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水滑和侧风:我们推测的冲出跑道的原因

 2021-08-30 17:25:26 来源:民航资源网 作者:李瀚明  [投稿排行榜]

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      根据阿克苏温宿机场在客机落地前的18:00分发布的最近一份航空例行天气报告(METAR),阿克苏机场的气象条件为“METAR ZWAK 291000Z 33004MPS 280V020 9999 -TSRA FEW030CB SCT040 21/11 Q1011 BECMG TL1050 NSW=”。解读该表可以获得:

      风向:33004MPS 280V020:330度(西北风)4米每秒,在280(西风)到020(北风)之间变化;

      能见度:9999:即10公里以上;

      气候:-TSRA代表轻到中雷暴雨

      云象:FEW030CB代表有少量积雨云(CB、Cumulonimbus),云低高3000英尺;SCT040代表有稀疏的云,云低高4000英尺。

      气温:24/11代表气温24度、露点11度;

      气压:Q1011代表修正海压1011百帕斯卡;

      天气趋势:BECMG代表Becoming(即将),TL(Until)1050(UTC时间10:50,北京时间18:50),NSW代表没有显著的天气(no significant weather)。

      我们认为,这份METAR足以说明此次严重事故征候的原因——侧风+水滑。

      水滑

      机场、高速公路等的铺装路面,在下雨期间会形成一种特殊的现象——水滑。

      所谓水滑(Hydroplaning或Aquaplaning),是指轮胎在积水路面上滚动时,会使得积水在轮胎前方形成一层。

    来源:李瀚明

      可以看到,在轮胎前方积聚的水,会为轮胎带来一个斜向上的力。当这个斜向上的力的竖直分量刚好和轮胎承受的重力相同时,轮胎就不再对路面施加压力,形成“悬浮”的状态。

      由于轮胎漂浮在水膜上,没有对路面的压力,也就没有摩擦力了。在高速公路上经历过水滑的司机朋友可能知道,水滑时无论是刹车、油门还是转向都没有反应,只能等车辆重新恢复地面接触后才能控制汽车。飞行在这一情况时是同理的。

      水滑对着陆飞机的影响远大于高速公路——飞机接地时的时速可以高达200公里每小时,远高于大雨天气下高速公路的限速。因此,飞机对此毫无疑问更加敏感。同时,在跑道接地区(亦即“大白块”处),常年的降落瞬间冲击力会使得该处相较跑道其他地方更低,更容易形成积水层。因此,飞机可能在着陆接地瞬间就形成了水滑。

      之后,无论驾驶员怎么使用机轮刹车都很难获得响应。此时,唯一的减速方法可能是使用扰流板和推力反向器等辅助减速装置。

      侧风

      倘若当时是静风的话,推力反向器应该能够避免飞机冲出跑道——阿克苏机场的跑道有2400米长,而CRJ900不开反推在干燥跑道上只需要1600米即可降落。

      但是,当时阿克苏机场吹袭的侧风,进一步恶化了操作的复杂度。阿克苏机场有一条东西走向的跑道(跑道09/27)。18:00的气象报文显示机场正吹4米每秒的微风,风向在280度(西北)到20度(东北)方向变化。一张现场流出的照片显示,飞机最后停止位置位于跑道左侧,显示飞机在自东向西进近过程中受到了北风的影响。

      水滑的可怕之处在于,它影响物体的每一个控制面:除了影响机轮刹车的制动效果之外,转向手轮的转向效果也会受到影响。在水滑导致地面零摩擦力的情况下,侧风轻轻一吹确实就能将飞机吹出跑道。在这种情况下,飞行员无法使用转向手轮,必须使用方向舵调整机身姿态。

      训练和技术

      FAA和业界公司合作对飞行员提供免费的飞行安全培训中,对水滑有简要扼要的介绍:

      https://www.faasafety.gov/gslac/alc/course_content.aspx?cID=34&sID=171

      也提供了具体的建议:

      ·It is best to land on a grooved runway if available. 

      ·Touchdown speed should be as slow as safely possible.

      ·After the nosewheel is lowered to the runway, moderate braking should be applied.

      ·If hydroplaning is suspected, the nose should be raised and aerodynamic drag used to decelerate to a point where the brakes do become effective.

      ·Proper braking technique is essential. The brakes should be applied firmly until reaching a point just short of a skid. At the first sign of a skid, the pilot should release brake pressure and allow the wheels to spin up.

      ·Directional control should be maintained as far as possible with the rudder.

      ·Remember: In a crosswind, if hydroplaning should occur, the crosswind will cause the airplane to simultaneously weathervane into the wind as well as slide downwind.

      ·如果条件允许,最好降落在有凹槽的跑道上(注:凹槽可以储水、排水避免轮胎与跑道接触面上积水)。

      ·接地速度应尽可能安全地慢。

      ·前轮下降至跑道后,应适度制动。

      ·如果怀疑打滑,应抬高机头并使用气动阻力减速至刹车生效的程度。

      ·正确的制动技术是必不可少的。踩住刹车直到轮胎抱死打滑——当打滑时,放松刹车避免轮胎抱死。

      ·方向舵应尽量保持方向控制。

      ·请记住:在侧风中,如果发生滑水,侧风会导致飞机同时顺侧风滑行。

      但不是每位飞行员都熟悉这些遇上水滑时的标准作业流程。与常年经受暴雨侵袭的东部沿海地区不同,新疆地区的降水量很低——即使是阿克苏这一新疆最丰水的绿洲,八月份降水量也只有一厘米。

      这点看来,当事飞行员这次运气实在差到极点——常年在阿克苏工作的管制员、飞行员工作数十年,可能都遇不上一次水滑。摊上这种事情,真的是运气不佳啊。

      事实上,飞机可以选装一种特殊的机轮刹车——防滑刹车(Brake Anti-Skid System)。这套系统在汽车上广泛应用,名字公众非常熟悉——防抱死制动系统ABS(Anti-lock Brake System)。这套系统可以替代“踩住刹车直到轮胎抱死打滑——当打滑时,放松刹车避免轮胎抱死”的工作,从而降低飞行员应对水滑时的压力。

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