Safety first | 进一步防止飞行中失控

Safety first | January 2025 

自商用喷气式航空诞生以来，飞行中失控（LOC-I）一直是导致致命事故的主要类别之一。尽管第四代飞机的飞行包线保护功能已使 LOC-I 事件相比第三代飞机减少了 90%，但仍需不断增强飞机系统，以进一步预防潜在的事故。空客公司参考了在役飞机的运行经验，在 A350 机型上实施了先进的安全改进措施，从而进一步降低了 LOC-I 事故的风险。当前的目标是升级 A320 系列、A330 和 A380 机型，使其在 LOC-I 预防方面尽可能接近 A350 的标准。

本文将介绍这些安全改进措施，并介绍在整个空客机队中实施这些改进的策略。

第四代商用喷气式飞机具备三道防止飞行中失控（LOC-I）事件的防线。

自动飞行系统可在高空飞行等阶段协助机组，并在遇到湍流等复杂条件时保持飞机的可控性。此外，使用自动飞行还能降低机组的工作负荷，使其能够专注于系统故障管理。

在未使用自动飞行、因系统故障导致自动飞行能力丧失，或因超出自动驾驶范围而自动驾驶解除的情况下，机组对飞行状态的感知将使其能够迅速作出反应，并进行适当的手动飞行操作。

在某些极端的情况下，机组可能会丧失情景意识，从而导致其对飞行操纵输入不当。此外，机组可能需要快速操纵飞行控制系统，以执行避让机动。对于这些情况，第四代喷气式飞机引入的飞行包线保护提供了第三道防线，以防止 LOC-I 事件的发生。

基于对在役飞机运行事件的经验总结，A350 机型的设计在上述三道安全防线的基础上进行了进一步增强。“超越标准的安全”（Safety Beyond Standard） 计划的目标是将这些增强措施应用到符合条件的 A320 系列、A330 和 A380 机型上，使空客大部分机队的 LOC-I 预防能力接近 A350 机型的标准。

（图 1）第四代喷气式飞机防止飞行中失控（LOC-I）的三道防线

这一改进提升了自动驾驶（Autopilot, AP）和自动推力（Autothrust, ATHR）的可用性，并降低了因自动驾驶或自动推力突然失效而导致机组受到惊吓的风险。每项增强措施均对比了实施前（pre-mod）和实施后（post-mod）的可用性变化。

大多数自动飞行系统失效的案例，主要是由于飞行管理系统（Flight Management System, FMS）发生故障或重置所导致。在实施前的配置（pre-mod）中，当 FMS 发生故障或重置时，自动驾驶（AP）、飞行指引（Flight Director, FD）和自动推力（A/THR）都会断开（见图 2）。

在实施后的配置（post-mod）中，即使 FMS 发生故障或重置，AP/FD/ATHR 仍可在选定模式下保持可用。

（图 2）增强的自动飞行对 FMS 故障的适应性

该增强功能适用于所有 2021 年及之后生产的 A320 系列飞机，并可对 2021 年之前生产的 A320 系列飞机 进行改装升级。

A330 机型中，约 70%机队采用 GENEPI FMGEC 硬件，这部分飞机可在升级至 H7 FMGEC 标准（自 2022 年起可用）后获得该增强功能。

该增强功能已作为标准配置应用于所有A380机型。

自动飞行系统需要获取起落架状态信息（放下/收起以及受压/未受压）。因此，在最初的设计中，如果发生 起落架控制接口单元 1+2 故障（L/G LGCIU 1+2 FAULT）或起落架减震支柱故障（L/G SHOCK ABSORBER FAULT），自动驾驶（AP）、飞行指引（FD）和自动推力（A/THR）将会失效（见图 3）。

在实施后的配置（post-mod）中，飞行指引系统引入了额外的数据来源以获取起落架状态信息。因此，即使两个LGCIU 同时失效 或出现ECAM警告的起落架减震支柱故障（L/G SHOCK ABSORBER FAULT），AP/FD/ATHR 仍可保持可用，从而维持 CAT II 或 CAT III 级别的自动进近和着陆能力。

该增强功能已作为标准配置 应用于所有 A330 和 A380 机型。

（图 3）增强的自动飞行对双 LGCIU 故障的适应性

LGCIU 故障适应性增强的可用性

该增强功能已作为标准配置应用于 2021年及之后生产的所有 A320 系列飞机，并可对此前生产的 A320 系列飞机 进行改装升级。

该增强功能已作为标准配置应用于所有A330和 A380机型。

在实施前的配置（pre-mod）中，自动驾驶（AP）、飞行指引（FD）和自动推力（A/THR）至少需要两个独立且一致的空速数据源才能保持运行。因此，如果两个空气数据参考（ADR）丧失数据，AP/FD/ATHR 将会失效。

速度监控功能（不可靠空速缓解手段（UAMM）第 2 步）

在实施后的配置（post-mod）中，系统引入了一种 独立的空速估算器，称为 “数字备份空速”（Digital Back-Up Speed，DBUS），该功能主要基于 迎角（AOA）、载荷系数、飞机重量和构型进行计算，从而能够对剩余的 ADR 空速数据进行监控。因此，在空速数据丢失的情况下，自动飞行系统的可用性得到了增强：

仅剩一个 ADR 可用

即使两个 ADR 失效，AP/FD/ATHR仍可保持可用。但在这种情况下，自动着陆功能不再可用，但CAT I级别的进近仍可执行（下滑道 G/S 模式和航向道LOC模式仍然可用）。

仅剩数字备份空速可用

如果仅剩数字备份空速（DBUS） 可用，AP/FD/ATHR 仍可保持可用，但仅限于选定模式。然而，自动着陆功能将不可用，但CAT I 级别的进近仍可执行（下滑道 G/S 模式和航向道 LOC 模式仍然可用）。

（图 5）增强的自动飞行对三重空速数据故障的适应性

无空速数据可用

如果所有空速数据均不可用，包括数字备份空速（DBUS），AP/FD/ATHR 仍可在飞机清洁构型下保持可用，但将处于降级模式，仅能维持 水平飞行和航向保持。自动推力（A/THR）将自动调整推力，以确保飞机保持在飞行包线的中间区域。

（图 6）增强的自动飞行对三重空速数据故障的适应性

空速数据故障适应性增强的可用性

飞行中的突发事件需要机组采取适当的应对措施。例如：接近失速、不可靠空速以及过大的倾斜角。当这些情况发生时，机组必须以可控且冷静的方式执行恢复操作。改进的警示提示和额外的速度信息将帮助机组更有效地应对这些突发事件。

这些增强功能能够提高机组的情景意识能力，并有助于快速评估情况。借助更强的情景意识和评估能力，机组可以更加安全、高效地执行正确的操作程序。

在实施前的配置（pre-mod）中，飞机配备了一种基于迎角（AOA）数值的备用速度刻度，该刻度通过颜色带向机组提供速度信息，机组可在 FL250 以下使用（见图 7）。

（图 7）实施前的备用速度刻度

在实施后的配置（post-mod）中，系统引入了数字备份空速（Digital Backup Speed，DBUS）（见图 8），其计算基于迎角（AOA）数值、飞机重量和载荷系数，为机组提供额外的空速指示，并可在需要时显示于主飞行显示器（PFD）上。

数字备份空速的精度为 ±15 节，因此，在 PFD 上，该空速刻度的最后一位数字会以删除线显示。机组可通过PFD 专用按钮手动显示或隐藏数字备份空速。

由于大多数皮托管冻结事件在飞行过程中是暂时性的，因此数字备份空速的显示是可逆的，当 ADR 数据恢复并可靠时，机组可以关闭数字备份空速指示，并恢复使用正常的空速数据（气动空速）。

数字备份空速作为独立的空速数据源，还可对 ADR 的数据进行额外监控。增强版 ECAM 程序 将提供3个 ADR 及数字备份空速的数据状态，并指导机组选择正确的空速数据。当需要时，ECAM 还会提示机组开启数字备份空速指示。

（图 8）实施后的数字备份空速指示及 ADR 切换辅助

A380 机型：与 A350 机型相同的 ADR 监控及自动空速切换功能

在 A380 机型上，自航电批次 8（Avionic batch 8） 起，将配备与 A350 机型相同的 ADR 监控功能及 PFD 自动空速显示。

数字备份空速/高度显示及速度信息选择辅助的可用性

（图 9）PFD 上的“STALL”警告信息

EIS（电子仪表系统）的更新在 PFD（主飞行显示器） 上引入了视觉红色警报，以补充现有的失速语音警告。这一改进增强了对接近失速状态的警示效果，提醒机组必须采取纠正或改出动作，以避免进入失速状态。

PFD 上 “STALL” 警告信息的可用性

备用法则和直接法则下的大坡度角警告

该增强功能在 PFD（主飞行显示器） 上引入了一条信息，并在飞机达到大坡度角（超过 45°） 时发出 “BANK BANK” 语音警告。该功能适用于备用法则（Alternate Law）和直接法则（Direct Law），因为这些模式下不提供大坡度角保护。

（图 10）PFD 上的“BANK BANK”警告信息

备用法则和直接法则下大坡度角警告的可用性

该增强功能适用于所有新制造的飞机，并可改装至现有的 A320 系列和 A330 机队。然而，配备 EIS 1 标准的飞机将仅提供语音警告。该增强功能已作为标准配置（basic）安装在所有 A380 机型上。

飞行包线保护可用性的增强进一步强化了防止 LOC-I（飞行失控）的第三道安全屏障。

备用法则下的俯仰姿态限制

在改装前（pre-modification）的配置中，备用法则（Alternate Law）下俯仰轴（Pitch Axis）不提供飞行包线保护。

在改装后（post-modification）的配置中，当飞机处于清洁构型（Clean Configuration）时，备用法则下增加了俯仰角限制（见图 11）。此功能可防止空速快速衰减，降低超出飞行包线的风险。该功能引入了两个限制：

•θmax（最大俯仰角）：在驾驶杆持续保持抬头输入时，飞机能够达到的最大俯仰角。

•θprot（受保护俯仰角）：在驾驶杆回到中立位置时，飞机能够维持的最大俯仰角。

这两个最大俯仰角会随高度变化，因此，在机组不当抬头操纵的情况下，该功能可以有效减少潜在的失速风险。

（图 11）备用法则下的俯仰姿态限制

备用法则下俯仰姿态限制的可用性

A320 系列飞机在偏航阻尼功能失效情况下的飞行包线保护保持

在改装前（pre-mod）的配置中，如果由于两个偏航阻尼器（Yaw Dampers）或两个飞控计算机（FAC）均失效而导致偏航阻尼功能丧失，飞机将失去正常法则（Normal Law）和飞行包线保护，并降级至备用法则（Alternate Law）。

在改装后（post-mod）的配置中，飞机同样会降级至备用法则，但正常法则下的飞行包线保护仍然可用，只是由于偏航阻尼的缺失，保护效果可能会有所降低。

偏航阻尼功能失效情况下飞行包线保护的可用性

避免在 A320 系列飞机上不当同时复位 FAC

在 A320 飞机上，当方向舵行程限制器（Rudder Travel Limiter）发生故障时，ECAM 程序会要求机组按顺序复位每个飞控计算机（FAC），以尝试恢复该功能。

此次改进增强了该程序，新增了“IF UNSUCCESSFUL:”（如果未成功）提示行，使机组更明显地意识到应避免同时复位两个 FAC，否则可能会导致正常法则（Normal Law）及其相关的飞行包线保护短暂失效。

（图 12）改进后的 ECAM 程序以防止同时复位 FAC

增强版 AUTO FLT RUD TRV LIM SYS ECAM 警告的可用性

使这些安全增强功能可用，是对所有空客飞机持续改进的一部分。将这些增强功能作为改装解决方案应用于现有的空客机队，是进一步预防 LOC-I 事件的关键。空客公司通过多个受监控的改装推广活动，鼓励并协助运营商在其运营飞机上实施这些增强功能。

免费提供软件

为了便于在兼容飞机上实施这些增强功能，空客向运营商免费提供软件更新。

有限的停场时间

引入这些增强功能的软件更新可以在较短时间内完成，从而减少飞机停场时间，并降低人工成本。

混合机队考虑因素

运营商可能拥有技术配置不同的飞机，其中部分机型可能无法兼容某些改装方案。但这不应阻止运营商在兼容的飞机上实施增强功能。对于已配置并具备改装能力的飞机，实施这些改进是提升安全标准的重要一步，这将增强整个机队的安全水平。

有限的运行影响

所有列出的增强功能对日常运行的影响有限，因为大多数功能只是现有功能的可用性增强。此外，新增的显示信息以及新的或更新的操作程序均已在 FCOM（飞行机组操作手册） 和 QRH（快速参考手册） 中进行了描述。

有限的培训需求

培训需求分析表明，飞行机组只需 A 级（自学培训） 或 B 级（辅助培训） 培训即可熟悉这些增强功能。

空客公司针对符合条件的 A320 系列、A330 和 A380 飞机开发了安全增强功能，以应对飞行中失控（LOC-I）风险。这些增强功能的目标是使整个空客机队尽可能接近 A350 的安全标准，重点关注以下三个关键领域：

1.增强自动飞行系统的可用性

2.提升飞行机组的情景意识

3.增强飞行包线保护

对于具备改装能力的飞机，这些增强功能的实施经过专门设计，以尽量减少运行影响，优化集成成本（例如，空客免费提供软件更新），并且仅需要有限的额外机组培训（A 级或 B 级培训）。

这些增强功能进一步加强了 LOC-I 预防措施，因此，空客鼓励运营商在部分兼容或混合机队 运营的情况下尽可能实施改装，因为安全优势远远超过可能存在的机队配置不一致问题。

通过采用这些改进措施，运营商将有效提升整个机队的安全性。这些增强功能是超越现行安全标准的关键步骤，充分利用运行经验和技术进步，进一步预防 LOC-I 事件。空客已启动受监控的改装推广活动，并与运营商合作，争取尽早实施这些安全增强功能，进一步强化我们共同对航空安全的承诺。