從一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)看波音737與空客320的差異

1、自從波音737MAX飛機(jī)被停飛后，業(yè)內(nèi)開始重新審視MAX機(jī)型的操縱系統(tǒng)。前幾天在群中有網(wǎng)友提到了一個(gè)稱作LAM（著陸姿態(tài)調(diào)節(jié)器landing attitude modifier）的系統(tǒng)。筆者突發(fā)奇想，如果將不同機(jī)型置于同一個(gè)飛行條件下進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，或許會(huì)有非常有趣的結(jié)果。筆者沒(méi)有飛過(guò)A320和B737MAX機(jī)型。文中涉及到兩種機(jī)型的功能均源自機(jī)型手冊(cè)。如果有錯(cuò)誤還望各位不吝賜教。（一）著陸頂風(fēng)切變的影響對(duì)于著陸過(guò)程中的頂順風(fēng)切變問(wèn)題，筆者已經(jīng)在著陸“隱形殺手”五邊頂順風(fēng)切變一文中做過(guò)詳細(xì)的介紹，此處不再累述。本文假設(shè)B737NG、B737MAX和A320飛機(jī)在五邊進(jìn)入相同的頂風(fēng)切變，借此比較三

2、種機(jī)型的技術(shù)特點(diǎn)。（1）飛機(jī)進(jìn)近速度140節(jié)。（2）空中2000ft頂風(fēng)分量10kt。（3）空中1000ft頂風(fēng)分量30kt。（4）500ft至地面頂風(fēng)分量10kt。（二）著陸頂風(fēng)修正原則（1）波音737NG使用自動(dòng)油門時(shí)，將指令速度調(diào)到VREF 5 節(jié)。自動(dòng)油門接通時(shí)，有足夠的風(fēng)和陣風(fēng)保護(hù)，因?yàn)樽詣?dòng)油門的設(shè)計(jì)是在空速掉到指令速度以下時(shí)會(huì)快速調(diào)整推力，當(dāng)空速超過(guò)指令速度時(shí)，會(huì)緩慢減小推力。在顛簸天氣，平均推力將比需要的推力大以保持指令速度。結(jié)果是平均速度超過(guò)指令速度。如果自動(dòng)油門斷開，或者計(jì)劃在著陸前斷開，進(jìn)近速度修正的推薦方法是：在基準(zhǔn)速度上，加上1/2 報(bào)告的穩(wěn)定的頂風(fēng)分量，再加上高于穩(wěn)定

3、風(fēng)的全陣風(fēng)增量。最小指令速度設(shè)置為VREF 5 節(jié)。1/2 的報(bào)告穩(wěn)定頂風(fēng)分量估算方法為：正頂風(fēng)為50%，45 度側(cè)風(fēng)為 35%，正側(cè)風(fēng)為零，它們之間的風(fēng)可用插入法來(lái)計(jì)算。風(fēng)修正時(shí)，最大進(jìn)近速度不超過(guò)VREF 20 節(jié)，或著陸襟翼標(biāo)牌速度減5節(jié)，以較低的為準(zhǔn)。該技巧提供足夠的低速機(jī)動(dòng)能力，并減小襟翼卸載的可能性。737 NG機(jī)組訓(xùn)練手冊(cè)B737NG機(jī)型的風(fēng)修正規(guī)則有兩個(gè)特點(diǎn)：第一，僅適用于人工著陸。第二，基于塔臺(tái)報(bào)告的地面風(fēng)計(jì)算，對(duì)于空中的陣風(fēng)變化并無(wú)修正。也就是說(shuō)，如果遇到五邊頂順風(fēng)切變現(xiàn)象，B737NG飛機(jī)要求機(jī)組或A/P“死追”目標(biāo)空速。（2）波音737MAX做風(fēng)修正時(shí)，最大進(jìn)近速度不超

4、過(guò)VREF 15 節(jié)，或著陸襟翼標(biāo)牌速度減5 節(jié)，以較低的為準(zhǔn)。該技巧提供足夠的低速機(jī)動(dòng)能力，并減小襟翼卸載的可能性。737 NG/MAX機(jī)組訓(xùn)練手冊(cè)本在著陸風(fēng)修正規(guī)則上，B737MAX機(jī)型將修正上限減小了5節(jié)，其他則與B737NG全無(wú)二致。這里我們需要著重介紹的是B737MAX機(jī)型新增加的著陸姿態(tài)調(diào)節(jié)器（landing attitude modifier 簡(jiǎn)稱LAM）。The landing attitude modifier (LAM) system performs two functions.The first LAM function applies when the flaps a

5、re in the 30 or 40 unit position. The LAM system use the flight spoilers to keep the nose landing gear contact. The LAM system equally deploys flight spoilers on approach.This will decrease lift and make the airplane use a higher angle of attack.The spoiler position depends on the approach speed. Mo

6、vement starts at approximately 10 knots above VREF.The second LAM function applies when flaps are positions 15 through 30units and the throttles are near the idle position. This function also equally deploys flight spoilers, to give more drag to keep glide slope capture capacity.B737MAX系統(tǒng)描述（SDS）LAM有

7、兩項(xiàng)功能，這里我們著重介紹第一項(xiàng)功能。當(dāng)襟翼在30或40位置時(shí)，如果空速超過(guò)“VREF 10kt”，LAM會(huì)自動(dòng)升起飛行擾流板?？账倨x越大，擾流板升起的角度也越大。該功能可以破話機(jī)翼升力，意在促使機(jī)組以更大的姿態(tài)維持下滑線。當(dāng)高度低于100ft或空速小于60kt時(shí)，LAM功能被抑制。（3）空客320A320飛機(jī)具備“最小地速保護(hù)”功能。這一功能通過(guò)進(jìn)近過(guò)程中實(shí)時(shí)的表速調(diào)整實(shí)現(xiàn)。塔臺(tái)向A320機(jī)組通報(bào)地面風(fēng)向/風(fēng)速。機(jī)組將數(shù)據(jù)輸入MCDU中。系統(tǒng)遵循“VAPP = VLS 5 塔臺(tái)頂風(fēng)分量的1/3”的規(guī)則計(jì)算進(jìn)近速度。在五邊進(jìn)近過(guò)程中，如果頂風(fēng)分量超過(guò)MCDU輸入的數(shù)值，則FMGS自動(dòng)上調(diào)目標(biāo)

8、空速。（四）五邊頂風(fēng)切變（1）B737NG飛機(jī)B737NG飛機(jī)基本上沿襲了傳統(tǒng)飛機(jī)的特性，操作復(fù)雜但“以人為尊”，可控性強(qiáng)。自動(dòng)油門接通狀態(tài)下，A/T會(huì)收油門“死追”140kt目標(biāo)空速。如果空速增幅較大，A/T會(huì)快速收油門至慢車。但與飛行員主動(dòng)加油門增速不同，頂風(fēng)激增導(dǎo)致的表速上漲，只是“一過(guò)性”的假象。飛機(jī)并沒(méi)有因此“飛”地更快。恰恰相反，地速持續(xù)減小，預(yù)示著動(dòng)能快速損失。待飛機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定的頂風(fēng)氣團(tuán)后，“小地速 小基準(zhǔn)下降率 小油門”會(huì)導(dǎo)致空速快速減小，進(jìn)而刺激A/T大幅度增加推力。這種油門大幅度、快速收加的現(xiàn)象俗稱“拉風(fēng)箱”。除了空速波動(dòng)外，受發(fā)動(dòng)機(jī)翼下吊掛布局的影響，它還會(huì)造成俯仰姿態(tài)的起

9、伏變化。所以，通常此時(shí)B737NG飛行員會(huì)斷開A/P和A/T，改用人工操縱。在頂風(fēng)激增階段，將推力減小至45-50%N1左右（推力過(guò)小會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)加速性遲緩），容忍空速適度上漲。待頂風(fēng)穩(wěn)定后，之前上漲的空速會(huì)抵消一部分減速趨勢(shì)，然后機(jī)組按需增加推力。在下一階段的頂風(fēng)消失過(guò)程中，機(jī)組也可以人工操縱油門預(yù)見(jiàn)性的增加推力，減小空速下降的幅度和速率?？偟膩?lái)講，B737NG就像是單反相機(jī)，對(duì)初學(xué)者非常不友好，但讓老鳥們愛(ài)不釋手。每逢春秋兩季大風(fēng)沙塵來(lái)臨，在跑道頭看著737一架接著一架落地，320一架跟著一架復(fù)飛，“健身房”家的飛行員都會(huì)面露蒙娜麗莎式的微笑，然后風(fēng)輕云淡的念叨一句：“吃飯有桌子了不起?。?/p>

10、”（2）A320飛機(jī)A320飛機(jī)FMGS按照機(jī)組輸入的地面風(fēng)計(jì)算進(jìn)近速度（此處假定地面頂風(fēng)10節(jié)VAPP為140kt）。當(dāng)五邊遭遇30kt頂風(fēng)時(shí)，A320的FMGS會(huì)自動(dòng)上調(diào)目標(biāo)速度至140kt（VAPP 頂風(fēng)增量）。除了頂風(fēng)激增帶來(lái)一定程度空速上漲，自動(dòng)油門還會(huì)增加推力，以保持穩(wěn)定的160kt空速。該設(shè)計(jì)意在保持較為穩(wěn)定的地速，減小飛機(jī)動(dòng)能損失。飛機(jī)保持“大表速 大推力 高動(dòng)能（地速）”的狀態(tài)進(jìn)入強(qiáng)頂風(fēng)穩(wěn)定階段，無(wú)疑會(huì)更為主動(dòng)。有之前的160kt表速兜底，強(qiáng)頂風(fēng)消失階段的表速下降趨勢(shì)，不會(huì)對(duì)飛機(jī)的機(jī)動(dòng)余度造成損害。待頂風(fēng)重新穩(wěn)定在10kt時(shí)，F(xiàn)MGS會(huì)重新將目標(biāo)速度調(diào)回140kt。如果說(shuō)B7

11、37NG是單反的話，那A320就是傻瓜相機(jī)。但航班實(shí)踐證明，當(dāng)面對(duì)某些極限氣象條件時(shí)，“傻瓜相機(jī)”并不比“單反相機(jī)”更好用。（3）B737MAX飛機(jī)與B737NG相同，B737MAX遭遇強(qiáng)頂風(fēng)時(shí)A/T也會(huì)收油門減速。如果表速超過(guò)VREF 10kt的話，LAM還會(huì)將飛行擾流板升起一定角度。如果機(jī)組采取在B737NG機(jī)型慣用的策略，斷開A/T，保持高于慢車的較小推力，容許表速適當(dāng)上漲，反而可能弄巧成拙。因?yàn)楸硭俪^(guò)“VREF 10kt”越多，LAM升起飛行擾流板的角度就越大。按照波音的設(shè)計(jì)，LAM對(duì)升力的破壞強(qiáng)于表速增加對(duì)升力的貢獻(xiàn)，機(jī)組必須同步增加姿態(tài)方可平衡二者間的“此消彼長(zhǎng)”。如果機(jī)組仍然遵

12、循B737NG的飛行習(xí)慣，可能會(huì)帶著“表速略大 大迎角 小地速 小基準(zhǔn)下降率 小油門 飛行擾流板升起”的復(fù)雜狀態(tài)，去面對(duì)強(qiáng)頂風(fēng)穩(wěn)定后的減速趨勢(shì)，甚至于再下一個(gè)階段頂風(fēng)消失時(shí)減速趨勢(shì)。與其如此，還不如模仿自動(dòng)油門的“拉風(fēng)箱”飛法，快速且大幅度的改變推力，死追140kt目標(biāo)空速，確保其不超過(guò)VREF 10kt，以避免LAM介入其中。好了，我們最后來(lái)歸納一下，當(dāng)飛機(jī)在五邊遭遇強(qiáng)頂風(fēng)時(shí)：（1）B737NG飛機(jī)會(huì)收油門保持140kt目標(biāo)空速。機(jī)組可以人工干預(yù)收油門的幅度，以減小后續(xù)飛行參數(shù)波動(dòng)。（2）A320飛機(jī)會(huì)加油門保持160kt的新目標(biāo)速度，機(jī)組無(wú)法干預(yù)這一過(guò)程。（3）B737MAX飛機(jī)會(huì)收油門，

13、并可能升起一定角度的飛行擾流板。機(jī)組如果人工干預(yù)收油門幅度，則LAM會(huì)放出更大角度的飛行擾流板。完全相同的氣象條件，完全相同的飛行參數(shù)，完全相反處置方法，多么有趣的機(jī)型對(duì)比。細(xì)心的讀者可能已經(jīng)看出來(lái)了。B737NG的人工修正技巧，與A320的自動(dòng)修正功能有著異曲同工之妙。二者都在利用表速作為“能量海綿”，平衡頂風(fēng)切變前后的狀態(tài)變化。而在B737MAX機(jī)型上，由于LAM功能的介入，這種飛行方法基本不具備可操作性了。如此重要的一種抗陣風(fēng)能力被B737MAX“閹割”掉，究竟是出于何種考慮？筆者會(huì)在番外篇中介紹,說(shuō)來(lái)也真是讓人哭笑不得了。番外篇 蒸汽朋克的“破壁人”作為一個(gè)科幻電影迷，“蒸汽朋克”題材

14、是筆者的最愛(ài)。所謂“蒸汽朋克”(Steampunk)，通常是以19世紀(jì)工業(yè)革命時(shí)期為背景，將蒸汽機(jī)時(shí)代的機(jī)械技術(shù)擴(kuò)展到極致。用活塞、曲軸、凸輪、齒輪、鋼索搖臂等等構(gòu)建出一個(gè)不亞于數(shù)字科技的文明社會(huì)。動(dòng)畫巨著天空之城、肖恩康納利主演的電影非凡紳士聯(lián)盟都是這一題材的翹楚?！罢羝罂恕钡镊攘υ谟?，帶給人無(wú)限的遐想和迷思電子化、數(shù)字化是否是人類發(fā)展的必然選擇？人類是否可以通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)無(wú)限繁復(fù)的疊加，構(gòu)建一個(gè)不亞于現(xiàn)在的高級(jí)文明？在B737MAX飛機(jī)MCAS系統(tǒng)為千夫所指的同一時(shí)間。同樣使用CFM LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)，而且風(fēng)扇尺寸更大的A320neo卻斬獲了史上最大訂單。這讓很多人想當(dāng)然的認(rèn)為，B737MA

15、X的空氣動(dòng)力性能遜于A320neo。這是不對(duì)的。如果把B737飛機(jī)的“鋼索 液壓助力”操縱機(jī)構(gòu)安裝在A320neo上面，后者恐怕連正常起飛都很難做到。因?yàn)锳320是“放寬的靜穩(wěn)定性氣動(dòng)布局”飛機(jī)，而B737是“靜穩(wěn)定氣動(dòng)布局”飛機(jī)。舉個(gè)不恰當(dāng)?shù)睦樱汛笮尚傻男∧X移植給人。人一定沒(méi)有大猩猩跑的歡實(shí)。但是，人就是人。人可以上天、入地、下海、翻跟頭、跨欄、耍雜技.而大猩猩只能在樹杈上吃香蕉。進(jìn)化的路，都是自己選的。作為B737MAX的主要賣點(diǎn)，CFM LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇尺寸較上一代CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)更大。B737MAX的主起落架高度過(guò)低，無(wú)法容納這個(gè)大尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)。最簡(jiǎn)單的解決方案，是增加主起落架

16、高度，以確保足夠的發(fā)動(dòng)機(jī)離地間隙。然而這意味著波音必須重新設(shè)計(jì)主起落架，增大主輪間距，重新設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)輪艙，重新設(shè)計(jì)翼根結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)大翼油箱等等.這不是波音希望看到的賬單。波音決定雙管齊下，一方面將發(fā)動(dòng)機(jī)前移，進(jìn)氣道入口上仰；另一方面增加前起落架高度，讓飛機(jī)在地面保持一定角度上仰角。第一項(xiàng)修改導(dǎo)致B737MAX在高迎角狀態(tài)下操縱品質(zhì)惡化。于是波音設(shè)計(jì)了“臭名昭著”的MCAS系統(tǒng)。再后面的事情，地球人都知道了。第二項(xiàng)修改同樣存在后遺癥。前起落架增高，導(dǎo)致B737MAX在地面始終處于一個(gè)“昂首”的姿態(tài)。（B737MAX服役之初，機(jī)務(wù)圈內(nèi)哀鴻一片。據(jù)說(shuō)身高低于1米80的機(jī)務(wù)，給B737MAX插耳機(jī)都需

17、要踩個(gè)板凳。）更危險(xiǎn)的是，如果飛機(jī)著陸的姿態(tài)過(guò)小，則存在“三點(diǎn)接地”甚至于“前輪先接地”的風(fēng)險(xiǎn)。于是波音針對(duì)該問(wèn)題設(shè)計(jì)了LAM系統(tǒng)。按照波音的設(shè)想：進(jìn)近空速偏大，就意味著進(jìn)近姿態(tài)偏小。當(dāng)LAM探測(cè)到空速超過(guò)VREF 10節(jié)后，會(huì)自動(dòng)升起一定角度的飛行擾流板。升力被破壞后，機(jī)組就會(huì)被迫增加姿態(tài)。這樣前輪的接地間隙不就有保障了么？但這又隨之產(chǎn)生了第三個(gè)問(wèn)題在B737CL和B737NG機(jī)型上，擾流板系統(tǒng)是由機(jī)械結(jié)構(gòu)控制的，無(wú)法隨著空速變化自動(dòng)調(diào)節(jié)角度。于是沿用了50多年的鋼索、滑輪、扇形盤、擾流板混合器被波音“揮淚”拆除。B737飛機(jī)演化史上第一個(gè)“電傳操縱系統(tǒng)”就這樣buling buling地誕生了電傳擾流板。值得關(guān)注的是，LAM和MCAS是波音針對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，在同一時(shí)間段