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作者:KP 桑吉夫·库马尔
本文探讨了军用/民用飞机在 A 类认证方面的差异,以及为什么军用飞行员如果能更好地了解 A 类认证,那么在起飞和着陆过程中遇到动力失效时将会受益匪浅。
2003 年 8 月 11 日是印度海上石油工业史上黑暗的一天。一架由国有石油天然气公司(ONGC)从私营航空公司 Mesco Airlines 租用的米-172 直升机,从朱胡直升机基地起飞执行海上作业人员轮换任务。这架载有 25 名乘客和 4 名机组人员的直升机从 ONGC 钻井船“萨加尔·基兰”号起飞后不久坠入大海,机上 27 人遇难。事故报告并未公开,但航空安全网(Aviation Safety Network)的事故记录中提到了脚蹬调节问题和“不当的起飞技术”:
“脚蹬控制调节不当,与在当时的风况下从直升机甲板起飞时采用的不当技术,共同导致起飞后失去方向控制和升力。”
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一架印度空军的米-17 V5 直升机正在准备飞行。
大约 8 年后,2011 年 4 月 19 日,帕万汉斯有限公司(Pawan Hans Ltd.)在印度东北部的古瓦哈提-达旺航线上运营一架米-172 直升机。在接近达旺高海拔停机坪的最后进近阶段,这架载有 4 名机组人员和 19 名乘客的直升机下降到机坪下方,撞击到混凝土边缘,翻倒并起火。机上 19 人丧生。调查排除了任何机械故障或动力损失的可能性。事故原因是该直升机在执行一项需要 A 类认证直升机的合同时超载了。(详情请阅读)
这两起米-172 直升机事故共造成 46 人死亡,在印度所有民用直升机事故中位居前茅。可以合理推断,从这些事故中吸取的教训已经传达给了印度武装部队,特别是印度空军 - 印度最大的米里系列直升机运营商。
这两起事故之间有一项重要变化。2003 年事故后,印度所有海上直升机作业都升级为性能等级 1 (PC1)。根据 EASA CS-29.1 (c) 的规定:“最大重量超过 9,072 公斤(20,000 磅)且拥有 10 个或以上乘客座位的直升机,必须获得 A 类直升机的型号合格证。”
这涵盖了民用领域的大型直升机,例如米-172。
CS-29.1 (f) 规定:“最大重量为 9,072 公斤(20,000 磅)或以下且乘客座位数为 9 个或以下的直升机可获得 B 类直升机型号合格证。”
一般来说,A 类直升机具备在发动机失效时安全中断或继续飞行的能力。任何未获得 A 类认证的直升机都属于 B 类 - 这意味着它在发动机失效后无法保证继续飞行。这两类直升机的另一个显著区别是,B 类直升机参考高度-速度(HV)图来制定起飞剖面,而对于在 PC1 程序下运行的 A 类直升机,高度-速度图则不适用。
然而,这主要适用于民用认证。军方遵循的认证标准(例如国防标准、军用规范等)可能与相应的民用标准有所不同。军用直升机经常在符合“拥挤的不利环境”定义的停机坪和着陆区运行 - 但像 PC1、PC2、A 类和 B 类这样的术语在军用飞行员的词汇中并不常见。
另一个差距是:根据 EASA CS-29.87(b) 的规定,“对于不符合 A 类发动机隔离要求的单发或多发直升机,必须建立完全动力失效时的高度-速度包线。”虽然军用单发直升机遵循这一规定,但双发/多发军用直升机的高度-速度包线图通常只提供单发失效(OEI)的情况,而非完全动力失效的情况。
如今,民用领域的大多数现代化双发直升机 - 甚至包括轻型双发直升机 - 都由制造商认证为 A 类。然而,世界各国的军队尚未采用这种做法。这种认证和性能理解上的差距,导致军用飞行员在起飞或着陆时面临“中断还是继续起飞”的难题。
中断还是继续?
考虑以下示例:你驾驶一架重型直升机从短场地起飞。你的总重在规定的重量、高度和温度(WAT)限制范围内。起飞过程中,一台发动机失效。作为一名驾驶多用途直升机的军用飞行员,你会怎么做?
答案可能取决于直升机属于哪类 - 单发或双发/多发。对于单发直升机(性能等级 3),飞行任何阶段出现动力损失都意味着“迫降”。但对于双发直升机则不然。根据单发失效(OEI)发生的时机,有两种选择:中断起飞(RTO)或继续起飞(CTO)。因此,确定一个“决策点”至关重要。该决策点根据高度/速度明确定义。在 PC1 运行中,被称为起飞决策点(TDP)或着陆决策点(LDP)。在 PC2 运行中,相应的术语是起飞后定义点 (DPATO) 和着陆前定义点 (DPBL)。
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事故调查人员在事故分析期间勘察米-172 直升机的残骸。事故调查局照片
TDP 或 LDP 被定义为空间中的一个点,该点具有高度、速度、距着陆区的横向距离要求,或者这些参数的组合。它仅适用于在规定的 A 类程序范围内按指定剖面飞行的情况。如果没有原始设备制造商提供的此类数据或认证,试图模仿 A 类起飞或着陆可能会产生误导。
尽管在发生多起与直升机性能和认证标准相关的致命事故后,法规强制要求进行了一系列修改,但全球各国军队对 A 类认证仍然漠不关心,即使同等的民用型号已经在民用领域飞行。
民用与军用的分歧
每天至少有四种不同型号的直升机从朱胡直升机基地飞往孟买海上盆地油田 - 贝尔 412 EP、空客 AS365 N3“海豚”以及莱昂纳多公司的 AW139 和 AW169 ,它们均为 A 类认证直升机,因此,它们在所有海上起飞和降落时都必须遵循 PC1 规定。
在朱胡以南几英里处,坐落着印度海军的希克拉直升机基地(INS Shikra)。每天都有各种海军直升机从那里起飞,执行训练、救援和海上着舰任务。虽然所有海上民用直升机都按照 A 类运行,但军用直升机在飞行计划中勾选的是“目视飞行规则”(VFR)和“特殊军事行动”选项。大多数军用机组人员并不知道,他们驾驶的直升机实际上属于 B 类认证范围:其起降通常为 PC2(
原文如此)。即使他们驾驶的机型存在相应的民用认证型号,但大多数军用直升机飞行手册中却明显缺少所需的飞行程序、性能数据和飞行剖面。
民用航空是一个监管极其严格的行业,乘客安全至关重要。然而,军方的运作模式略有不同,其原则是“任务第一,保证安全”。在海军舰艇上执行飞行任务时,我们会在作战需要的框架内尽最大努力确保安全。的确,曾经有一段时间,军方的最佳实践被引入民用航空领域。如今,人们不禁要问,这种情况是否依然存在。
这并非对军用机组人员或他们的飞行方式发表评论。A 类法规包括认证、飞行剖面、限制、正常/非正常程序和性能数据,而这些数据可能完全不会出现在军用飞行手册中,仅仅是因为军方用户从未要求过。在一个竞争激烈且价格敏感的行业中,如果军方客户本身对此漠不关心,那么就不能指望任何原始设备制造商会主动去寻求 A 类认证。
然而,军事飞行通常包括在“不利”地形上空运送乘客。自印度独立以来,军用直升机一直被用于运送印度的政要和国家元首。时至今日,一些经过改装但未获得 A 类认证的米-17 V5 直升机仍在继续运送印度总理、总统和其他政府首脑。
展望未来,在制定通用直升机的技术规范时,或许应该考虑 A 类认证,或者将其作为机长可自行决定是否采用的选项。对于多用途直升机以及非客运/运兵专用直升机而言,了解 A 类程序将有助于军用飞行员更好地应对“中断还是继续”的难题。
起飞安全速度 (Vtoss) 的魔力
即使严格遵守 WAT 限制,直升机的起降剖面也会决定在关键动力装置失效时,你最终是坠入水中、迫降在甲板上,还是安全备降。在舰艇上作业时,这可能意味着意外迫降,或者以不受控制的惯性在狭小的甲板上惊险“着陆” - 两者都非常危险。然而,在我整个海军飞行员生涯中,我对 TDP、LDP、DPATO 和 DPBL 之类的术语要么一无所知,要么根本不在乎。
直升机飞行员,尤其是那些只驾驶过单发直升机的飞行员,很可能忽略了起飞安全速度(Vtoss)。它位于悬停速度和最小功率速度之间的区域。我们在进近和着陆过程中会短暂地经过这个速度范围;它可能接近高度-速度图上的拐点速度 - 但在 A 类直升机的飞行手册(RFM)中,该速度有单独的定义和说明。B 类直升机和单发直升机的飞行手册中可能没有包含此速度。
但 Vtoss 的重要性不容小觑。能否从单发失效或功率受限的情况下安全恢复,关键就在于此速度。如果飞行员在单发失效后选择继续起飞或中断后着陆,则在初始爬升段(通常为起飞表面以上 200 英尺 [约 60 米] ),必须以 Vtoss 进行,以获得最佳爬升梯度。这可能需要操纵增速至 Vtoss。在此阶段任何试图加速到最佳爬升率速度(Vy)的动作都会影响下降高度,从而使直升机与地面、水面或附近障碍物的净空不足。
一般来说,Vtoss 被定义为在关键发动机失效且其余发动机在批准限制内工作时,可以实现爬升的最小速度。
如果不了解“所需爬升性能”的含义,就无法理解 Vtoss 的重要性。对于民用认证而言,这意味着能够保持 100 英尺/分钟(30 米/分钟)的爬升率。但比爬升率更重要的是,Vtoss 定义了保持一定爬升梯度的能力,该梯度能够使直升机飞越障碍物。当然,在 Vy 速度下可以实现更高的爬升率,但在达到该速度的过程中,会损失高度,导致单发时初始爬升阶段的安全性降低。需要注意的是,爬升率和爬升梯度的分子相同 - 都是高度。然而,分母不同 - Vy 的分母是“单位时间”,而 Vtoss 的分母是“单位距离”。这种区别对于双发或多发直升机在单发失效后必须安全飞越障碍物的初始爬升阶段至关重要。
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一架隶属于 Pawan Hans 有限公司的空客 AS365 N3+ 直升机在印度海岸附近飞行。作为一架 A 类认证直升机,其所有海上起降作业都必须遵守 PC1。安东尼·佩奇照片
因此,在执行得当的“净空区域/跑道”PC1 起飞中,直升机在 TDP 时应该已达到 Vtoss。对于高架平台和地面机坪,TDP 的定义有所不同,主要取决于高度和“视景”。但如果在 TDP 后单发失效,首要措施是使直升机低头拉起或加速至 Vtoss,同时机组人员应努力恢复损失的旋翼转速。因此,继续起飞(CTO)被划分为若干“段”或“路径”,其中规定的高度和速度 - 共同构成“门限” - 成为关键因素。
在着陆进近时的相同速度称为 Vblss。根据着陆表面类型和单发失效位置,Vblss 将决定复飞以及安全爬升返回/备降以进行单发失效安全着陆的结果。
将 Vtoss 应用于其他操作
上述讨论主要针对双发/多发直升机。单发直升机始终按照性能等级 3 运行,这意味着在整个飞行包线内,一旦发动机失效,都需要迫降。那么,Vtoss 的适用性在哪里呢?回想一下你在单发机型上执行“大角度起飞”以避开起飞路径上障碍物的程序?你可能当时并不知道这就是 Vtoss,但你为了完成这个操作而达到的速度,正是单位距离内获得最大高度的速度 - 对于避开起飞路径上的树线或建筑物至关重要!奇怪的是,在军用直升机飞行员的世界里,航程速度、盘旋速度、冲刺速度等等都被过分强调 - 而 Vtoss 却被完全忽视了!
这不仅仅局限于起飞或 A 类运行。即使你是在功率受限的情况下进近,或因尾桨方向控制故障而执行滑跑着陆,或遇到任何其他功率受限的情况 - 在最后进近阶段,在确定能够进入着陆区之前,请延迟将速度减到 Vtoss 以下。低于此速度,反向指令区域会变得更为明显 - 在这个区域内,随着速度越来越慢,所需的功率会急剧增加。在任何功率受限的情况下,以不合适的高度进入该区域都可能导致各种麻烦。
作为一名军用飞行员,没有理由不了解你所处的性能等级。了解性能等级意味着做好准备,选择合适的起降剖面,从而提高安全着陆的几率。希望你永远不会遇到单发失效的情况,但在我看来,优秀的飞行员在无法回答“中断还是继续?”这个问题之前,绝不应该从悬停状态开始增速。
来源:Reject or Continue? Understanding Category A Performance. By KP Sanjeev Kumar. Vertical Mag,August 29 2022. 略有修改。非原文配图及视频来源于网络。
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