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航空知識-飛機起降之下降/進場/降落 (布丁魚)
 
(以上圖片來源:www.coobi.com.tw )

壹、下降/進場
飛機接近目的地時,由巡航高度開始漸漸減少其飛行高度,最後到達進場高度或指示其空中待命的空域為止,這飛行階段稱為下降(Descent)。由開始操作準備降落機場,到到達跑道端(Runway End)上空50ft(15m)之高度的飛航階段,則稱為進場(Approach)或降落進場(Landing Approach)。

下降的方式有高速下降及低速下降兩種。前者著眼於縮短飛行時間而非節省燃油,而且是在無亂流的狀態下下降,其速度接近最大運用界限速度(Vmo)。後者是計劃上重視續航性或適用於亂流中的下降,其速度比前者慢約50~70kt(92.6~129.6km/h)。

現在飛機大多使用儀表飛航(IFR,Instrument Flight Rule)的方式,在儀器飛航下的進場方式,有儀器進場,在天氣良好時的目視進場,及視認進場。儀器進場再進而分成精密進場(Precision Approach)與非精密進場(Non-Precision Approach),前者依靠航線(Course)與滑降線(Glide Path)之資料,對向降落地點,以一定滑降腳進場,如以儀器降落系統(ILS)進場就是。後者只靠儀表取得方位或位置的資料,如以特高頻多向導航台(VOR)或特高頻多向導航台/測距儀(VOR/DEM)系統導引進場。

相對於儀表進場,目視進場(Contact Approach)通常是在沒有設置進場雷達的機場進行,不依靠進場開始點以後之全部儀器進場或部份儀器進場,而採取一面確認機場,一面進場的方式。另外,視認進場(Visual Approach)是在進場雷達管制下,一面確認機場,一面進場的方式。儀表進場分成初期進場(Initial Approach)、中期進場(Intermediate Approach)及最終進場(Final Approach)三階段。其中,中期進場有時也以在待命航道上盤旋等待進場的方式,稱為盤旋進場(Circling Approach)。相對於此,若飛機不進行盤旋,而直接進入最終進場的方式,則稱為直線進場(Straight-In Approach)。而依進場方式情況的不同,有時也省略初期進場及中期進場。

一、下降速度
下降速度(Descending Speed)是飛機在沿著飛行路徑,下降飛行高度時的速度,依照下降方式的不同,其飛行速度各有所規定。

二、下降率
飛機下降的程度,也就是單位時間內下降的高度。單位以每分鐘計算,也就是ft/min或m/min。噴射飛機的空速大,比起螺旋槳飛機的下降率(Rate of Descent)也較大,因此可在高巡航高度進行短時間內下降。噴射飛機通常在慢車(Idling)速度或相近速度下下降,螺旋槳飛機一般的燃油消耗量少,為縮短飛行時間,在大部份馬力(Partial Power)下高速下降,但若下降率太大,機艙內的氣壓會顯著變化,使乘員覺得不適,因此飛行中實際上大多避免不必要的增大下降率。

此外,下降率又稱為下沉率(Sink Rate)或下沉速度(Sinking Speed)。這些名稱間並無明確的區別,但在無動力的滑翔機時,就使用下沉速度。而有動力系統的飛機就使用下降率或下沉率。另者,一般飛機在接近地面時用下沉率,其他的時間使用下沉率。下沉率一般以每秒下降的高度計算,也就是以ft/sec或m/sec為單位。

三、緊急下降
飛機在高高度飛行中,若遇到機體結構部份受損,或機艙加壓系統發生故障,而無法維持機艙艙壓,或發生激烈的艙內減壓(Decompression)現象時,為確保乘員安全,須迅速將飛機下降到安全高度不可,故謂之緊急下降(Emergency Descent)。此時可將發動機推力縮小,及操作減速板(Speed Brake),使飛機能儘速下降。

四、空中待命
飛機有可能在到達目的地上空時,由於天候或航管(ATC)因素,在指定空域等待降落。由於飛機裝載燃油有限,一般希望以最適合的飛行速度,而且能停留空中最長的情形下於空中待命(Holding)。但以噴射飛機而言,大多不選擇升阻比最大的航速飛行,而採失速速度(Vs)再加上規定的航速來飛行。

貳、降落
所謂降落(Landing)就是指飛機飛進機場,將襟翼放到降落型態的位置,並放下起落架,一邊維持2.5~3∘的進入角,以規定的航速飛到跑道端上方50ft(15m)之高度,將機首拉高以減低下沉速度,降落,到完全停機為止,一連串的操作與機體運動。為確保降落的安全,對這段期間的性能與起飛時相同,設有種種限制。作為表示飛機性能的要素,降落性能的良窳對這架飛機的評價關係重大。降落性能與起飛性能相同,有些性質與巡航性能相反,兩者兼顧極為困難。

有關降落的性能中,對當時的重量(降落重量)下的降落進入速度、降落距離,及降落必要的跑道長度、觸地重飛,及在繞場重飛時的爬升性能,都有其規定。此外,有關降落操作之進場高度、最低氣象條件、決定高度、低速時的操縱性也要考慮。

飛機一旦開始進入進場狀態,若判斷機場跑道的情形或飛機的狀況不適合降落,就要考慮進行觸地重飛或繞場重飛。在此情形下,若是螺旋槳飛機因螺旋槳所產生氣流之故,比較能在短時間內增加升力,而噴射飛機要增加升力,就必須將飛機加速或增大攻角。因此,噴射飛機要進行觸地重飛時,需將高度損失降到最低,拉操縱桿增加攻角以增加升力。同時,以增加推力來保持航速。另外,近年來為減少機場附近噪音的影響,降低噪音的進場方式已定型化。

一、降落速度
降落速度(Landing Speed)即為飛機由開始進入降落、到觸地間速度的總稱。包含進場操作速度(Maneuvering Speed)、進場速度(Approach Speed)、跑道端速度(Threshold Speed)及觸地速度。民航法規規定的速度,只有降落進場速度。規定上在降落面上空50ft(15m)的高度上,以降落形態的失速速度(Vs)的1.3倍以上速度通過。到此為止的速度,全部以降落進場速度為基準,依照襟翼的放下角度及起落架放下的狀態來決定。然而,不論是那一項,多針對失速考慮到充裕時間與飛機操縱性能來決定。此外,一般在降落速度和觸地速度常相互混淆。

1.觸地速度
所謂觸地速度(Touch-Down Speed)即飛機在降落時,輪胎接觸到地面時的速度。民航機對此像速度上並無規定。飛機以降落進場速度通過跑道端上空50ft(15m)的高度,到觸地為止,降低發動機推力,拉高機首減速,普通的觸地速度約為失速速度的1.25倍。此外,觸地前的下沉率與降落時的條件有關,大約在2~4ft/sec(約1m/sec)。

二、決定高度
決定高度(D/H,Decision Height)是只飛機依儀降系統採取精密進場動作時,於降落過程中,飛行員決定是否繼續進場或放棄降落,採取繞場重飛的決定高度。該高度是由機場支援降落的助航設施狀況、飛機的相關設備、飛行員的判斷及航空公司的方針來決定。如有儀降系統時,D/H標準為200ft(60m)。

三、降落距離
降落距離(Landing Distance)是指飛機通過跑道端上方50ft(15m)高度之地點,以正常進場拉高機首,機輪觸地後到停止滾行的水平距離。飛機以失速速度(Vs)的1.3倍的速度,通過跑道端上方50ft(15m)高度後,向著由跑道端算起1000ft(300m)前方的地點(有觸地點標示),略為拉高機首落地,在飛機觸地之前,發動機設定在慢車,先讓主輪觸地後緊接著鼻輪觸地,啟動發動機反推力、輪胎煞車、操縱擾流板(一般是自動開啟)等一連串的減速動作。

法規上降落距離的計算,不包含發動機反推力或螺旋槳飛機的螺距改變(反槳)的效果在內。但實際的降落是包含使用這些系統,由這些系統的操作,來給與縮短降落距離的充裕性。發動機反推力的使用具有縮短降落距離的效果,在乾跑道上為6~10%,濕跑道上為17~24%,冰雪路面為25~30%,跑道越容易滑其效果越佳。

降落後馬上操作發動機反推力系統,但在完全獲得反推力之前約慢數秒,這段時間要操作輪胎煞車。噴射飛機都裝有性能優良的輪胎防滑(Anti-Skid)系統,能發揮縮短降落距離的效果。因此,萬一防滑系統故障時,要考慮降落距離可能會大幅延長。另外,若有裝置自動煞車系統,飛行員只要專注於維持機身的方向即可,特別在容易滑溜的跑道時,有助於提高其安全性。

1.降落必要跑道長度
降落距離可由飛機製造商的實機測試或計算資料上獲得,但實際之飛航,應視飛機本身的情況、跑道鋪面的情況或飛行員降落的操作等,未必一定與測試的結果完全一致。因此用降落距離來表示性能時,依條件的不同,在所指示的降落距離內,飛機也可能無法完全停住。

所以,民航機使用降落必要跑道長度(Required Landing Field Length),來表示其性能。這就是降落距離乘上一個安全係數。能使用的跑道長度比降落必要跑道長度來得短時,設法讓跑道長度與降落必要跑道長度相等,若還更短時,就要減輕飛機的降落重量不可。

還有,民航機的降落必要跑道長度,規定在乾的跑道鋪面為降落距離的1/0.6(約1.67倍)。另有規定在潮溼或易滑的跑道鋪面上時,更要再乘以1.15倍,也就是降落距離的1.15×1/0.6(約1.92倍),這就是考慮到實際飛航實須確保安全。但是,冬季有冰雪的跑道非常滑溜,而飛機的輪胎煞車效果也會下降。因此,不只降落,包括起飛時的停止加速在內,為飛航安全,對重量和側風限制皆相當嚴格。

2.側風降落
側風降落(Cross-Wind Landing)是指飛機在跑道方位以外的來風時降落。此時,飛機為抵抗側風,必須在跑道中心線的延伸方向飛行不可。這種飛航方式中有保持機翼水平,而將機首對上來風方向的偏航(Crab)及機翼與來風方向呈傾斜角度,一面橫滑,一面將機首正對跑道的偏滑(Slip)方式。通常,在高高度時採用偏航,到觸地之前改採非偏航(De-Crab)方式將機首正對跑道,由來風側的輪胎先行觸地的方式。

在安全上,側風的大小有其限度。以鄰國日本的規定,在乾跑道時為25kt,依照鋪面滑溜程度限制值就越小,而製造商的測試值,比該數值還大(波音747-400為30kt)。當然,並非該數值才能安全降落,通常航空公司所規定比該數值略小。世界主要的機場,除正常使用的跑道外,普通都一併設有側風用跑道,但在強烈側風下飛機則不起降。

3.觸地重飛
觸地重飛(Touch and Go)為飛機起降訓練的一個項目。飛機在跑道落地,減速到某速度後,將襟翼放下到起飛位置,同時增加推力再度起飛。

4.繞場重飛
繞場重飛(Go Around)為飛機準備降落之際,在決定高度時若能確認跑道,就繼續進場準備降落。但在決定高度以下降落時,發現跑道上有障礙物,或判斷與前一架飛機的距離不足時,就不降落並立即爬升,進入繞場航道重新再次降落。

5.取消進場
取消進場(Missed Approach)與前項相同,飛機為要降落開始進場下降,遇到氣象條件不良(如機場上空降下大雨)時,在決定高度當下無法確認跑道,飛機馬上依航管指示爬升,進入待命航道等待再次進場。

 
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