基于BCOP的飛機起飛一發失效越障研究

王輝

摘 要：簡述了飛機起飛的飛行航跡和越障方法，使用BCOP軟件進行了算例分析，根據航空規章對輸出數據進行超障檢查并對不合格障礙物提出改進措施，仿真結果表明處理方法得當。當類似情況發生時，為性能工程師如何采取正確的應對措施提供了重要參考。

關鍵詞：一發失效；水平剖面；垂直剖面；超障；BCOP

起飛性能與飛行的安全性和經濟性緊密相關。在一發失效的緊急情況下，民航客機能有效越障尤為重要，特別是一些高原和地形復雜機場，可保證飛行安全、提高公司運行效益。

1 起飛航跡概述

起飛航跡是從起飛靜止點起，延伸到下列兩點中的較高者：起飛過程中高于起飛表面1500英尺，或完成從起飛到航路爬升構型的轉變并達到規定的速度、爬升梯度要求.主要由起飛和起飛飛行航跡組成.

起飛是從跑到頭松剎車開始，加速滑跑到離地35英尺并達到起飛安全飛行速度的全過程. 所謂的起飛飛行航跡是從飛機離地35英尺開始到起飛航跡的終點，爬升梯度滿足FAR要求的最小梯度且完成收起落架、襟翼的階段。分為四個階段，如圖1、2所示：

第Ⅰ段：自離地35英尺到起落架完全收起。該段襟翼處于起飛位置，發動機處于起飛工作狀態，速度保持在V2到V2+20節之間。

第Ⅱ段：從起落架完全收起到高度不小于400英尺，保持起飛襟翼，發動機處于起飛工作狀態，速度在V2到V2+20節之間等表速爬升以保障飛行安全。

第Ⅲ段：收襟翼，使用起飛推力或最大連續推力，根據規定的收襟翼速度分幾次將襟翼全部收起，同時增速到襟翼全收的速度。

第Ⅳ段：增速到規定的速度，并保持該表速上升到不低于1500英尺，使用最大上升推力或最大連續推力。

2 研究方法

飛機起飛飛行航跡如上圖所示。總上升梯度是指根據飛行性能手冊計算得到的上升梯度，凈上升梯度是在總上升梯度基礎上減去一個安全余量后的梯度，由凈上升梯度畫出的航跡為凈航跡，為了保證飛機安全越障要求飛機的凈航跡至少高于障礙物頂點35英尺。

2.1三種越障方法

根據障礙物距飛機起飛松剎車端遠近不同，越障方式通常有三種：

方法一：遠距離越障。在400ft改平，加速到完全收上襟翼速度，再進行爬升，在最后爬升段越障，如圖3-A。

方法二：近距離越障。越過障礙物后再改平，加速到完全收上襟翼速度，再進行爬升，如圖3-B。

方法三：中、近距離障越障。越過所有障礙物后再改平，加速到完全收上襟翼速度，再進行爬升，如圖3-C。

2.2 改善越障能力的途徑

1）減小襟翼：使爬升梯度增大，增大越障能力；但同時要求起飛距離增長。

2）減小重量：使爬升梯度增大；同時要求起飛距離也減小。

3）轉彎離場：避開重要障礙物。

4）改進爬升：增大V2，增大爬升梯度；但同時要求起飛距離增長。

3 算例分析

本文采用BOEING機型737-800（7B24），使用ZSTX機場13號跑道的標準儀表離場程序，結合常規的飛行操作和氣象條件，對離場飛機航跡進行仿真。

3.1 仿真條件

ZSTX機場13號跑道氣象條件：

氣溫15℃，靜風，1013.25hPa。

飛機起飛重量：70000kg，襟翼偏度：Flaps10；V2：151節；起落架收起點高67英尺，距松剎車端距離：9928英尺。設置跑道長度、標高、中心點及基準零點經緯度坐標和導航臺標高、經緯度坐標、磁差等信息。設置三個虛擬障礙物如下：

3.2飛行剖面設置及仿真

3.2.1 垂直剖面

根據飛行操作要求，垂直剖面的仿真設置如下：

BCOP輸出的垂直剖面如圖所示：

3.2.2 水平剖面

根據飛行操作要求，水平剖面的仿真設置如下：

BCOP輸出的水平剖面如圖所示：

3.3仿真數據處理及分析

根據BCOP計算生產的數據得出超障檢查表如下：

飛機飛至OBS1， OBS2處時，超障余度分別為為-34ft和-52ft，不滿足超障要求；飛至OBS3處時，超障余度為43ft，滿足超障要求。

為了改善越障能力，減小起飛襟翼偏度為Flaps5，其他條件不變，根據BCOP計算產生的數據得出超障檢查表如下：

通過減小起飛襟翼偏度使OBS1超障余度變為38ft，滿足了超障余度； OBS2依然不能滿足超障要求。采取提前轉彎離場避開障礙物的途徑：距DME臺（TXN）3.0NM時轉彎。根據BCOP仿真得出飛行航跡及保護區的水平剖面圖如下：

通過分析上圖可以得出：飛機距DME臺（TXN）3.0NM時轉彎，可以成功避開OBS2。

4 結語

結合機場凈空條件和氣象條件，對ABVIL01D離場程序進行了算例仿真和障礙物的超障檢查。由于BCOP軟件有詳細的飛行性能數據和簡潔的操作界面，使障礙物的判斷清晰、準確。

參考文獻：

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