PHAK 云端课堂 & 训练手记 | Flight Instrument (I)

生锈的手指、

经过两周的学习，相信大家已经对飞机上的六大仪表有所了解，今天带大家回顾一下飞机的皮托管、静压系统以及相关的仪表。同时简单介绍一下飞机座舱的电子显示器。



本期我们还邀请到了北航飞院 2016CFC模拟机实验室教员，中国南航飞行总队 B737现役飞行员，钮一夫师兄，分享他的飞行手记。



皮托静压系统（pitot-static System）

飞机上的六块仪表中有三块仪表依靠皮托静压系统工作，而飞行仪表是飞行员的感受器官。由此可见皮托静压系统的对于飞行活动的重要性。应此今天给大家介绍一下皮托静压系统。

The pitot­static system is a combined system that utilizes the static air pressure and the dynamic pressure due to the motion of the aircraft through the air. These combined pressures are utilized for the operation of the airspeed indicator (ASI), altimeter, and vertical speed indicator.
-Chaper 8,PHAK

Pitot-static System and instruments

皮托静压系统主要由由皮托管、静压源、备用静压源、加热器和管路组成。皮托静压系统能够感受相对于飞机外气体的静压于总压。可以说，没有皮托静压系统的正常运行，就没有空速表、高度表和垂直速度表的正确读数。所以飞行员要时刻注意皮托静压系统是否正确运作。

但是，皮托静压系统也免不了出现问题。堵塞是皮托静压系统最常见的问题。作为一名飞行员，只有在对故障了然于心时，才能在故障发生时轻松应对。下面我们就来介绍一下发生堵塞的常见情况。
堵塞（Blockage）

静压源堵塞

静压源堵塞会导致飞机进行垂直方向运动时皮托静压系统的静压力仍处于一个不变的值。因此，静压源堵塞对导致：

1.垂直速度表指示为零

2.高度表指示值不变

3.空速表指示不准确。在飞机爬升时，空速表读数偏小；在飞机下降时，空速表读数偏大。

皮托管堵塞

皮托管堵塞会影响总压的测量从而影响压力仪表的读数。但皮托管堵塞分为两种情况，它们导致的误差不同。这两种情况分别是：

1.皮托管部分堵塞（皮托管堵塞，但排气管畅通）

该类型堵塞影响了飞机对于总压的测量，把飞机外界的静压力当作总压力，从而影响结果是：

空速表读数为零；

升降速度表读数正常；

高度表读数正常；



2.皮托管完全堵塞（皮托管与排气管同时堵塞）

皮托管与排气管同时堵塞，导致总压的测量值不变。在飞行高度不变的情况下（静压不变），无论飞机加速或减速，空速表的读数都会保持在堵塞前一刻的数值不变。但如果飞机做爬升或下降，静压将会发生变化，因此总静压的压力差也会改变。爬升时，静压减小，空速表读数增大；下降时，静压增大，空速表读数减小。


空速表（Air speed indicator）

飞行员可以通过空速表时刻了解飞机的速度和飞行性能，从而保证飞机的安全飞行。其原理是利用总压（total pressure）与静压（static presure）差测得飞机的动压指示飞机空速。



Air speed indicator空速表标记（Air speed indicator Marking）

空速表有一套固定的颜色编码标记系统。这套系统让飞行员一眼就能快速确认各种重要的特定空速限制。对于这些限制，飞行员在进行飞行操纵时要特别注意：

白弧——襟翼操作范围。

白弧下限 VS0——着陆形态下的失速速度或最小稳定飞行速度。

白弧上限 VFE——襟翼放出时的最大速度。

绿弧——正常操作范围

绿弧上限 VN0——最大结构巡航速度

绿弧下限 VS1——特定构型下最小稳定飞行速度或失速速度

黄弧——警告区

红线 VNE——极限速度


升降速度表（Vertical - speed indicator）

升降速度表，有时称作垂直速度指示灯，用于指示飞机是否在爬升或者是下降，并且给出飞机的爬升与下降速度。该表的指示可以引导飞行员了解飞机的俯仰姿态。在仪表飞行时，飞行员可以通过观察升降速度表的指示保持飞机水平，从而保证飞行的安全。
升降速度表的原理

升降速度表内部的金属膜盒和气密壳都会受到来自静压系统的大气压力。而金属膜盒内的气流不受限制；气密壳内部的气体要流经限流孔，受到阻滞作用（metering action），从而导致气密壳内的压力变化存在延迟，产生了金属膜盒内外的压力差。升降速度表利用该压力差得出飞机的爬升或下降速率。



但是，当飞行员以一定迎角操纵飞机爬升或降落时，指针会存在一段延迟（lag）内指示爬升速率（延迟时长约为6-9s）。因为延迟在实际飞行中影响着飞行安全，所以有一部分飞机搭载有瞬时升降速率指示器（IVSI-Instantaneous Vertical Speed Indicator），可以几乎无延迟显示升降速率。



注意：每次起飞前需对升降速率表进行检查和修正，确保仪表在离开停机坪（ramp）和起飞前指示为0，并在起飞后确保仪表指示方向正确且在稳定爬升的过程中示数稳定。
高度表（Altimeter）



高度表是用于测量飞机相对某一设定水平面高度（elevation）的仪表。高度表又称为气压式高度表。顾名思义，高度表是利用气压值来测量得到飞机高度的。

那么其原理是什么呢？

高度表连接着皮托静压系统的静压源，外界空气的静压可以通过静压源传入高度表壳体中。高度表通过比较外界空气的静压值与飞行员设定的静压力值之差，得出飞机与设定气压平面的相对高度。
那么设定气压平面从何而来？

在表壳上还有一个高度表调定窗（Kollsman window/sitting window )。通过气压调整旋钮可以改变高度表调定窗中的数值，飞行员可以选择不同的基准面进行高度测量。通常在起飞和降落的时候，设定窗中的数值为QFE(场压）/QNH（平均海平面压力）数值；在通过过渡高度层时，改变数值为是QNE（标准情况下）数值。飞行员从机场ATIS（Automatic Terminals Information Service）中了解到各个机场的气压值。



飞行员在飞机转场要特别注意气压与温度的变化，因为它们都会导致飞机高度表的指示误差。

其中气压方法误差的纠正经验为：1mmHg~10m/1hpa~30ft



温度方法误差经验为：1000ft~2℃/1000m~6.5℃

“GOING FROM A HIGH TO A LOW, LOOK OUT BELOW.”

“FROM HOT TO COLD, LOOK OUT BELOW.”

作者

钮一夫

北航飞院2016级飞行技术专业学员

北航飞院CFC模拟机实验室教员

美国UND航校FAA商照飞行员

中国南航飞行大队现役飞行员

机型B737

聊聊程序与检查单那些事（上）

在众多北航飞院的学生中，每届都有几位让我记忆犹新，钮一夫就是其中之一。他自律的程度很少有人能及，对飞行技术的酷爱与钻研也使他在我教授的《地面理论与航空系统工程》、和《ICAO 陆空无线电通讯》课程的成绩高居榜首。在北航飞院 CFC 模拟机实验室开创伊始，他和庄子、彭淦为实验室的教学大纲初步设定，实验器材的选型、购置都做出了贡献。在校期间开始潜心研究 B737 操作面板、操作系统，可以熟练操作北航青岛模拟机训练基地的 B737 模拟机。作为中国南航飞行总队 B737 现役飞行员，希望他把北航飞院的“传帮带”精神发扬光大，起降平安。

北航飞院 水恒涌

什么是SOP？

SOP，Standard Operation Procedure，标准操作程序。

有人会说 SOP 存在的意义是什么？我把飞机里所有的电门全部调置到“没有琥珀色，只有灯灭、绿色，自动” 就好了啊。

为了尽最大可能防止飞行员出错，目前客机驾驶舱的设计逻辑确实也是这样的，“没有琥珀色、红色、警告声响；有绿色或灯灭，电门放自动”，飞机基本上就处于一种稳定安全的状态。

而 SOP 的存在，规定了任务与动作的顺序，以及飞行人员的分工与标准程序喊话，可以为飞行人员提供指导以确保实施飞行程序的安全、效率、合理和可预测的方法。
SOP 起码需要明确表述：

a) 任务是什么；

b) 任务何时执行（时间和顺序）；

c) 谁来执行任务；

d) 如何完成这项任务或操作；

e) 包含动作的顺序；

f) 动作结果以何种形式反馈，例如口头喊话 、仪表指示和开关位置等。

——R3 咨询通告

民航客机进过多次更新换代，目前保留了驾驶舱两人制机组，是为了在飞行的不同阶段进行合理的分工，更好地管理工作负荷。



以波音737NG 为例：大多数情况下，两人制机组的分工，在地面上分为“左座”与“右座”，少部分情况如需要考虑的重大决策会分为“机长”与“副驾驶”。正常情况下，在地面上，“左座”负责地面的滑行（绝大部分波音737 的转弯手轮只在左座有一个），“右座”则负责其他电门的控制，通讯以及对左座的提醒。

到了进跑道且得到起飞许可，两人此时的身份则变成“PF”（操作飞行员）与“PM（监控飞行员）”，PF 可以是左座，也可以是右座。此时的PF职责在于控制飞机，PM 负责通讯，监控飞机。而且这是正常情况，相应的责任区与分工还可能会因为上座飞行员的资质不同而发生变化，比如左座今天是个准备升机长的资深副驾驶，右座是位教员这种情况。
这个时候，就不得不说一下责任区划分的问题了。

当前采取两人制机组的民航客机机型，将驾驶舱进行了责任区划分，每个机组成员负责操纵自己责任区内的的操纵手柄和电门

明确各阶段自己的身份与分工，清楚责任区划分，是机组资源管理（CRM）最基本的要求。



（B737 典型的左座机长作为 PF 时的责任区划分）
可以看到，除了自己的音频控制面板，一名PF的职责基本上是专心负责与飞行的相关事务，剩下的事务，交由PM来完成。

当然这里还有个需要特别指明的区域——与自动驾驶有关的面板，即波音的MCP/空客的 FCU，这个面板的操作，在自动驾驶接通的情况下，由 PF 操作；人工飞行时，由 PF 下口令让 PM 操作，如PF下口令：“调航向两拐洞（270）”，PM 去调航向 270。

明确了机组的职责与责任区划分后，我们才能细说接下来的内容。
【正常程序】Normal Procedures

正常程序使用的前提条件，是飞机处于适航状态，且驾驶舱形态正确，所有系统工作正常。每次飞行都需要执行正常程序。

正常程序是根据记忆完成，按照特定的顺序巡视面板并操纵电门，程序完成后，再通过相应的正常检查单核实关键项目已经完成。

这里就是在强调“检查单”的正确使用，有人会误解检查单，拿着检查单对着里面的项目去操纵各种电门。
首先需要知道正常检查单的使用目的

按照飞行阶段顺序进行编排，核实那些可能对正常飞行操纵产生直接不理影响的关键性步骤是否已完成。

波音FCOM 里对正常检查单的阐述还有这么一段话：“机组在完成所有适当的程序步骤之后，才使用正常检查单。必须认识到检查单不能够改善飞机的状况，也不能提高机组的判断能力。”

也就是说，检查单是防止机组犯严重错误的一道防线，而不是“飞机操作步骤”。

下面以 B737 的飞行前程序为例子：



上图是 B737 飞行前程序，机长与副驾驶的巡视路线图，可以看到现代民航客机的驾驶舱的布局是按照特定的巡视路线与逻辑来设计的。
再看看在巡视路线里需要操作什么，以右座为例。




当以上的项目完成后，左座再下口令：“飞行前检查单”



项目完成后，诵读检查单的机组成员喊出：“飞行前检查单完成”。这时，飞行前程序才算完成。

这个例子就很好地证明了“程序”与“检查单”的区别：程序是按照记忆来执行的，检查单则是作为一道防线，对关键项目核实。

比方说上面的例子，检查单里的“销子，空速管套”、“增压方式旋钮”等，这些全部都是与飞行操纵有直接影响，甚至做错漏做可能威胁飞行安全的项目。但是“飞行前检查单”里的项目，对于完成完整的正常程序是远远不够的，这也就是为什么正常检查单是用来检查，而不是用来对着做的。

正常检查单里，念检查单的机组成员喊出左边的项目，而回答则是由右边标出的回应者来完成。比如 C=Captian，L=Left Hand，A=ALL in COCKPIT（即包含后面的观察员），B=BOTH。

同时，为了强调左右座的交叉检查，机组成员在检查/回答自己责任区的项目时，另一方必须进行证实。

初始改装过程中，很容易出现由于紧张与不熟练，在大工作负荷的情况下，念检查单出现“张口就来”的情况，即为了读检查单而读检查单，而不去核实飞机的状态是否和检查单上的内容符合。此时，另一位机组成员的交叉检查，才能及时发现问题。

除了程序动作与检查单，还有一项非常重要的内容：喊话与反馈。

以国内的按照ATC指令上升高度的标准喊话为例：

ATC：“xxxx（航空器呼号），上高度2100m。”

PM：“上高度2100m，xxxx”
自动驾驶接通时：

PM：“上高度2100”（复诵 ATC 指令给 PF）

PF：“证实，上2100，6900，调制”（参照高度表并调制 MCP 高度窗口高度）

PM：“证实，6900，2100”（在 PFD 上核实）

PF：“高度层改变/高度插入”（执行 MCP 的俯仰方式）

PM：“爬升推力/N1，MCP 速度/垂直导航速度”（报出飞行方式信号牌）

上面这一段标准喊话与动作，反映了几个内容：

1、 飞行高度的交叉检查：PF 与 PM都收听到 ATC 指令时，双方对 ATC 指令的高度进行两次确认，减小听错的可能性。而且国内由于各种原因仍然在使用米制高度层，而且这个米还是根据单位转换误差与和高度调配需要，而进行“调整取整”过的特殊“米”。口头说的是米制高度，实际上飞的是特殊的英尺高度。国内的民航飞行员必须要求背会米制转英尺高度表，ATC 给的指令是米，飞行员飞的是英尺，多一步转换就多一分出错的风险，飞错高度的差错不时会发生。民航局提出“五防”，第一条就是“防飞错高度”。由此可见，对高度的交叉检查是十分重要的。



2、正确理解，监控，报出 FMA：MCP 或 FCU 上面的电门灯不可用于判断飞机自动飞行指引系统当前的工作方式，而是 PFD 上的飞行方式信号牌（FMA），上面显示的才是自动油门、自动飞行指引系统目前的工作方式与预位的工作方式。在客机自动化程度不断提高的今天，正确理解这架飞机想干什么，接下来它准备干什么，它做错了我该干什么就显得越来越重要了。





3、良好的 CRM：良好的机组资源管理（CRM）其中一项就是一定要让另一位机组人员知道你正在做什么，你动了什么，尤其是那些与飞机系统与自动飞行相关的电门。自顾自各干各的后果就是容易失去情境意识。

正常程序覆盖了从机组到达机上，航前准备，推出开车，滑行，起飞，爬升，巡航，下降，执行各种进近程序，降落，滑入进位，关车直到离开飞机的所有过程。
【补充程序】Supplementary Procedures

补充程序，是指只在需要时才执行，而不是每次飞行都需要使用的程序。

补充程序与正常程序的不同之处在于：补充程序的完成方式由机长决定，可以通过记忆完成，也可以完成前复习此程序，还可以直接参照程序手册完成。

补充程序的用法很多，从发动机交输起动，电瓶起动，燃油平衡，到不利天气的运行，还有机务人员要求的检查动作，都可以在补充程序里找到。



（比方说地面气源起动，就和正常程序里一般先起动2发不同，由于地面气源车接口在机身右侧，为了安全必须先起动1发）

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本期作者｜ CFC 编辑部编辑｜ 梁宇轩责任编辑｜水恒涌
                  王    丹                 曾健鹏
（校稿与技术支持）

©北航飞院CFC & 航小飞工作室

联合出品





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