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Propulsion Cntrolled Aircraft

王朝百科·作者佚名  2010-08-26
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定义Propulsion Cntrolled Aircraft(PCA)即推力控制飞机,是一种备用操纵系统,用于控制失去液压的飞机,配备有这个系统的飞机能够在完全不靠液压控制飞航介面(方向舵、升降舵、襟翼、副翼)的情况下,利用电脑精密地控制飞机引擎的推力,而达到改变飞行姿势的目的甚至还能靠这个系统安全降落。

PCA发明前后失去液压

现代飞机对机翼的控制全部依赖于机上的三条液压管线,分别控制襟翼、副翼、方向舵、升降舵等。那么,如果飞机失去所有管线的液压,飞行员只剩下对引擎的控制,怎么办?日航悲剧日本航空123号班机(JA8119)是日航一架波音747-100客机,1985年8月12日搭载509名乘客及15

失去了尾翼的123航班——截自《空中浩劫》

名机组人员,从日本东京的羽田机场,飞往大阪伊丹机场。飞机刚起飞不久,飞机机尾的压力壁因为7年前一次维修失误而突然爆开,机舱内涌出的加压空气扯断了一大块垂直尾翼,同时破坏了所有的四条液压管线(波音747的设计是4套液压系统),飞机开始不规律的起伏动作(Phugoid motion)--在这种状态下飞机的机首会因为空气阻力的关系自然地开始上扬导致飞机爬升,直到角度过大后因为推力不足速度逐渐降低,最后导致机翼升力不足接近失速,机首突然剧烈地向下开始俯冲,并在俯冲的过程中增加空速;直到速度增加到一个程度机翼能够产生足够的上浮力之后,才有办法将下坠的飞机拉回,并开始进入下一次的上扬爬升阶段,重复循环。飞行员依靠仅剩的4具引擎前后推节流阀努力地维持了30分钟的飞行,但飞机此时已经盘旋进入山区,安全降落已不可能。最终,123航班在关东地区群马县御巢鹰山区附近的高天原山(距离东京约100公里)坠毁,机上的524人仅有4人生还。苏城空难联合航空232号班机(UA/UAL232)是联合航空的定期班机。在1989年7月19日,飞行此班次的道格

232航班撞击跑道——截自《重返危机现场》

拉斯DC-10-10三引擎客机之二号引擎(位于尾翼基部)因为扇叶片制造的瑕疵,运转时叶片炸裂损坏了机上所有的三套液压系统,导致各翼面的控制功能失效。在无舵面工作的情况下,机组人员在原本坐在后舱中的一位非值勤飞行员的协助下,靠着控制仅存的2具引擎调整飞行方向,尝试让班机在爱荷华州苏城(Sioux City,Iowa)紧急迫降,而常被称为苏城空难。这一次,机组差一点就成功迫降,经历了千难万险终于坚持到机场跑道的联航232号班机在迫降时还是不幸发生机身翻覆的情况,造成285名乘客中110人丧生,11名乘务人员中1人丧生的悲剧,但若不是机组人员的拯救得当,原本伤亡应更加惨重。PCA系统由于连续两架客机因为失去所有液压而坠毁,夺走六百多条人命,人们急于寻求一种方法能解救陷入这种绝境的客机。

1989年,美国太空总署研发出软件,能够通过引擎动力控制失去液压的客机,这个软件就是PCA。

PCA是专门用来解救陷入失去所有液压这种绝境的客机的飞行操纵系统,依靠这套系统,飞行员只需要向电脑发出指令,系统会自动根据命令精确地控制引擎推力使飞机转向,升降,达到安全降落的目的。PCA工作原理升降

推力升降

当飞行员向后拉操纵杆,升降舵向下转动,机首就会上扬,飞机就能爬升。

而PCA系统则是通过增加引擎的推力,使飞机速度加快,产生更大的升力,机首向上,飞机就会爬升;反之,减少引擎的推力,减慢速度,升力减小,机首就会朝下,使飞机下降。

转向

当飞行员踩下转向踏板,方向舵摆动,飞机就能转向。

PCA系统通过精准地增加一边引擎的推力,使飞机转向。

推力转向

测试这套系统已经在飞行模拟中以波音747进行了50次降落,每次的降落都十分平稳,几乎和使用液压控制方向舵、升降舵和副翼的降落毫无区别。

1995年8月,美国宇航局飞行员Gordon Fullerton进行了首次大型宽体客机的无液压(只用引擎)降落--代替了DC-10的麦道11。

在爱德华空军基地进行PCA降落测试的MD-11

搁置但是在这种系统成功研发之后,相关方面就因为客机失去所有液压的事情发生几率太小,以及在客机上安装PCA系统不符合经济效益而将PCA系统搁置下来,PCA系统也没有安装到任何客机上。

∞DHL货机巴格达遇袭事件2003年11月22日,一架隶属于欧洲航空运输公司(European Air Transport,这家比利时的货运航空

DHL货机遭飞弹击中——截自《空中浩劫》

公司是DHL的空运代操作厂商)、编号OO-DLL的空中巴士A300B4-203F型双引擎货机,由机长艾瑞克·甘诺特(Eric Gennotte,比利时人)、副机长史提夫·密歇森(Steeve Michielsen,比利时人)与飞航工程师马利欧·罗菲尔(Mario Rofail,苏格兰人)驾驶,在完成了将邮件递送给驻伊美军官兵的任务之后,自巴格达国际机场起飞,计划飞往巴林国际机场。当飞机起飞并爬升到约8,000尺的空中时,一群在地面上的伊拉克民兵发射了一枚俄制SA-14肩射式地对空飞弹(在事件发生后美国军方原本公布袭击DHL货机的是一枚较老旧的SA-7型飞弹,但事后一卷由随行伊拉克民兵的法国记者所拍摄,由法国《新观察家杂志》(Le Nouvel Observateur)所披露的现场影带,证实民兵所发射的是较先进的改良版本SA-14)。飞弹击中空中巴士货机的左翼,将翼身结构撕裂了约5公尺的长度,除了造成左翼油槽漏油失火之外,也连带破坏了机翼内全部共三条的液压管线。在飞机刚遭飞弹击中时,机组人员原本误以为是飞机的左引擎有异常状况但所有仪表读数都保持正常,但在一会儿之后由于液压油自受损处泄漏整架飞机的液压突然失灵,而地面人员也在此时通知机组人员,飞机的左翼拖着一条火光与浓烟,才发现事态之严重。

由于失去液压,空中巴士货机上的所有飞行操作介面全部失灵,飞机开始进入和日航123航班一样的起伏运动(Phugoid motion)状态。幸运的是,机长想起1989年苏城空难中,当时联合航空的驾驶员们就是利用调整控制引擎的推力输出,而控制住因为意外的故障事件而完全失去液压的DC-10客机,因此与副驾驶合力利用节流阀的调整稳住了货机的不稳动态,并尝试将飞机绕回巴格达国际机场试图迫降。

根据法国媒体摄得的影带证实,伊拉克民兵在DHL货机返回机场途中,曾发射过第二枚飞弹想要击落该班机但没有成功。DHL货机在降落前进行了一次重力抛甩(Gravity drop)将失去液压无法正常放下的机轮甩出并锁定,此举差点造成飞机失速坠毁,但当机组人员挣扎地将飞机的动态拉回之后,却意外发现起落架已放下的A300货机,其实比起落架放下之前还好操控。DHL的机组人员原本打算将货机降落在机场的33号右跑道,但却因为绕行的圈子太小没能争取到足够的下降距离而被迫放弃,重新绕圈。

第二次他们争取到更长的距离让飞机缓缓降落,并且锁定33号左跑道,在这段期间美国陆军出动了多架直升机帮忙护航与观察情况,但受损班机的控制还是只能由机上的三名组员自力完成。当飞机在降低到400尺不到的高度时,遭遇到沙漠地区常见的激烈地面风吹袭而导致偏航,再加上为了保持机首足够的仰角不致于失速坠毁,机长被迫以比标准降落速度高出许多的300节空速进场,结果导致货机在接触到跑道地面之后煞停不及,过高的降落速度造成起落架过度的负荷而在滑行中途断裂,货机也偏离跑道中线滑至跑道外的沙地中直到静止。三名机组人员在飞机停住后成功逃出,但却被赶来救援的机场消防人员告知飞

遭飞弹摧毁的左翼

机停止的沙地区域有大量的地雷,并且在费了一番功夫之后才将他们安全带离危险地区。成功在DHL货机遭袭一案之前,航空史上最有名的两起民航机完全失去液压的意外事件,也就是前面所说的1985年的日本航空123号班机空难,与1989年的苏城空难,两起空难共造成了631人死亡。而DHL货机在遇袭后迫降巴格达成功,则成为有史以来第一个安全降落、没有任何人员伤亡的无液压降落事件。

事件之后

三位机组 左至右 副机长、机长、飞航工程师

由于三名机组人员的英勇表现,飞航安全基金会(Flight Safety Foundation)在2004年11月16日颁给了三人代表航空界最高荣誉之一的专家奖,在事件发生后拥有20年飞行经验的飞航工程师罗菲尔也带着完美的职业纪录申请退休。但是对于此事件并非所有的评价都是正面的,业主DHL在事后受到不少苛责,认为他们不该在未提供给机组人员危险加给的情况下,要求旗下组员飞至被列为危险区的伊拉克境内。受损的A300货机,则是在经修复后于2005年出售。PCA再次被重视DHL货机遇袭的事件让各国的航空安全主管单位再度注意到飞机在飞行中失去液压的危险性。而原本曾经因为此类意外事件发生机率过低、被认为不合乎经济效益而被搁置的PCA的开发研究也再度受到瞩目。除了PCA之外,民航机遭到轻型地对空武器的袭击也让各国政府与航空业界意识到恐怖主义对于民航业的威胁无所不在,因此美国国土安全部就已与承包厂商签约,进行民航机专用的反飞弹自卫系统之发展,尝试以红外线或脉冲干扰的方式,破坏轻型对空武器避免自机受到攻击。目前已经有包括澳洲航空与新加坡航空在内的几家航空公司,表明会在未来于自家班机上装设这类防卫性的安全设备。今天现今,虽然PCA没有安装在任何平民座机上,但是很多政府官员的座机,甚至战斗机都装备了这套系统,包括英国女王的座机,美国总统的空军一号。

PCA系统有望在将来成为客机的标准配备。

 
 
 
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