上,考克斯说,这是飞行员可能会“高度警惕”的动作。“这是一种非常令人满意的心情,”他补充道,“因为你已经能够运用多年的经验磨练出的高超技能,成功地将飞机安全地降落在地面上。”而乘客,则可能感到更多的是如释重负,而不是满意。

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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