起飞重量偏差对飞行安全的影响 提纲.docx

《起飞重量偏差对飞行安全的影响 提纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《起飞重量偏差对飞行安全的影响 提纲.docx（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 Nov.2016 Vol.27No.6 中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 Journal of Civil Aviation Flight University of China 起 重 量 错 镁 的 识 别 娄东杰孙瑞山 (中国民航大学天津 300300) 摘 要：起飞重量错误严重威胁着航班安全。为了实现对起飞重量错误的风险管理， 提出了一种基于数据分析的危险识别方法 .选取所需分析航班平飞阶段的一组飞行记录数据， 利用飞机性能工程师手册 (PEM)计算相应的升力系数；通过 QAR记录的燃油流速，计算航班 所选观测点之前消耗的燃油总量。通过重力与升力平衡方程，计算飞机平飞阶段该点的

2、重量。 之后，与运控舱单里的数据进行比较，诊断存在错误与否，并对错误进行了原因分析。最后， 本文以 B738某次航班为例对该方法进行了验证。 关键词 ： QAR数 据 安 全 风 险 管 理 性 能 Identification of Errors in Take-off Weight Lou Dongie Sun Ruishan (Civil Aviation University of China, Tianjin, 300300, China) Abstract： Errors in take-off weight have a serious threat to the flight

3、safety. To establish the risk management for take-off weight errors, we propose a hazard identification method, which is based on flight data analysis. First, a set of recorded data is selected from the cruise phase, and then the relative lifl-coefficient is calculated with parameters provided in pe

4、rformance engineers manual(PEM); And based on the data of fuel consumption in flight record data, we calculate the sum of fuel consumption before the selected point. With the balance of weight and lift, we acquire the weight. Then, comparing the computed take-off weight with the manifest, we can dec

5、ide if any error exists and find out the reasons. This method is verified by using the data of a flight of B738. Key words： QAR data Safety Risk management Performance i引言 2014年 1月 28日， CRJ-900飞机执行北海 - 桂林航班 ， 10:39从北海机场起飞 ， 11:22桂林机 场正常落地， 11:40分发现货重与舱单不符，漏配 14件346公斤货物。 2014年 11月 6日， B747飞 机执行芝加哥至安克

6、雷奇航班。因公司飞行计划 系统出现数据传输错误，致使飞行计划中缺少应 选备降场与备降油量的信息。 2015年 5月 22日， 据路透社消息，法国航空及安全当局称，由于 B777货机的系统数据少输入了 100吨重量，法航 飞行员被迫在起飞中修正。在戴高乐机场，法航 飞行员发现自己驾驶的 777货机在跑道上起飞滑 跑时加速过慢。发现问题后，飞行员不得不把飞 机的发动机推力调节到最大，以避免擦尾。这些 货物配载、装载问题就是实际飞机起飞重量与机 组所使用的起飞重量不符。 飞机起飞重量 W是指，飞机在起 飞起始点，松 开刹车或起飞滑跑开始瞬间的重量。飞机的起飞 重量是由飞机的基本重量，起飞油量以及实际

7、业 载所组成的。起飞重量错误就是实际的飞机起飞 重量与机组所使用的起飞重量不符。 起飞重量错误可能带来飞机起飞速度计算错 误，推力设置错误，失速速度估算错误以及飞机 爬升性能降低，甚至是檫机尾、冲出跑道、中断 起飞等 一 系列安全问题。因此，飞机起飞重量一 直是影响飞机安全运行的重要因素之一 2。 国家自然科学基金重点资助项目 （ U1333丨 12 22 中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 Journal of Civil Aviation Flight University of China Nov.2016 Vol,27No.6 起飞重量错误的原因很多，飞机隐载 l3_4,输 入错误

8、，表单混淆等都会导致其发生 |5。为了杜绝 其发生，国内外已经存在很多关于起飞重量错误 的研究。孙瑞山，赵青 6论述了有关起飞重量输入 数据比实际数据小的时候，可能会对性能造成的 影响，并提出了预防措施及建议 .唐胜景， Hertzog Mario7为概念设计阶段精确估算飞机空载 重量以及起飞重量提供依据。李娜 8设计与开发了 飞机载重平衡中的人误统计系统，致力于如何降 低或者减少配载以及装载人员的人为失误原因， 保证飞行安全。徐刚 9实践证明了风险管理能很好 地解决货机载重平衡问题 。 Benjamin A. Berman, R. Key Dismulces等 |分析了飞机重量或性能数据错

9、误的原因以及相应的措施。以上研究都注意到了 飞机起飞重量数据错误可能会带来的严重后果， 有些提出了相应的解决办法，某种程度上也解决 了起飞重量错误问题。但是，大多是被动的分 析，并没有从管理 上彻底解决问题。 风险管理能够很好地解决以上问题。风险管 理u】 是从被动、事后的管理向主动、事前的管理 转变的重耍工具和手段，能够从根本上解决起飞 重量错误问题。而为了建立起飞重量方面的风险 管理体系，危险识别是问题的关键步骤之一。 飞行数据分析是航空组织内部可采用的危险 识别方法之一。快速存取记录器 （ QAR)可以同 时釆集涵盖了飞机运行过程中的数百个运行数 据，记录范围从飞机的起飞到飞机着陆滑跑完

10、 成。记录数据具有客观性与科学性，真实地反映 飞机的飞行状态和飞行员的操作表现。这为监控 实际起飞重量，保障 飞行安全，提高运营效率提 供了一项更加科学而有效的技术手段。 现在许多航空公司都在利用无线快速存储记 录器 （ WQAR),为数据存取提供更加便捷的方 法。飞机通信寻址和报告系统为地面及时了解飞 机状态提供了实时数据支持。 为了促进飞行数据分析的普及应诏，国际 K 航组织发布了飞行数据分析项目手册 (PDAP) (DoclOOOO)。 该手册的发布突出强调了飞行数据 分析的重要性 12。 本文通过查找波音公司所提供的飞机性能工 程师手册，获取飞机的升力系数。之后，利用 QAR数据计算飞

11、机的起飞重量。通过计算得到的 起飞重量与运控舱单数据进行比较，诊断舱单数 据是否出现误差。最后，本文对起飞重量错误原 因进行了分析。 2起飞重量错误的识别过程 2.1升力系数 CL的获取 飞机性能工程师手册给出了民航客机高速飞 行时升力系数与迎角 a之间的关系。原则上， 可以利用插值法计算任意迎角 a处的升力系数。 2.2飞机起飞重量计算原理 民航客机在平飞阶段，以下公式是成立的 ： G =kP0SM2CLS (1) 其中， k是等熵指数 (绝热指数或者比热比 )， 空气的 k=1.4。 PQ为海平面的大气压力，是常量。 5为压力比，是压力高度的函数。 M为马赫数。 CL 为飞机的升力系数。

12、S是飞机的机翼面积，是常 量。 这里所涉及的参数，除去机翼面积 S不能通 过QAR数据获取之外，其他相关参数数据都能直 接或间接获取。 假设飞机的起飞重力为 G。 飞机的起飞重力可 以通过平飞阶段观测点的重力加上从起飞开始到观 测点所消耗的燃油的重力而获取（如图 1所示 ） 在飞机的平飞阶段，选择一组数据，可得， G fM=kP SSM2CL (2) 其中，由于飞行数据记录包含了从飞机起飞 开始飞机每秒的燃油流量，按从跑道端起飞滑跑 开始到 t,时刻之前对其进行求和，就可以得到飞 机时刻之前总的燃油消耗，计算得到总燃油流 量的重力值 /( (单位 N)。 从而，可以通过公式 （ 1)计算出飞机

13、在平飞 段该点的重力值。计算飞机总燃油流量的重力值 便可以通过公式 （ 2)计算飞机的起飞重 Nov.2016 Vol.27No.6 中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 Journal of Civil Aviation Flight University of China 23 AIRGND AOA BALT FF(kg) MACH _ (deg) (feet) _ AIR _ 1.58 33086 4060.8707 0.779 查阅该航空公司 B738机型的飞机性能工程师 手册 （ PEM),可以得到高速飞行时马赫数为 0.40, 060, 0.70, 0.74, 0.78, 0.8

14、0, 0.82 B寸的升力系数 与迎角之间的关系。从而可知，飞机以 0.779马赫 平飞时，迎角为 1.58时的升力系数。因此，升力 系数为 Q=0.39 P =101 325 Pa(N/m2),通过查阅 B738 飞机相 图 1起飞重量计算原理图 2.3起飞重量错误的判断 一般来说，为了保证飞机运行安全，各个航 空公司都有起飞重量可容许的偏差上下范围， 即，要求飞行员使用的舱单起飞重量不能超出真 实起飞重量一定的范围。如果舱单起飞重量与计 算得到的起飞重量相比较在限定的范围内，就称 满足安全性要求，不存在起飞重量错误问题。否 则，机组应重新输入飞机的重量及重心以保证航 班后续运行的安全，并提

15、醒航空公司安全技术部 门组织相应的调查。 2.4起飞重量错误的原因分析 起飞重量错误是一种危险状态，可能带来一 个或多个潜在的后果。危险可能存在于各种因 素、系统运行的各个环节。我们分别从人、机、 环、管 4个方面对起飞 fi量错误的原因进行了分 析（如图 2所示 ）， 为进一步实现起飞重量错误 的风险分析并进行控制提供了 依据。 3假设验证 我们这里采用 QAR历史数据来对所述流程进 行验证。取国内某航空公司 B-738的 QAR数据进 行分析。 B-5572客机是中国国际航空公司于 2011 年 6月 13号引进的，机型为 B737-89L(WL)。 飞 行器串号为 40027/3670，

16、发动机型号为 CFM56- 7B26。通过筛选所需参数，可以得到该飞机某次 航班的部分 QAR数据如下图所示（图 3)。 取 B737-800的平飞阶段的一组 QAR数 据 ，包括 空 地 状 态 （ AIRGND ),马 赫 数 (MACH) , 迎角 （ AOA) , 101.325kPa 下的 压力高度 （ BALT)以及燃油流量 （ FF) , 其中 力 Ge。从而，我们能得到飞机的起飞重量 燃油流量是该观测点之前的总消耗燃油量，如表 1所示。 据 数 点 测 观 的 出 选 中 R QA 表 24 中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 Journal of Civil Aviati

17、on Flight University of China Nov.2016 Vol.27No.6 关 方 面 的 资 料 可 知 ，飞 机 的 机 翼 面 积 为 s=l24.58m2。 压力高度为 33 086 ft时，压力比 5=0.2576,马赫数 M=0.779, k=1.4。 从而，可以计算出平飞阶段此点的飞机重力 G(/) = kPQSM2CLS =53 8 701.72 N 由于飞行高度 10 000 m左右，与地球半径相 比可以忽略，可以取重力加速度 g = 9.8N/kg由 表 1数据可知， /(w) =39 796.53 N。 因此，飞机 的起飞重力 =578 498.2

18、53 N.从而，可以得到 飞机的起飞重量 =59 030.434 kg。 通过本次航班起飞舱单数据与我们算得的 相比较，就可以得出结论。如果相对误差小于 ，我们就称不存在起飞重量错误；否则，就称 存在起飞重量错误问题。 4结论及展望 本文通过利用波音公司提供的飞机性能工程 师手册，来获取飞机升力系数曲线相关参数。利 用该参数，计算飞机平飞阶段某点的升力系数， 解出了飞机起飞重量大小，并与运控舱单所记录 的数据进行比较，判断舱单数据是否出现差错， 并进行了原因分析，从而实现起飞重量的危险识 别。最后，文章结合某航空公司实际航班 QAR数 据对方法进行了验证。本文通过利用飞行数据分 析为起飞重量错

19、误的风险管理体系提供了危险识 别方法。本文作者将进行飞机起飞重量错误的风 险分析，并结合分析结果提出相应的控制办法。 如果有充分的数据，可以对起飞重量偏差进行统 计分析，从而实现预测。 参考文献 1 段钧剑 .高原机场飞机起飞性能研究 D.西 安：西北工业大学， 2007 2 National Transportation Safety Board. 2012. Review of U.S. Civil Aviation Accidents, Calendar Year 2010. Annual Review NTSB/ARA-12/01. Washington, DC P民航安全科学研究所

20、.重视隐载，飞机载重和 平衡不容忽视 Z.航空安全自愿报告系统， 2013(1) 4 刘琚 .浅谈隐载在货运工作中的危害及预防 J. 江苏航空， 2009(2): 37 5 Federal Aviation Administration. Aircraft Weight and Balance HandbookM. U.S. Department of Transportation, 2007 6 孙瑞山，赵青 .起飞质量数据输入错误的安全 风险分析 J.中国安全科学学报， 2010 (12): 68-72 7 唐胜景 ， Hertzog Mario.减少飞机起飞质量和 空载质量估算误差研究

21、J.北京理工大学学报， 1999(5) 8 李娜 .载重平衡中的人误统计系统设计与开发 D成都：电子科技大学， 2010 9 徐刚 .货机载重平衡风险管理 J.空运商务， 2008 ( 8 ) : 4-7 10 Benjamin A. Berman, R. Key Dismukes, and Kimberly K. Jobe. Performance Data Errors in Air Carrier Operations: Causes and CountermeasuresR.2012 11 国际民航组织 .Doc 9859,安全管理手册 (AMM) .2009.第二版 12 International Civil Aviation Organization. Doc10000, Manual on Flight Data Analysis Programmes (FDAP). 2014. First Edition