Safety first | “V/S”方式的切换

仓颉

最近有两起关于自动驾驶重新切换到垂直速度方式（V/S mode）时垂直速度目标值不恰当的案例报告给了空客。在这两起案例中，不恰当的垂直速度目标值导致了自动驾驶向下俯冲的命令，并且伴有高推力。飞行引导在重新切换方式时使用了先前在仪表着陆系统（ILS）下滑道截获前从上方设定的垂直速度值作为目标。

本文详细描述了其中一起事件，并解释了导致这种自动飞行行为的条件。它提供了操作建议，以帮助机组人员预防和检测这种情况。它还列出了系统增强措施，以避免在飞行引导重新切换方式时使用不恰当的垂直速度或飞行航径角目标值。

事件分析

事件描述

一架A320飞机在IMC条件下向目的地机场降落，机组准备进行ILS进场。空中交通管制指令晚了意味着飞机高度很高。飞机截获了ILS 航向道，但高于下滑道（图1）。

① 在海拔3500英尺时，飞机处于 OP DES I LOC 方式下，自动驾驶（AP）、飞行指导（FD）和自动油门均接通。所选高度为3000英尺，减速板放出，速度设定为174节。襟翼为CONF 2，起落架放下。

② 大约在海拔3400英尺时，ALT*方式启动。

③ 在海拔3200英尺时，机组收起了襟翼，并两次尝试通过拉动垂直速度/飞行航径角（V/S/FPA）旋钮来启动V/S方式，但每次尝试后1秒钟，ALT*方式重新启动。

④ 在海拔3000英尺时，ALT方式启动，飞机水平飞行。



（图1）事件描述（1/3）

⑤ 随后，机组人员拉动了V/S/FPA旋钮，启动了V/S方式，并在FCU上选择了-2,600英尺/分钟的垂直速度值。飞机开始下降。

⑥ 大约在海拔2,300英尺（雷达高度1,600英尺）时，飞机仍然高于滑道，机组人员将推力手柄推到了TOGA位置，进行复飞（AP保持接通）。飞机开始向选定的3,000英尺高度上升，该高度仍然在FCU上选择。NAV方式随后启动，

⑦ 飞行员（PF）在大约2,700英尺处将推力手柄移回CLB位置。



（图2）事件描述（2/3）

⑧ ALT*方式在大约2,500英尺时启动。

⑨ 机组人员立即将FCU上的高度目标从3,000英尺调至5,000英尺。结果，飞行引导重新切换到V/S I HDG方式，并伴有相关警报（三次喀喀喀声音，FMA上的白色方框，和飞行指导杆闪烁10秒）。飞机俯仰开始减小。它爬升到大约2,950英尺，然后开始下降和加速。在2,800英尺处，飞机垂直速度达到-2,600英尺/分钟，并保持不变，直到

⑩ 机组人员通过拉动侧杆手动接管。飞机达到2,100英尺（雷达高度1,400英尺）并开始再次爬升。

机组后来重新接通了自动驾驶，并成功进行了第二次ILS进近。



（图3）事件描述（3/3）

事件分析

切换回先前选择的垂直速度值

当机组人员在FCU上将选择的高度从3,000英尺调至5,000英尺时（步骤⑨），ALT*方式被激活。这触发了根据飞行引导逻辑重新切换到V/S方式。由于在复飞前不久修改了垂直速度值，因此它仍然保存在记忆中并显示在FCU上。这导致V/S方式使用了先前选择的值，而不是当前飞机的垂直速度。我们将在本文后面描述这种不恰当的行为。

机组人员的反应

从方式切换到步骤⑨中的V/S - 2600，到开始俯冲过程已经过去了30秒以上，而从俯冲开始到机组人员意识到飞机的反应与预期不符，已经过去了24秒。

自动驾驶系统行为

以上描述的事件是由飞行引导系统的两个功能组合而成的：垂直速度（V/S）或飞行航径角（FPA）预选功能以及切换到V/S或FPA方式的功能。

V/S或FPA目标预选

V/S或FPA目标预选使飞行员能够预先选择一个V/S或FPA目标，以便在适当时激活相关的飞行引导方式。为此，当飞行员在FCU上选择了V/S或FPA目标时，该预选值被存储在记忆中，并在FCU上显示45秒（在A300、A310和A300-600飞机上为10秒），以便稍后激活引导方式。

在A320家族、A330、A340、A350和A380飞机上，存储在记忆中的V/S或FPA预选值的持续时间从10秒（在A300、A300-600和A310飞机上）增加到45秒。这使得飞行员能够①在飞机朝着最终下降点（FDP）飞行时提前预选FPA值，以便②在飞机到达FDP时预期激活_FPA_方式。



（图4）在使用_FPA_引导的进近过程中使用FPA值的预选

方式切换到V/S或FPA方式

飞行引导系统自动切换到V/S或FPA方式的逻辑旨在在飞行员选择的高度与当前引导方式的目标不一致时，维持当前飞机轨迹。在本文描述的事件中，当自动驾驶处于ALT*高度捕获方式时，通过改变目标高度触发了切换。

FCOM DSC-AUTO FLIGHT - FLIGHT GUIDANCE - AP/FD MODES - V/S / FPA MODE 提供了切换到V/S或FPA方式的所有条件。

不恰当的组合

在切换到V/S或FPA方式期间，通常会将飞行引导的V/S或FPA目标与当前飞机的V/S或FPA同步，以维持飞机的轨迹。然而，如果在FCU上选择了一个V/S或FPA值，并且如果方式切换发生在45秒内（在A300-600和A310飞机上为10秒），那么飞行引导的V/S或FPA目标会与这个选择的值同步。

V/S或FPA目标预选功能与方式切换功能的不恰当组合可能导致飞行引导的不恰当行为，就像前面的例子中所见到的那样。

在A300-600和A310飞机上，所选值存储在记忆中的时间较短，大大降低了在选择后10秒内切换到所选值的概率。

有几种情况可能导致这种不恰当的行为，但并非所有的飞机都受到影响，因为它们的引导逻辑存在一些差异。

情景1：从上方截获下滑道进行复飞（仅适用于A300-600、A310和A320系列飞机）

飞行员可能面临这个问题的最常见情景是在从上方截获下滑道期间或之后进行复飞，就像本文之前描述的例子一样。①预先选择了一个V/S值，② V/S方式被激活，③可以调整V/S。④然后执行复飞。⑤如果在V/S值预选或上次V/S修改后的45秒内发生了方式切换，就会出现不恰当的行为。

只有A300-600、A310和A320家族的飞机会受到影响。在A330、A340、A350和A380飞机上，一旦V/S或FPA被激活，V/S或FPA预选值就会被重置。



（图5）情景1：从上方截获下滑道进行复飞（仅适用于A300-600、A310和A320家族的飞机）

情景2：在截获下滑道后复飞（有预选的V/S，未激活_V/S_方式）

在这种情况下，① 机组人员预先选择了一个负的V/S值，以预期由于可能的空中交通管制延迟而进行从上方截获下滑道。② 当允许进近时，机组人员按下APPR按钮，G/S*方式激活，随后是G/S方式。③ 进行复飞。④ 如果在V/S预先选择后不到45秒内发生了方式切换，则使用预先选择的负V/S值。

所有飞机都可能遇到这种情况，除了配备PRIM 14.1的A220飞机和A350飞机（因为在PRIM 14.1的复飞激活时，V/S或FPA选定值会被重置）。



（图6）情景2：在截获下滑道前预先选择了V/S进行复飞（未激活_V/S_方式）

情景3：由于失去进近方式而发生的方式切换

在这种情景中，① 与情景2一样，预先选择了一个V/S或FPA值，② 当空中交通管制允许进近时，启用了进近方式。在预先选择后的接下来的45秒内，由于失去了进近方式而发生了方式切换，原因可能包括：

G/S或F-G/S、APP DES或FINAL APP方式失效（例如，ILS信号丢失、MMR故障、飞行计划丢失等）

LOC或F-LOC或NAV方式失效

在DES或OP DES方式下，机组人员在FCU上选择的目标高度高于实际飞机高度。

在这种情况下，由于飞行轨迹已经在下降，对轨迹的影响通常是有限的。机组人员可能更难检测到这种行为。



（图7）情景3：由于失去进近方式而发生的方式切换

情景4：使用HUD进行视觉手动进近

在进行使用头顶显示器（HUD）进行视觉手动进近时，机组人员可能会在FCU上选择与最终进近路径相对应的FPA值作为引导。

如果进行复飞，飞行指导（FD）将接通，并且SRS方式将激活。如果在上次选择FPA值后的45秒内发生了方式切换，引导方式将切换到V/S方式，使用与所选FPA值对应的V/S值，通常为每分钟-700英尺，用于-3° FPA。



（图8）在使用FPA方式进行视觉进近时选择FPA值，如果在接下来的45秒内发生方式切换，也可能导致意外行为。

运营考虑

机组人员可以通过几个线索来识别自动飞行方式切换期间不恰当的垂直速度目标的发生。

声音和视觉警报

当发生到V/S或FPA方式的切换时，三次喀喀喀声音（除了在A300-600和A310飞机上）、飞行指导（FD）闪烁和飞行引导方式在FMA上的方框会触发，以引起机组人员的注意，他们可以检查切换参数。

随时了解您的飞行方式显示（FMA）

如《空客飞行员黄金法则》所述，仔细监控和理解FMA将使机组人员能够检测到V/S或FPA方式的切换，并检测到任何不恰当的V/S或FPA目标值。

对俯仰的影响

在方式切换后，自动驾驶发出的意外俯仰命令也可能是不恰当的V/S或FPA目标的迹象。需要注意的是，在上述描述的情景3中（由于失去进近方式而发生的方式切换），意外的自动驾驶俯仰命令可能是有限的，因此难以感知。



（图9）几个线索使机组人员能够在自动驾驶方式切换期间检测到不恰当的垂直速度目标。

副驾驶的重要性

当飞行员未能识别到不恰当的行为时，副驾驶扮演着识别问题并警告飞行员的重要角色。

如果事情不如预期，采取行动。

如果出现不恰当的行为，机组人员应根据黄金法则采取适当的行动。

系统改进

系统增强功能已经或将在大多数受影响的飞机上提供，以防止V/S或FPA目标预选功能与方式切换功能不恰当地结合。

增强1：在V/S或FPA方式激活后重置V/S或FPA预选值

每当在FCU中预先选择了V/S或FPA目标时，如果机组人员激活V/S或FPA方式，预设值将用于引导，并在V/S或FPA方式激活时重置。这样可以防止在本文描述的示例中以及飞行的其他阶段中，再次切换到V/S或FPA时使用预先选择的值。

这项修改已经安装在A330、A340、A350和A380飞机上（见表1）。计划在A320系列飞机上引入此修改。在本文撰写时，尚未确定可用日期。



（表1）在_V/S_或_FPA_方式激活后重置V/S或FPA预设值的可用性

增强2：在进行复飞激活时重置V/S或FPA预选值

这项修改在机组人员执行复飞时取消了任何V/S或FPA预选值。这样可以防止在进行复飞之前未激活V/S或FPA方式时使用不恰当的V/S或FPA值。

此改进已经在2022年12月获得认证的PRIM P14.1标准的A350飞机上实施。此改进将在A320系列、A330和A380飞机上引入（见表2）。



（表2）在进行复飞时重置V/S或FPA预选值的可用性

增强3：在切换到V/S或FPA方式时重置V/S或FPA的预选值或选定值

这项增强功能确保在方式切换时使用当前的V/S或FPA，以维持当前的轨迹。

计划在A320系列、A330、A350和A380飞机上安装这项增强功能（见表3）。



（表3）在切换到_V/S_或_FPA_方式时重置V/S或FPA预选或选定值

V/S或FPA目标预选和方式切换到V/S或FPA方式是飞行引导系统的两个有用功能。然而，在某些情况下，它们的组合可能导致飞行引导的不恰当行为。系统增强功能已经或将在大多数受影响的飞机上提供，以防止这两个功能的不恰当组合。

副驾驶的作用尤其重要，可以支持飞行员发现不恰当的切换到V/S或FPA方式。需要留意的警告包括三次点击声音（除了A300-600和A310飞机）、飞行指导（FD）闪烁和FMA上的飞行引导方式方框。这些线索引起机组人员的注意，他们可以检查切换参数，并在需要时采取行动。

“随时了解FMA”和“如果事情不如预期采取行动”是空客飞行员的两项黄金法则，对于避免自动飞行方式切换时的不恰当V/S目标的影响非常相关。

3系飞行员