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航空小知识

雨天试飞那些事

时间:2021年08月18日   来源:微信@大飞机
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  一场大雨引发的空难

  1999年6月1日,美国航空1420号航班从达拉斯-沃斯堡国际机场飞往小石城机场,这架载有145人的客机还没有起飞从时刻表上就已经延误了,更不幸的是,一场雷暴也来到了小石城机场上空,气象预警显示雷暴风速达到28m/s,最大阵风达到44m/s,但是机组为了尽快着陆选择继续进近,飞机一头扎进雷暴中心,大雨导致能见度极差,着陆所用的第四跑道能见度甚至降低到1600ft,已低于2400ft的安全降落下限。

  在着陆时,飞机重重地砸在跑道上,尽管使用刹车和反推进行减速,飞机仍然冲出跑道,撞上一座钢制天桥后断裂成3截并起火。这场事故共造成11人丧生,109人受伤。

  事故调查显示,大雨伴随的低能见度和湿滑跑道是美航1420空难的直接推手。

  飞机在航线运营中,无法避免在雨天飞行,一款新设计的大型民用客机为验证降雨条件时各系统的性能,保证飞机在雨天的适航性,必须开展雨天试飞,下面我们就聊一聊雨天试飞那些事。

 

  为什么会下雨?

  生活中经常能碰到下雨,但是大多数人并不了解为什么会下雨。

  降雨有三要素:充足的水汽、气流上升达到过饱和状态、足够的凝结核。简而言之,需要在水汽充足的情况下,水汽通过凝结并抬升形成降雨。

  通常降雨可分为层状云降水和对流云降水。

  层状云降水与大尺度天气系统联系密切,比如冷暖气流交汇造成的降水,影响范围较大、持续时间长、雨量小。

  对流云降水形成机制为近地面层空气受热或高层空气强烈降温,促使低层空气上升,水汽冷却凝结,其特点是范围小、强度大、分布不均匀、持续时间短、随时间变化迅速,一般夏季酷热的午后易发生对流性降水。

  雨天试飞规定的“大雨”一般为对流云降水,强的对流将对飞行安全产生很大影响,在对流发展的积云阶段、成熟阶段和消散阶段会不时地伴有闪电、雷鸣、暴雨、大风、冰雹、积冰,严重时会伴有下击暴流、低空风切变等灾害性天气。

 

  降雨强度如何判断?

  形容降雨的词汇并不少,比如绵绵细雨、瓢泼大雨,可是雨下的多大应该要如何衡量?这就要用到降雨强度。

  目前世界上普遍采用3种降雨强度划分标准——GJB、WMO、民航气象地面观测规范,下表展示了小/中/大雨分别对应的降雨强度。

  降雨强度 GJB(mm/h) WMO(mm/h) 民航气象地面观测规范(mm/h)

  小雨 1~4 <2.5 <2.5

  中雨 4~15 2.5~10 2.5~8

  大雨 15~40 10~50 >8

  此外,民航气象地面观测对降雨强度还有定性的判断,可以通过眼看和耳听直接感受。

  小雨的雨滴清晰可辨,雨声细弱,水洼形成慢或不形成水洼;中雨的雨滴不易分辨,雨落成线,水洼形成较快;大雨的雨滴模糊成片,雨落如倾盆,雨声如擂鼓,水潭形成极快。

 

  雨天试飞怎么飞?

  CCAR 25.773(b)(1)(i)规定:

  “对于降水情况,飞机必须具有措施使风挡在降水过程中保持有一个清晰的部分,足以使两名驾驶员在飞机各种正常姿态下沿飞行航迹均有充分宽阔的视界。此措施必须设计成在下列情况中均有效,而无需机组成员不断关注:大雨、速度直至1.5VSR1、升力和阻力装置都收上”。

  通过对条款的解读,“飞机具有措施”表明飞机必须安装除雨系统,比如雨刷、排雨液等。“各种正常姿态下沿飞行航迹”指的是正常航线运营时的典型飞行剖面,即滑出、起飞、爬升、平飞、下降、进近到着陆。

  综合上述分析,提炼出雨天试飞方法为:大雨条件下,在一个飞行剖面内(平飞阶段速度需达1.5VSR1),机组按需使用雨刷并评述“外部视界、雨刷的功能和性能”。

  掌握方法并不意味着有雨就能开展试验,雨天试飞可能会遭遇这些场景:湿滑跑道、溅水、低能见、低云、雷暴大风结冰等极端气象。

  为确保试飞安全,雨天试飞前需要完成湿跑道/污染跑道试飞、湿跑道/污染跑道上的刹车试验、溅水试验、闪电防护试验。此外,飞机还需具备风挡除雨功能、防冰功能、气象雷达和仪表着陆等能力。

  万事俱备,只欠“东风”,“东风”就是“抓雨”环节——抓时间,抓地点,抓雨量。

  为抓到大雨,试验准备阶段要选取2个以上备选机场,根据一周气象预报决策转场哪个机场。转场至雨天试验机场后,气象工程师需在正式试验前一天发布机场次日分时段预报,包括机场雨情以及试飞日计划。

  试验当日,完成飞行前准备后就进入了漫长的“等雨”阶段,气象工程师通报分钟降雨量,同时监测云底高,能见度,风速风向,积雨云,浓积云情况。试验人员根据监测到的分钟级雨量判断是否满足试验标准。气象工程师根据预计大雨预计出现时刻协调机场申报起飞时间段,指挥员根据实时雨量、气象变化趋势及各项准备情况决策起飞,对流性降雨呈现局地性及时间短的特点,试验各环节需紧密相扣,起飞后还要根据气象变化决策下降及着陆时刻,一个完整试飞剖面结束,抓雨成功!

  试飞过程短短十几分钟,却牵动着每一名试验人员的心,这就是雨天试飞的魅力。

 

  如何降低雨天试飞的风险?

  大雨天伴随的低能见度、跑道湿滑以及下击暴流、低空风切变等恶劣天气,都是威胁试飞安全的因素。因此,雨天试飞需要制定详细的应对措施保障试飞安全。

  低能见度造成的视界不清晰、降雨造成的跑道湿滑等问题可能导致飞机偏离或冲出跑道。为防止此类问题发生,需要根据湿跑道刹车数据计算刹车停止距离和着陆距离,选择跑道长度足够的机场作为试验机场,同时增加前置滑行试验检查刹车、防滑、转弯纠偏、反推、雨刷,确保功能正常。

  对于下击暴流、低空风切变等恶劣气象,在试验前需要加强气象预报,预期有雷暴、短时大风等恶劣气象则不允许放飞,同时选取与试验机场处于不同天气系统下的净空条件良好的备降场。在试验过程中,加强地空协同,地面实时监控气象,如遇不利天气,地面需提醒机组尽快脱离不利天气环境。

  雨天试飞是新研飞机解除雨天飞行限制、全面验证降雨条件下飞机各系统功能、取得型号合格证不可缺少的试验,同时也是确保飞机能在雨天安全运营的重要前提条件。

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