雙引擎飛機在超過決定速度後發生單引擎故障的處理

(Engine Failure After V1)


在航空法規中,對於雙引擎飛機的性能適航性有一項要求,就是在起飛過程

中,如果其中一具引擎發生故障,飛機必須能夠僅憑藉剩餘的一具引擎繼續

起飛,並回場落地。但是起飛過程剛開始加速的階段,由於速度還不夠,如

果發生單引擎故障,產生嚴重的推力不平衡,方向舵 (rudder) 沒有足夠的作用

力去抵銷,此時也不可能繼續起飛,只有放棄起飛的選擇。因此有了所謂決

定速度(V1) 的產生。


V1的決定跟跑道長度、天候狀況以及起飛的外型 (Configuration) 都有關係。此

處我們只討論在飛機還沒有加速到V1之前,如果發生引擎故障,將會放棄起

飛 ; 如果超過 V1 放棄起飛,表示跑道長度不足以煞停,除非有充分理由認為

起飛不安全,否則通常是繼續起飛。而這個瞬間的決定過程以及操控技巧,

對於飛行員是一大考驗。


放棄起飛的操作,一般是收油門、拉起減速板、反推力器、全煞車.技巧性較

高的,則是繼續起飛的過程,特別是引擎裝置在主翼下方的飛機,推力不對

稱的情形比較嚴重。當然不同的飛機,甚至不同的航空公司,操作程序上可

能都不太相同。但是基本的原則大同小異,不外乎穩住飛機、關閉引擎、通

知航管、回場降落。此處我們以波音767為例,簡單介紹處理程序。

( 要下載錄影帶範例請這裡 )


開始起飛時,正駕駛將油門推至起飛推力,手放在油門桿上。以便隨時放棄

起飛,當速度達到 V1 時,駕駛喊出 "V1" ,正駕駛則將手離開油門桿 (註1)。

此時突然某引擎發生故障,副駕駛可以由引擎儀表看出來,正駕駛則可以感

受到推力不平衡產生的方向偏移。此時副駕駛喊出 "Engine Failure!" (註2),正

駕駛則用方向舵盡量將機頭方向維持與跑道平行 (註3),當速度達到帶桿速度

(Vr),副駕駛喊出 "Rotate",正駕駛則開始將操縱桿往後拉。


機頭拉起的速度不要太快,約每秒 2~2.5 度,拉起的仰角會比正常的仰角低

些。此時由於推力不對稱達到最大,飛機速度又低,因此需要大量的方向

舵,可以說是整個過程中最困難的部分,一般人常犯的錯誤,就是看見飛機

偏轉,就以副翼 (aileron)去修正,殊不知此偏轉是由推力不對稱引起,用副翼

根本控制不住,幾秒鐘內飛機就可能整個翻過去。


飛機離地開始爬升,副駕駛喊出 "Positive Climb",正駕駛下令 "Gear Up" ,副

駕駛則將起落架收起,此時要注意機翼保持水平,仰角在 10~12 度左右,將速

度控制在 V2,不要為了爬升而失速了。此時除了將飛機穩住之外,不要做任

何事。方向舵適當的量,應該是剛好使操縱桿保持在中間,或是參考 Turn and

SlipIndicator。可以使用方向舵配平 (rudder trim),腿比較不那麼費力。


離地400呎,開始分析狀況。引擎可能是單純熄火,或是損毀或脫離,甚至起

火,熄火的狀況比較簡單。由於慣性及風車效應,N1 及 N2 都還有轉速,尾

管溫度 (EGT) 則逐漸下降。由於情況不算很緊急,可以等待爬升至安全高度再

處理。如果是嚴重損壞,N2會變成零 ; 引擎脫落的話,引擎指示會變成空白。

起火的話,火警警告會響起。這幾種情況要立刻處理,必須熟記的項目是:


  1. Throttle Lever close (正駕駛將好的引擎護住,以免關錯引擎)。

  2. Auto Throttle Arm Switch: off (自動油門通常是根據兩引擎正常而計算的,

    因此單引擎狀況不要使用)。

  3. Fuel Control Switch:cut off (切斷燃油供應,正駕駛將好的引擎護住,以免

    關錯引擎)。

  4. Fire Handle Pull (and Rotate) (切斷燃油、液壓、電、氣等聯繫,如果是失火

    狀況,旋轉滅火拉柄會噴灑引擎滅火劑。同樣,正駕駛將好的引擎護住,

    以免關錯引擎)。

接下來副駕駛以無線電通知塔台,宣告緊急狀況,要求雷達引導,回場落地.

離地700呎,開始放低機頭,保持每分鐘約 100 呎或是 0 爬升率 (重量重的話)

,開始加速,依照安全速度收襟翼。待襟翼收起,速度達到 Vref+80,此時阻

力較小,爬升性能會有顯著改善。將推力減小為 "最大連續推力 (Max

Continuous Thrust) " (註4),保持 Vref+80 (最大爬升角速度,Best Angle Climb

Speed),爬升至安全高度。


到達安全高度改平,此時可以使用自動駕駛保持高度及方向,以減輕工作負

荷。由於速度較起飛時為高,推力也減小了,此時方向舵的量就不需要那麼

多。任何時候只要速度或推力改變,方向舵的量就要跟著調整。但是只要配

平運用得當,操縱起來跟正常狀況不會有太大差別。此時飛機開始轉向

downwind leg,組員則拿出檢查表 (checklist) 開始處理較細節的部分。引擎熄火

的情況除了上述前三項要做之外,第四項不做,然後(所有狀況):

  1. 啟動 APU,

  2. GPWS flap overide switch: overide (註5),

  3. Transpoder Mode: TA (註6)

  4. Landing Preparation: Use flap 20 and Vref20 for landing, flap 5 for go around.(註7)


接著完成正常程序中的起飛後檢查 (After Takeoff Check)。如果飛機重量大於最

大落地重,可能要考慮放油 (Fuel Jettison)。設定導航儀器準備降落,組員間的

進場簡報 (approach briefing) -互相提示進場程序,助航設施頻率交互檢查,重飛

程序等。通知座艙長,簡單說明大致狀況,並告知降落後可能處置 (如緊急疏

散 evacuation )、向乘客廣播,以無線電通知公司地面人員。


完成下降檢查 (Descend Check),進場檢查 (Approach Check)。接下來就專心的飛

了。通常我們會選擇有 ILS,最大最長的跑道。如果自動駕駛 Approach Mode

沒有問題,就讓自動駕駛來飛,否則就改用手飛,也不會太困難。重點是善

用配平,推力不要做太大的改變 (因為方向舵也要跟著調整,很不易穩定 ),

不要讓速度低於目標速度 (由於只剩一具引擎,加速很不容易 )。


當 glide slope 指示開始移動時,放下起落架,襟翼放到 20,減速至最後進場速

度,調整配平,將自動減速板放在準備 (Arm) 位置,設定自動煞車,完成落地

前檢查 (Landing Check) 。767用 flap 20 不能自動降落 (或許可以,但是未經正式

認可),因此落地前要改為手飛。


最後 flare 的量不要太多,此時不追求輕巧的降落,由於速度快,不要讓飛機

飄太遠。著地前收回油門,注意方向舵要回到中間 (註8)。主輪著地時減速板

自動升起,正駕駛拉起反推力器,自動煞車也會啟動。副駕駛則注意自動減

速板及自動煞車是否正常作用,反推力器只有一邊,所以要喊出 "Left (Right)

Only",並且報出飛機速度,如 80、60。當飛機減速至 80kt 時,反推力器開始

推回,到 60kt 時回到怠速位置。

如果有發生起火現象,或其他狀況需要緊急疏散,則將飛機停定在跑道上 (註

9),下達疏散命令 - EVAC! EVAC! EVAC!


結語:

單引擎故障的處理,可以說是飛雙引擎飛機必備的技能。如果處理得當,那才

真的是 "多一顆引擎,多一分保障 " ; 否則雙引擎飛機可能比單引擎飛機更致

命。


作者:JAD-140 Julian, 朱怡泰

Mailto:[email protected]


註解:

  1. 此舉表示,除非特殊理由,不放棄起飛,手離開油門,也可以避免因為

    緊張而誤將油門收回.。

  2. 此時不說左或右引擎,因為在極短時間內由儀表要做出正確判斷並不容

    易,如果報錯了反而造成混淆。正駕駛只要根據飛機的偏移,做出相對

    的方向舵控制即可。

  3. 不要嘗試將飛機回到跑道中心線,那樣的方向舵量太多了。起飛後再設

    法回到延伸中心線。

  4. 噴射引擎對於全推力的使用大多有時間限制 (通常受限於尾管溫度),而最

    大連續推力比全推力小一點,但是沒有時間限制。通常在單引擎故障時

    使用。

  5. GPWS (Ground Proximity Warning System)其中有落地外型警告,如果起落架

    放下,而低於某個高度襟翼不在正常降落設定 (767 是 25 或 30),則警告

    聲大作,為了有時特殊狀況不能使用正常襟翼設定降落,於是有了這個

    overide 開關。

  6. 有 TCAS (Traffic Collision Alert System)設備的飛機,通常 transponder擺在

    TA/RA (Traffic Advisery/ Resolution Advisery)位置,如此有飛機接近時,電腦

    會做出閃避指示。此時單引擎故障,運動能力有限,因此擺在 TA (Traffic

    Advisery)位置,如果有飛機接近,電腦會顯示對方飛機位置,但是"告訴

    "對方我方不閃避,請對方讓路。當然這要彼此都有 TCAS 設備才行。

  7. 由於只剩下一具引擎,推力有限,如果使用 flap 30,萬一需要重飛時,阻

    力太大。因此使用 flap 20 降落,如果重飛立刻可以收到 flap 5,此時單引

    擎便有足夠的推力爬升。由於 flap 20 的失速速度比 flap 30 高,因此進場

    速度就比正常狀況要高。這樣同時也能提高方向舵和副翼的效率,操控

    會比較容易。

  8. 油門收回就不再有推力不對稱的問題,因此方向舵就要回到正常的中間位

    置。但是由於之前的方向舵配平設定,此時要回正反而另一隻腳要用

    力,感覺有點奇怪。有人因此認為在降落前最好將方向舵配平先歸零,

    以免收油門過程反而造成方向控制不穩。但是這兩種方法見仁見智,各

    有優缺點,很難說哪種一定是對的,依各人習慣而定。

  9. 不要嘗試將飛機滑離跑道。風向可能將火吹向客艙,而且滑行道比跑道

    窄,消防車等設備比較難接近飛機。


用FS98模擬單引擎故障:

在FS98裡面要模擬這種狀況,第一個要面對的問題,就是飛機的選擇。因為大

部分 FS 的飛機,在正常狀況要模擬得像真飛機都不容易,更何況是引擎故

障 ? 經過多方的測試,我發現 FS6 的 737-400最合適。以前我曾經談過如何將

FS6 的 737-400 轉換到 FS98 使用,如果沒辦法,用 FS98 的 737-400也可以,只

是比較不穩定。( Flight Mode 的詳細說明在此 )


此外FS中的飛機 rudder 效率都比真飛機差。在地面上,由於有鼻輪輔助方向控

制,因此發生推力不平衡時感覺不太出來 ; 一但鼻輪離地,用 full rudder也控制

不住。此時只有用一點 aileron 輔助,但是在真實情況這是行不通的。如果 full

rudder還不夠,只有收油門一途了。飛機平著迫降總比翻過去好。


FS98沒有 rudder trim,所以使用 rudder pedal 的人,腳就要一直用力踩著,但是

反應比較靈活 ; 使用鍵盤控制 rudder,反應較慢,但是類似 rudder trim 的效

果,各有好處。


在 FS中要維持固定的方向,除了用 rudder之外,飛機還要稍微 bank向沒有故障

的引擎那一邊,有點像是一些小型的雙引擎螺旋槳飛機的飛行方式。然而真

飛機,以767而言,通常是保持機翼水平,飛行軌跡會和機頭方向不同,就像

在作風偏修正一樣。


在跑道上加速起飛時,將油門推到底,然後按 E 鍵,再按 1 或 2 選擇 左 或 右

引擎,等速度到達 130kt 時,按 F1將一邊油門收到 Idle,或是 ctrl+shift+F1 將供

油切斷。用 rudder維持方向,等速度達到 140kt 時開始帶桿,同時增加 rudder

的量。


升空後有時間按 E 鍵再按 1 或 2 選擇好的引擎,油門便可正常操作。由於只剩

一具引擎,推力設定會比平常高一些,平飛時 N1 約 75 ~ 80 ,轉彎時約80 ~

85,flap 5 時還要再加 5% 左右。Final approach 時大約 70 ~ 75。