QAR的深度挖掘和应用

QAR的深度挖掘和应用

作者： 指导老师：周长春

摘 要

（1）飞行品质监控的概念，并提出了飞行品质监控的重要性。（2）飞行品质监控的数据处理系统。分别介绍了飞行品质监控的数据记录系统、数据格式和数据译码系统。（3）飞行品质监控技术的实施与应用。介绍了FOQA计划以及FOQA在我国的实施现状和应用。（4）飞行品质监控在机务维修中的应用。着重研究探讨发动机状态监控技术的应用和飞行品质监控技术在当今机务维修中的重要作用。（5）飞行品质数据的深度挖掘。飞行数据是调查飞行事故原因的主要依据。本文根据飞行数据记录系统的发展、工作过程、应用以及在中国民航的发展进行讨论。并针对我国民航的实际情况，对快速存取记录器（QAR）的工程技术以及在我国民航的利用现状进行分析了解，对监控数据的分析，发现超限事件。探讨了飞行数据在进行飞行品质监控实施飞行质量保证计划、发动机状态监控并根据监控数据诊断故障等方面的实际作用。肯定飞行品质监控在保证飞行的安全方面的作用，并针对个别公司在飞行品质方面所做的投入和获得的成绩进行评定和比较。

关键词：飞行安全 飞行品质监控 QAR 超限事件 预警管理

Abstract

Flight data to investigate the cause of the accident flight the main basis. In this paper, the flight data recording system in accordance with the development process, application and development of the General Administration of Civil Aviation of China in the discussion. And for the actual situation of China's civil aviation on the quick access recorder, as well as the engineering and technology in China's civil aviation to understand a situation analysis of the use of surveillance data analysis, we found the incident overrun. Of flight data during the flight to quality control to ensure the quality of the implementation of the flight plan, engine condition monitoring and fault diagnosis based on data such as monitoring the actual role. Sure that the flight to quality control to ensure flight safety in the role, and for individual companies have done in flight quality inputs and made available for evaluation and comparison of results.

Key words：Flight safety FOQA QAR(Quick Access Recorder) Transfinite events

Early-warning management

目 录

摘 要 .................................................................... I 目 录 .................................................................. III 第一章 绪 论 .............................................................. 2

1.1 研究的目的和意义 ..................................................... 2 1.2 研究的国内外现状 ..................................................... 3

1.2.1 国外研究现状 ....................................................................................................... 3 1.2.2 国内研究现状 ....................................................................................................... 4 1.3 研究的方法和思路 ..................................................... 4 第二章 关于QAR的工程技术状况分析 ........................................... 6

2.1 QAR简介 ............................................................. 6 2.2飞行品质监控的数据处理系统 ........................................... 7

2.2.1 飞行数据的记录 ................................................................................................. 8 2.2.2 飞行数据的记录格式 ......................................................................................... 9 2.2.3 飞行数据的译码系统 ....................................................................................... 11 2.3 设备状况 ............................................................ 14 2.4 地面数据分析系统 .................................................... 15 第三章 QAR飞行品质监控的流程及目标 ........................................ 18

3.1 QAR飞行品质监控的流程 .............................................. 18 3.2 我国某航空公司QAR的施行情况 ........................................ 26 第四章 基于飞行性能的超限事件参数研究 ...................................... 29

4.1 起飞阶段飞行性能及超限事件特征参数分析研究 .......................... 29

4.1.1 主要性能及其影响因素分析 ............................................................................. 29 4.1.2 起飞阶段可能发生的超限事件及其特征参数的选取 ..................................... 32

第五章 我国民航飞行品质监控的应用现状 ...................................... 34

5.1 QAR在我国民航的应用和发展情况 ...................................... 34 5.2 利用飞行品质监控进行预警管理的思路 .................................. 35 第六章 影响B-737-800机型运行安全的主要超限事件 ............................. 36

6.1 B737-800机型接地距离长三级超限特点、原因分析及应对策略 ............ 36 6.２ B-737-800机型重着陆分析及应对措施 ................................ 44 6.３ B-737-800机型起飞/着陆擦机尾/尾撬分析 ............................ 45 第七章 结合QAR译码对飞机故障进行诊断 ...................................... 53

7.1 结合QAR译码巡航报告进行发动机性能故障诊断 .......................... 53 7.2 空调引起故障诊 ...................................................... 54 结束语 ..................................................................... 55 主要参考文献 ............................................................... 57

（1）飞行品质监控的概念，并提出了飞行品质监控的重要性。

（2）飞行品质监控的数据处理系统。分别介绍了飞行品质监控的数据记录系统、数据格式和数据译码系统。

（3）飞行品质监控技术的实施与应用。介绍了FOQA计划以及FOQA在我国的实施现状和应用。

（4）飞行品质监控在机务维修中的应用。着重研究探讨发动机状态监控技术的应用和飞行品质监控技术在当今机务维修中的重要作用。 （5）QAR数据的深度挖掘。

第一章 绪 论

1.1 研究的目的和意义

安全是民航永恒的话题，没有安全就没有效益，更谈不上发展，这在民航上下早已形成共识。但据权威资料统计，70%以上的飞行等级事故是由人为原因操纵造成的，如何根本上对飞行人员的飞行技术、操作品质实施监控和管理，各公司首先想到的是注入科技，运用先进的管理手段全方位的实施监控、分析和管理。我们经常说的飞行品质监控设备组件作为机载设备，已经在美国、欧洲等西方国家运用了很长时间。飞行品质监控是航空公司安全管理的重要基础工作，然而，航空公司过去只能依赖飞行员的主观感觉和对飞行数据记录仪（黑匣子）的数据进行人工解读，从而了解飞机的运行状态。为了克服飞行员描述的主观性以及人工解读数据的低效率，从20世纪70年代起，欧洲和亚洲的主要航空公司着手开发应用软件，以检测在飞机运行、飞机维修和发动机性能监控方面的超限事件及发展趋势。1997年，民航总局要求所有运输机加装QAR设备，并对每个航班实施监控，对监控数据进行分析，为保证飞行安全，加快新飞行员的培养提供了有效的科学手段。飞行数据的作用包括：1、飞行数据是调查分析飞行事故的重要依据；2、飞行数据可以指导飞机设计；3、飞行数据可用于机务维修；4、利用飞行数据构成飞行质量评判和检查监督系统。

因此飞行品质监控的应用，针对性强，目的明确，内容具体，能够抓住影响飞行安全问题的实质和核心，有利于飞行品质的提高。从国际上来看，采用先进技术手段对飞行品质进行监控是大势所趋，从国内来看，有些航空公司深入开展飞行品质监控工作，对飞行安全的促进作用已日益凸显。这项工作前景广阔，技术手段会越来越多，越来越先进。可以相信，随着国内各航空公司对这一先进技术手段的运用，安全管理的水平必将得到明显提高，飞行品质监控工作将为保障飞行安全发挥更大的作用。

总之，用好QAR，充分发挥它的特有功能，就能有效改进飞行品质，提高安

全系数，改善飞行效益，从而推进航空公司乃至整个民航事业的发展。

1.2 研究的国内外现状

1.2.1 国外研究现状

世界发达国家对飞行记录数据的应用非常重视，他们从70年代就开始投入大量的人力和资金研制各种飞行数据应用系统。飞行数据广泛应用与日常监控工作中，起到了明显的效果。据统计美国的飞行事故率从1950年的万时率3.6降到1995年的0.15。下面介绍国外几个比较有名已经投入使用和正在推广的飞行数据应用系统

（1）美国的SimAuthor公司的FlightViz飞行数据模拟再现软件 SimAuthor公司是世界公认的飞行数据应用开发方面的领导者。FlightViz飞行数据模拟再现系统为其代表产品，世界各航空机构和航空公司中有相当一部分为FlightViz的用户，这其中包括中国上海航空公司（现已与东航合并），深圳航空公司和厦门门航空公司。

FlightViz飞行数据模拟再现系统可将由飞行数据记录设备记录下来的数据资料，配合Jeppesen数字机场起降系统，以电脑3D视觉效果重现飞行轨迹，作为飞行员标准训练、执行飞行操作质量保证计划（FOQA）、飞行事故调查、空管程序管制以及研究飞行轨迹的重要工具。

（2）澳大利亚航空安全局（BASI）研制的计算机图像系统

计算机图像系统的主要功能就是利用数据记录系统记录的飞行数据，通过软件设计，以人们可理解的方式再现事件的发生过程，事件的显示过程主要以模拟飞机沿计算的飞行轨迹飞行和再现座舱仪表现实的方式表现来表达的。

BASI在1984年研制出了PS300计算机图像系统，该系统在显示出飞行轨迹的同时，还同步输出舱音记录仪声音和雷达记录的位置数据，此外还能模拟再现事故发生地的地形轮廓等等。

总的来说在飞行品质监控的方面国外起步早，技术已经比较成熟，种类也比较齐全，对我国民航来说要加强的地方和学习的大方还很多，所以我国也应加大在研究方面的人力和财力的投入。

1.2.2 国内研究现状

飞行品质监控对我国民航来说作为一个比较新兴的课题，起步晚、进步快、步子大是我国民航的特点，虽然现在已经在民航界广泛应用，但还存在很多问题，近年来，随着总局一系列指令性文件的下发，以QAR译码为基础的飞行品质监控工作已愈加受到各运输航空公司的高度重视并已建立相应的软硬件系统，成为“安全防范关口前移”的一个重要乃至基本的手段。但在具体工作中，个案调查多，趋势分析少。从管理角度看，虽然这对加强个案的追踪与分析十分必要，但飞行品质监控工作的重点，更在于从趋势分析中找出飞行操纵误区或具有倾向性的问题，在于对安全形势的总体把握。对此，民航界内业已有共识。

不能否认在民航局和各航空公司的共同努力下，QAR工作已打下了一个良好的基础，但也反应出来一些问题。比如：QAR投资居高不下。我们知道，加装一套QAR投资是20多万，再配置相应的QAR数据处理系统要花费50--200万元。较大的航空公司飞机机型比较多，要建立自己完整的译码站，需要投资几百万元、甚至上千万元。所有航空公司是否有必要都从国外花巨资购买译码系统，是值得考证的。在不违反知识产权的前提下充分共享每一套译码系统。应该引起民航和航空公司的高度重视。实际上有的译码系统是可以为中国民航共享的还有的译码软件是厂家免费提供的项目，航空公司却不知道拿来为我所用。普遍存在的‘QAR数据采集率低’也是一个困扰飞行品质监控的技术难题，QAR故障、数据丢失给QAR监控工作带来很大阻碍，使航空公司难以完成总局关于‘两个100％’的QAR工作要求。如果以一家航空公司自己的能力解决这样一些问题，是难以完成的。要解决好以上这些问题，建立一个QAR信息共享平台显得相当必要。而要建成这样的信息平台，总局特别是总局航安办将起到决定性的作用。

1.3 研究的方法和思路

做研究时，用于研究的资料越充足，研究的结果就可靠。因此收集资料是研究工作的基础环节。本人对资料的收集将采取以下方式：（1）通过网上查询相关信息；（2）从学校图书馆借民航特色图书，了解我国在飞行品质监控方面的工作和成果。在研究中将采取以下方式：（1）广泛借阅有关大量的理论科学的书籍，

熟悉国内外在飞行品质方面的成果和发展现状；（2）与教研室老师面对面探讨在研究中所运用各类理数据；3）使用所熟悉的理论及方法，并结合实际情况进行分析研究；4）将民航运行作为一个系统进行分析。

本文的主要研究思路：（1）首先分析QAR的工作过程和其大概的工程技术，从而在理论上了解QAR的工作过程；（2）研究飞行品质监控的工作流程，以及了解国内某些航空公司在飞行品质监控方面的工作以及成绩；（3）就所查的资料和知识分析超限事件（本文只针对起飞过程中的超限事件特征数据进行简单的分析）；（4）了解我国目前飞行品质监控工作的发展状况 ；（5）飞行数据在故障诊断方面的作用。

第二章 关于QAR的工程技术状况分析

2.1 QAR简介

QAR是Quick Access Recorder（快速存取记录器）的缩写，与飞行数据记录器FDR（黑匣子）有相同的工作原理，通过记录存储介质：3英寸可擦写式光盘或PCMCIA存贮卡连续记录飞机运行期间（从发动机起动到停车全过程）的全部机型指定参数。不同的机型和批次有不同的参数，这些参数的记录数量和格式应该满足FAA和JAA指令性记录参数要求和飞机生产厂家的要求和限制。QAR按照国际标准规范记录飞行数据在光盘和PC卡上，这些光盘和PC卡很容易拆装和下载，供地面译码分析使用。QAR记录容量比黑匣子的记录容量更大，可擦写式光盘一般为128M，230M，640M，记录时间可以达到100飞行小时以上。而现阶段黑匣子容量仅有36.721M，可记录25飞行小时。因为“飞行品质监控”需要尽可能大的数据量和尽可能多的参数，并且要求这些数据有方便的存取性能，而QAR具有这两个方面的优势：即记录容量大，便于下载。所以QAR数据下载和译码（或数据分析）被用来对飞行品质进行监控。其工作原理大致如下：

前显示面 ARINC573 ARINC591 ARINC717 飞行数据采集组件（FDAU） PC机 光盘驱动器 双极双极 双相 离散 QAR光盘 控 制器卡未来航空 电子设备 接触线 115VAC 400hz 电 源

图1-1 QAR基本原理图

但目前世界各航空公司已广泛借助QAR系统记录数据并开展了“飞行质量操

作保证计划”即FOQA计划。按照FSF（飞行安全基金会）的定义，FOQA是一个可以获取并分析飞机在航行过程中有飞行数据记录其记录下来的飞行数据，从而提高飞行操作的安全性，以改善飞行机组的性能，航空承运人的培训计划，作业程序，空中交通管制程序，机场维修和设计，以及飞机运作和设计的项目。由FOQA计划的定义可知，要实施该计划必须对，必须对飞行数据进行译码还原，得到方便利用的工程数据。

2.2飞行品质监控的数据处理系统

飞行品质监控的数据处理就是记录飞行数据、对其译码转换、下载或传输到终端、对其分析利用或应用于某一方面的整个过程，其基本的处理流程如图2-1所示。

图2-1 飞行数据处理流程图

如图2-1所示，各种信号源把参数传送给数字式飞行数据采集组件DFDAU，DFDAU把的这些模拟信号、数字信号、离散信号全部转换成ARINC429格式编码，再送至数字式飞行数据记录器DFDR或快速存取记录器QAR，记录器再以ARINC747格式记录到不同的载体上。同时，DFDAU还把数据传送给数据管理组件DMU，它通过寻址报告系统ACARS由通讯系统（高频或甚高频）传输给地面SITA或ARINC网络，再由航空公司的计算机接受。这样，即使飞机还在航路上飞行，地面人员也可以通过计算机了解飞机的状态和故障，并及时加以分析利用。

ACARS PRINTER 其他信号 DMU 各种信号 DFDAU DFDR QAR DAR 2.2.1 飞行数据的记录

飞机飞行数据记录器是一种用于记录飞机及其系统工作状态的自动记录设备，其基本功用是为飞行事故调查提供客观依据。飞行数据记录器的定义是记录飞行状态、操纵状态和飞机/直升机、发动机有关信息的机载自动记录装置。该装置有一定的抗冲击、耐高温、抗化学腐蚀的保护能力，以便在飞机/直升机发生飞行事故后获取所记录的数据。随着科学技术的高速发展，现代飞行器越飞越高，越飞越快，对飞行要求也越来越高。从最初的FDR到QAR再到ACMS，人们对飞行品质监控所据的应用也越来越全面，下面就介绍下比较常用的两种记录设备。

FDR

FDR又称黑匣子，该记录器采用模拟记录技术，其记录系统结构简单，如下图所示。

图2-2 FDR系统配置图

FDR从本世纪50年代起开始安装在飞机上，目前的民用飞机、军用飞机和直升机上一般都已安装，大多安装在飞机后部。随着电子技术的迅速发展，许多机载电子系统实现了数字化和微机化，如惯性导航系统（INS），大气数据计算机（ADC）、飞行控制计算机（FCC），飞行管理计算机（FMC）等都是以微型计算机为核心进行计算、处理或控制的设备，所以民航飞机上开始使用数字式飞行数据记录器DFDR（Digital Flight Data Recorder），它的记录载体也由原先的磁带改为体积小，重量轻的固态存储器，它记录的数据量比最初的模拟式黑匣子有大幅度提高，通常可记录几百甚至上千个参数，记录精度和可靠性大大提高，同时还克服了磁带式记录器只能顺序读出数据的特点，能够方便地提取最近4小时内任意时间点的飞行数据。现阶段数字式黑匣子的容量一般为36.721M，可保存25个小时的飞行数据，包括飞机的高度、速度、加速度、俯仰、倾斜、航向等飞行参数、飞机发动机及主要部件的性能参数，以及温度、气压、风速等机舱内外的

飞行信号 飞行数据记录器 垂直加速度传感器 飞行数据输入面板

环境参数。

FDR主要被用来分析飞行事故，所以通常将它安装在坠地时碰撞较轻、又容易被发现的位置，例如飞机的尾部、战斗机的机翼边条等部位，同时，还采取了种种措施来保护所记录的飞行数据。但是由于飞机事故通常都是灾难性的，磁带有可能断裂，固态存储器有可能破碎，所以事故发生后，对受损数据的恢复是一项积极复杂的工作，也是当前极具挑战性的课题，对于磁带的断裂，人们在事故检查实践中找到了一中借助磁力探伤原理，进行人工数据读取的“掩膜”数据恢复方法，而对于较先进的固态记录器，目前尚没有有效的措施。

QAR

QAR与FDR有着相同的工作原理，数据的存取格式也是完全一样的。按照国际便准规范QAR系统将飞行数据记录在光盘或PC卡上，这些光盘和PC卡很容易拆装和下载，供地面译码分析使用，所以称为快速存取设备。

目前全球大部分航空公司普遍使用的存储介质为3英寸可擦写式MO（Magneto Optical）磁光盘，MO光盘借助磁和光来记录资料，其记录的资料准确，性能可靠，且MO光盘的记录容量比DFDR的记录容量大得多，一般为128M、230M、640M，记录时间可达100小时以上。

因为“飞行品质监控”需要尽可能大的数据量和尽可能多的参数，并且要求这些数据有方便的存取性能，而QAR具有这两个方面的优势：即记录容量大，便于下载，所以QAR数据下载和译码（或数据分析）被广泛用来对飞行品质进行监控。现在QAR已经是世界各航空公司提高安全管理水平，实现科学管理的重要手段。在QAR的帮助下，航空公司能够及时发现飞行中机组操纵、发动机工作状况以及航空器性能等方面存在的问题，分析查找原因，掌握安全动态，采取针对性措施，从而消除事故隐患，确保飞行安全。 2.2.2 飞行数据的记录格式

由于飞机的型号不同，机载磁带记录器也各有各样，它的发展经历了从飞行数据记录器（FDR）到数字式飞行数据记录器（DFDR），以及目前广为应用的QAR光盘的过程。相应地，飞行数据记录格式也经历了从ARINC542到ARINC543再到ARINC717的过程。

ARINC规范

Aeronautical Radio Inc．(简称ARINC)，为了使航空电子设备的技术指标、电气性能、外形和插件等规范统一，由美国各航空电子设备制造商、定期航班的航空公司、飞机制造商以及其他一些国家的航空公司联合成立了一个航空无线电公司。由该公司制定的一系列统一的工业标准和规范，称为ARINC规范。

ARINC 429

ARINC429是定义航空电子设备和系统，且彼此之间相互通信的一种规范；他们之间通过双绞电缆线来联系的。信息传输是以每秒12.5千位比特或者100千位比特来传输的，接收和发送是相互独立的。ARINC429大部分运用在商用运输机上，这包括在空中客车A310/A320和A330/A340，贝尔直升机，波音727、737、747、757和767，以及麦道MD-11。 ARINC429数据字长度总是32位比特长。

ARINC 542

记录信息的编排格式成为帧结构。帧（frame）是一种信息记录单位，每帧分为4个副帧(subframe)，每个副帧的时间是1秒，一帧为4秒。每帧开头记录的字位同步字，以确定该帧所记录的内容及数据字的有序排列，不会与其它帧的信息混淆。ARINC542格式的飞行数据记录器，所记录的参数较少，帧结构比较简单，它一般只记录飞行高度、空速、航向、垂直加速度、航班/日期编码以及有关开关性的离散信号，只能满足国际民航组织规定的最低事故分析要求。

ARINC 543

ARINC543格式是目前国际民航运输机上普遍采用的记录格式之一。几乎所有数字式飞行数据记录器（DFDR）或通用型飞行数据记录器（UFDR）都采用了这种记录格式。中国民航飞机上所装配的QAR和DAR盒式磁带记录器也采取了这种记录格式。它的主要特征是：每4秒记录信息为一帧，每帧分为1秒磁带运行长度的4个副帧，每个副帧64个字槽，每个字槽12位。每个副帧第一字槽用来记录该副帧的同步字，其余字槽编排所要记录的飞行参数。

ARINC717格式是ARINC543的扩展形式。由于航空事业的发展需要，要求记录的飞行参数逐渐增加，而原来ARINC543帧结构便不能容纳更多的参数信息，所以需要ARINC717格式，而该格式之所以能扩大记录参数，是因为采用了“超级帧”和“增加记录速度”这两种方法。

2.2.3 飞行数据的译码系统

飞行数据记录器将飞机的有关飞行状态参数和发动机状态参数用特殊的编码格式记录下来，但记录的只是一个过程，并不是目的，真正的目的是在地面恢复所记录的参数，利用计算机进行处理后，变换成工程单位的数据（即恢复原始数据），然后利用诸如仪表、航迹、曲、表格、三维动态等多种方式再现数据并提供给国家适航管理部门及技术专家使用以便达到应用的目的。这一系列过程都离不开对所记录的飞行数据的译码工作。

译码系统的硬件组成

译码系统的硬件组成比较简单，其设备的配置方框图如图2-3所示。

图2-3 译码系统的硬件组成

译码系统的软件体系

绘图仪 打印机 终端操作台 译码设备（中央处理机） MO磁光盘驱动器 译码系统可以以Microsoft Windows98/2000/XP等常用操作系统为工作平台，其软件流程图如图2-4所示。

译码系统模块 1、原始数据下载模块

依据航空公司更换MO的周期长短，MO上保存的数据量相对较多或较少。 对QAR磁光盘译码的第一步就是把以二进制形式记录在MO上的所有数据信息下载到计算机硬盘，并暂存在C++Builder数据库软件中自带得Paradox表单中，作为译码模块的数据来源。在下载过程中，同时完成航班的正确划分。下载完成后，用户可以选择是否在硬盘上保存该原始数据。

2、飞行数据译码模块

每个机型通常对应着多种记录方式，例如波音737飞机737-1、737-2和737-3

三种记录方式，波音757飞机有757-1和757-2等几种记录方式，记录方式不同，参数的记录位置通常也不一样，所以在进行参数译码之前，必须首先确定机型和QAR采用的记录方式。

MO磁光盘上通常记录有几百个参数，分析各参数的编码方式和记录格式，可以采用相应的译码方法将它们恢复为工程数值。参数可分为模拟量、数字量和离散量三种类型，按照编码方式不同分别对应不同的译码方法。

3、译码结果显示模块

执行译码操作之后，MO磁光盘上所有航班的信息即被转换为工程数据。 默认显示是表格方式。在该模块中，用户可以决定参数的现实与否。因为所译参数近三百个，若全部显示出来，用户拖动滚动条，从中查找制定信息将极不方便，所以在表格显示之前，用户可以在复选框中选定要查看的参数，则译码结果中只给出这些参数的数值。

用图形来表征数据,可以将隐藏在大量数据中的信息以相对直观、易于领会的方式表达出来。

4、译码结果应用模块

进行QAR译码的主要目的，是利用译码结果更好地为航空公司服务，所以该模块的主要功能可以依据用户的不同需求来具体设计。

图2-4 译码系统的软件流程图

译码的实现

译码即数据的恢复，也就是将记录的二进制数据恢复为人们可直接使用的工程数值。MO磁光盘上通常记录有几百个参数，参数的来源有很多，比如加速度计，同步器，飞行控制计算机，惯性基准系统，飞行管理计算机，电子飞行仪表系统，系统时钟等等，这就决定了参数的分析和处理方法各有不同。按类型划分参数可分为离散量、数字量和模拟量三种类型，按照编码方式不同有着不同的译码方法。

离散量

离散量的不同数值代表了参数的不同状态。通常以0或1代表两种不同状态进行区别。离散量在字槽中通常只占一位，译码比较简单。将对应的数据位从字槽中分离出来，按照编码规则的定义，即可得出译码结果。

数字量

数字量通过ARINC 429数据总线传送到数字式飞行数据记录器。数据的编码通常有BNR和BCD两种方式，对应这两种方式，可以采用不同的译码方法。而以上两种方法都是一种默认的编码规则，在此就不做介绍。现在，大量的数据基本都是以数字量的形式存在，相应也有比较健全的译码规则和软件支持。

模拟量

飞行记录参数的模拟量相对来说比较少，但是模拟量代表的参数往往都是比较重要的飞行参数。由于变换关系通常不是线性的，所以译码比较复杂。之前对模拟量都是采用线性内插值法，根据实际译码经验记录多个特殊点的译码结果，然后分段线性化。由于模拟量的变换关系不是线性，这样结果一定产生一些误差，而如今为了统一标准，诸如波音等公司都制定了一套模拟量的公式译码方法。

飞行品质监控的译码过程可以说是复杂的，这也是数据处理中最关键的一环，只有将数据原态恢复在专家们面前，才能充分利用这些数据达到飞行品质监控的作用，所以译码工作的重要性不言而喻。

2.3 设备状况

目前航空公司使用的QAR多是美国联信公司和Teledyne公司的产品，较多采用3英寸可擦写式磁带式光盘，在行公司使用中普遍反映可擦写式磁带光盘记录数据丢失较多，甚至一张光盘的全部数据丢失都有发生，严重影响飞行品质的

监控工作。究其丢失数据的原因大概有三类：光盘质量、机载设备较高的故障率、和QAR盘的安装操作错误。针对以上三个原因厂家技术代表有相应的建议：采用PC卡作为记录介质取代可擦写式光盘，其可靠性会大大提高，而且可以基本解决“光盘质量”问题，生产厂家不断改进QAR技术，提高产品质量，会降低QAR设备较高的故障率；QAR安装人员的责任心和操作技术的提高可以杜绝“安装错误”的出现。

而民航局对QAR的使用要求是“两个100%”(100%安装 QAR,对所有飞行活动进行100%的监控)。相信随着各公司对QAR监控工作的不断重视和技术厂家进一步的提高技术，航空公司对QAR数据的采集率会得到较大幅度的提高，以满足飞行品质监控的要求。

2.4 地面数据分析系统

国内各大航空公司大多采用外国的数据分析软件，有英国FDC公司的GRAF数据分析软件，美国Teledyne公司的FLIDRAS数据分析软件，和SFIM公司的AGS软件，空客的LOMS软件等，这些分析软件都采用相同的QAR记录数据，在自己的数据分析平台上做出各种形式的飞行品质报告，超限报告，飞机发动机性能报告等等，用这些数据、报告来进行飞行技术评估，航空安全监督和飞机维护工作，基本可以满足航空公司的需要。下表6-6-1-1为QAR监控的部分数据

表6-6-1-1 部分飞行数据译码的结果

Frame-SF Time Status ALTITUDE (1013) COMPUTED RADIO HEIGHT AIR SPEED RH.C FT -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 -9.5 CAS KT 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 TOTAL FUEL FUEL FLOW FUEL FLOW OIL PRES WEIGHT TOTFW LBS 12200 12200 12200 12200 12200 (WF) WF.L PPH 1920 1952 1968 1984 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 1984 1984 1984 1984 1984 (WF) WF.R PPH 1824 1872 1904 1920 1936 1952 1936 1952 1952 1936 1936 1936 1936 1920 1920 1920 1920 1920 SURE OILP PSIG 47.75 52 56 60.5 64.5 67.75 68.5 68.25 69.25 69.75 70.25 70.5 70.5 70.5 70.75 71.25 71.5 72.25 OIL OIL QUANTITY TEMPER OILQ QT OILT DEG C 21

Frame-SF Frame-SF 30176-1 30176-2 30176-3 30176-4 30177-1 30177-2 30177-3 30177-4 30178-1 30178-2 30178-3 30178-4 30179-1 30179-2 30179-3 30179-4 30180-1 30180-2 Time Time Status ALT Status FT 572 573 573 572 572 573 573 572 574 572 573 573 572 573 572 573 572 573 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 12:30 21 294 21 325 21 358 21 388 21 408 21 422 21 434 21 466 21 513 22 525 22 532 22 538 22 544 23 547 23 550 23 550 23 549

但地面数据分析系统的发展非常快，国外各公司的软件不断升级，更多用途和功能的推出，特别是仪表显示、三位飞行仿真回放等新功能将用于飞行品质的监控和分析中。

目前国内一些航空公司也在根据自己公司的需要自行研制开发出一些优秀的数据分析软件，比如西南航重庆公司研制和开发了一系列QAR和FDR译码软件，已通过了民航局的技术鉴定，这些软件在飞行技术评估、航安监控、飞机维护等方面一直发挥着巨大作用。

第三章 QAR飞行品质监控的流程及目标

3.1 QAR飞行品质监控的流程

飞行品质监控的最终目的就是超限事件的获取，从而预防飞行事故的发生。

飞行品质监控的流程可以通过下简图来表示

飞行数据的采集 转录译码 飞行事件分析程 序超限事件的人 工分析与过滤 事先建立的译码数据库 事先建立的监控标准体系 已开发的飞行事件分析程序 监控结果的趋 势分析与利用 改进飞行技术、制定训练计划 排除设备故障、改进ATC程序 改进飞机性能、降低运营成本 获取超限事件

图2-1 飞行品质监控的流程图

该图经过对飞行中的数据采集加工或得到飞行超限信息，并加以利用。归纳一下可以看出进行飞行品质监控，获取超限信息主要经过以下4个环节： (1) 数据译码

机载原始数据均为二进制代码，被下载到地面站后首先要译码，也就是通过一定的转换将这些二进制代码恢复成实际的工程数据才能被我们所分析利用。正确的译码是最基础的工作，具体而言就是要在地面软件平台中正确建立系统译码参数库，在建立参数时，必须研究掌握参数的类型、记录方式、记录格式及工程值转换关系以保证数据译码的准确性。当各种类型的参数根据其相应的转换关系设置好以后，还要进一步结合飞行条件、飞机状况，对译码所得出的工程值进行合理性分析。 (2)事件标准体系的建立与完善

监控重点、监控项目以及各机型的监控标准构成了监控标准体系。监控标准体系应当能够涵盖对飞行中可能发生的各种风险的检查和评估，同时应当对风险相对集中的飞行阶段实施重点监控。

建立事件的标准体系时，要研究飞机的飞行手册、性能手册及其它相关资料，分析飞行技术对飞行安全的影响，选择出合理可监控的项目并确定监控标准。也就是说监控标准应符合各机型的手册要求，这是我们设立标准的边界条件，同时还应符合中国民航以及公司的有关运行标准。至于可监控性则主要包括两方面的含义：

A.具有合适的参数

B.具有能保证监控精度的算法 例如用QAR做发动机状态监控：

在飞行运行品质分析监控软件中编写过滤程序,利用发动机厂商提供起飞和巡航的条件设置过滤标准。以GE发动机为例。

1．稳定巡航状态条件

A.稳定巡航至少5分钟，建立稳定的飞机和发动机工作状态（脱开自动油门） B.在12秒内能保持如下状态，记录数据 C.发动机引气稳定 D.进气道及大翼防冰开关

2．起飞数据条件：监控数据应在或接近EGT峰值状态时记录。典型的状态。如：CF6—80C2型发动机为空速大于100节后40秒。在处理QAR数据过程中，过滤程序工作滤出符合标准的数据，形成文件。按发动机厂商提供的数据输入格式设置输出文件格式，生成发动机监控软件能够接受的文件。将文件输入到发动机监控软件中。

数据误差对监控结果的影响

CFM56发动机 CF6发动机 高度 ＞20 000英尺 25 000英尺 马赫数 ＞0.6and＞0.9 ＞0.65and＞0.9 Δ马赫数 ＜±0.015 ＜±0.006 Δ总温 ＜±1℃ ＜±1℃

ΔN1 ＜0.4% ＜±0.5 Δ高度 ＜±100英尺 ＜±100英尺 ΔN2 ＜±0.8% ＜±1%

例如：N1误差为+1%，就将导致Δ(ΔEGT°C)下降10°C、Δ（ΔWF%）下降4%、Δ（ΔN2%）下降0.6%。而稳定巡航数据筛选的条件如下表6-6-2-1所示：

表6-6-2-1 稳定巡航数据筛选的条件 数 据 名 称 波动范围 马 赫 数 空 速 0.004 1．5节 数据名称 方向 风速 风向 地速 外界温度 滚转角度 波动范围 2.0° 2.0节 2.0° 2.0节 0.5℃ 2.0° 气 压 高 度 80英尺 发动机参数 引 气

0.010EPR 0.4% N 1 N orm a 位 可以看出采集飞行数据是关键的第一步，而采集起飞和巡航数据的条件又非常苛刻，数据误差对监控结果的影响巨大。如下图3和图4分别为利用QAR记录的数据和飞行员记录的数据所转换的ECM的趋势：

图2-2利用QAR数据转换的ECM趋势图

图3-3利用飞行员记录数据转换的ECM趋势图

利用QAR记录的数据实施发动机的监控，相对于以往利用飞行员记录的数据进行发动机监控的方式，有其明显的优势。手工记录的数据量与QAR记录的数据容量是无法相提并论的：QAR记录数据的精度高，歧义离散点少；QAR记录的数据抗干扰能力强，最终在发动机监控软件中形成的性能趋势曲线也更加平滑；QAR的记录方式和采集时间固定，横向的可比性更强，因此所以说高质量的监控数据是ECM的关键。

通常事件标准体系建立后不是一成不变的，需根据实际数据分析进行调整与完善；对有些经过检验确认其监控精度无法满足要求的监控项目应取消；有些项目则需根据实际的监控结果对监控参数、超限标准值等进行调整，以监控进近下降速率为例，开始建立的项目标准规定下降速率大于1400FT/MIN为三级事件，但在对超限事件进行分析时却发现了如下现象：有的下降速率没有超过所设标准值却触发了SINK RATE警告，而有的虽超过了所设标准值却没有触发SINK RATE警告。这个例子给我们以很好的启示：监控标准体系是一个从理论到实践的反复过程，需要在实际应用中不断完善以保证其合理性与准确性。在对一些在建立监控项目时未考虑到，但在数据分析时多次发现的问题应及时的补充。

（3）事件分析程序的开发与改进

监控项目与监控标准准确确立后，需要在地面系统的译码软件平台上开发出相应的飞行事件分析程序，要保证起准确性，需要从以下两个方面来把握：

A.对参数的了解与正确选择

B.对监控数据的合理设法

首先是对飞行记录参数及导出参数的掌握与合理运用。根据监控项目选择参数时要全面考虑，对所用到的参数应仔细研究其代表的准确意义，需要是还要查阅飞机系统图册，以确定参数信号的来源。

提高监控算法精度，这应建立在监控算法可行的基础上，同样需要从几个角度进行把握。

尽可能的滤掉假事件：对超限事件进行分析时，一旦发现因算法不周而导致某些异常超限，就要尽可能修改算法，使之对各种偏差具有自动过滤功能，减轻人工分析的工作量。

避免真事件的漏网：精心设计合理的算法，不仅要最大可能的提高检控精度，还要确保将想监控的超限事件均过滤出来，不能因为算法考虑不周，导致同样性质的超限问题在某种情况下可以被发现而在另外一种情况下则漏网等问题的发生。例如对建立着陆形态时机的监控，就不能仅考虑襟翼30°落地，还应考虑襟翼小于30°落地的情况。

提高计算精度：在技术允许的情况下最大限度的提高计算精度，也是我们追求的目标。

例如，判断飞机何时接地在飞行品质监控中是个很重要的问题，因为其牵涉到对一些重要事件的准确判断，如接地垂直过载、接地速度、接地仰角、接地距离等等，而这些事件对评估一名飞行员的飞行水平又具有重要参考价值。通常情况下，在对此类监控事件的编写过程中是用空/地逻辑的状态来判断飞机是否接地，但在实际译码数据分析过程中发现此种判断方法误差较大，下面以波音737-500飞机接地时的一段真实数据来举例说明：

AIR/GROUND VERTICAL

NOSE RADIO COMPUTED

ACCELERATION AIR/GROUND ALTITUDE AIRSPEED

（G） （FEET） （KTS）

AIR 1.03 AIR 25 131 AIR 1.07 AIR 18 131 AIR 1.09 AIR 13 131

AIR 1.10 AIR 8 131 AIR 1.01 AIR 7 131 AIR 1.04 AIR 6 130 AIR 1.07 AIR 4 131 AIR 1.03 AIR 4 128 AIR 1.03 AIR 2 127 *AIR 1.35 AIR 0 123 AIR 1.15 AIR 0 124 **GROUND 1.04 AIR 0 119 GROUND 1.06 AIR 0 115 GROUND 1.05 AIR -3 111 GROUND 1.04 GROUND -3 106 GROUND 1.01 GROUND -3 101 GROUND 1.02 GROUND -3 95 GROUND 1.05 GROUND -3 91

若根据空/地逻辑，飞机接地时刻应为标记**的瞬间，但根据无线电高度及垂直过载可以明显看出接地时刻与飞机实际接地的时刻相比有明显的延迟？这可以从空/地逻辑信号转换的原理来得到答案，以波音737-500机型（737-700类似）为例：波音737-500的空/地逻辑有两种，一是前起空/地；另一是主起空地（或简称空/地）。通常接地是以后者的逻辑状态来判断的。而后者又是由且仅仅由安装在右主起落架上的空/地临近传感器触发。当右主起缓冲支柱伸长或压缩时，它通过一根软套管钢索使传感器作动器接近或远离空地监近传感器，从而控制空/地继电器的空/地逻辑。它的‘地’逻辑是当右起缓冲支柱被压缩至少5英寸才能形成，不同的接地动作显然对此‘地’逻辑的产生有很大的影响：右主起‘结实’落地的，其‘地’逻辑产生就快，落地较‘飘’的，其‘地’逻辑产生就相对较慢。因此传统的‘接地’概念即‘机轮触地刹那’，也即飞行人员所感受到的接地瞬间用空/地逻辑来判断就显得很不准确，在实际监控中发现‘地’逻辑产生延迟有的达到了4秒，因而由此获得的接地速度、接地仰角、接地距离等数值无法作为判断相关接地三级事件的依据。虽然通过无线电

高度及垂直过载也可以分析出接地瞬间，但这两个参数均无法进行量化判断，因而无法在程序中运用。为了解决这一问题我仔细翻阅了波音使用手册，发现可以利用另一个参数‘减速板手柄位置’进行判断，作为减速的辅助手段，减速板手柄在飞机落地后会自动地升起到“UP”位（使所有扰流板升起），而减速板手柄自动升起的条件是满足所有四个主轮中的两个主轮（既以下四种情况之一：左内轮和左外轮；左内轮和右内轮；右外轮和左外轮；右外轮和右内轮）轮速大于60节。飞机正常落地速度一般在120节以上，因此轮速从空中时的静止加速到接地后60节的时间很短，可以忽略不计。由此可以看出，不论落地动作如何（甚至带坡度）均能满足减速板手柄升起的条件，并且接地时减速板手柄升起的时刻较真实地反应了接地瞬间，同样以上面一段数据为例（加入了减速板手柄位置这一参数）：

AIR/ SPEEDBRAKE VERTICAL NOSE RADIO COMPUTED

GROUND HANDLE

POSITION ACCELERATION AIR/ ALTITUDE AIRSPEED

（G） GROUND FEET） （KTS）

AIR 5.4 1.07 AIR 18 131 AIR 5.4 1.09 AIR 13 131 AIR 5.4 1.10 AIR 8 131 AIR 5.7 1.01 AIR 7 131 AIR 5.4 1.04 AIR 6 130 AIR 5.7 1.07 AIR 4 131 AIR 5.4 1.03 AIR 4 128 AIR 5.4 1.03 AIR 2 127 *AIR 27.9 1.35 AIR 0 123 AIR 45.4 1.15 AIR 0 124 GROUND 45.4 1.04 AIR 0 119 GROUND 45.4 1.06 AIR 0 115 GROUND 45.4 1.05 AIR -3 111 GROUND 45.4 1.04 GROUND -3 106

GROUND 45.4 1.01 GROUND -3 101 GROUND 45.4 1.02 GROUND -3 95 GROUND 45.4 1.05 GROUND -3 91

由上述的飞机接地瞬间减速板手柄自动升起这一原理，运用减速板手柄位置这一参数，我们同样可以判断出接地瞬间为标记**的时刻，又因为减速板手柄升起后的数值基本固定（译码数据中减速板手柄位置参数值为5.4时表示手柄位于?预位?位置；参数值为45.4时表示手柄位于?UP?位置），可以运用于程序中进行量化判断。将这一方法用于事件监控程序中后，通过大量的数据分析证明，与此相关的三级事件精度大大提高。但有一点需要注意，当减速板手柄因故障不能自动升起时，仍需要参考其他参数。 （4）超限事件的人工分析与过滤

人工分析在所述的几个环节中尤其重要，因为无论是数据译码、监控标准体系还是飞行事件分析程序，其标准性都要通过人工分析这一途径进行检验。除此之外，由于客观条件的限制，有时候监控算法即使再完善也不可能涵盖所有的情况，例如：因复飞导致的初始爬升仰角小或下滑道偏差等超限事件就需要人工分析进行过滤，以弥补监控程序的不足。可以这么说，人工分析是确保超限信息准确性的最后一道关口。把好这道关口，既可以给飞行人员提供准确的信息，同时也保证了在此基础上的统计与趋势分析真正具有可靠性。

因数据帧变或数据部分丢失导致的超限事件，虽然经常发生但很容易识别，只要人工过滤掉即可；因天气或ATC原因导致的超限，一经查实也应尽可能的删除；因监控项目标准的某个细节或监控算法的布周全导致的超限事件：例如通过对1000-50FT最终进近坡度的监控，可以发现其中绝大多数的超限事件是因飞起落航线造成的，此种情况可以考虑通过修改监控范围或修改监控算法来改善；还有以部分超限事件是因设备本身导致的，有些容易识别，例如某种超限事件频繁地出现在以架小飞机上（小概率事件），又例如无线电高度表故障、加速度故障、减速板落地后无法自动打开等。有些则需要仔细分析才能识别，例如因自动油门反应迟缓导致空中接近或超过Vmo、Mmo；还有些超限事件单从译码数据本身无法了解当时的真正情况，需及时与机组沟通分辨真伪。

用图来表示飞行品质监控的步骤如下图2-4：

原始数据 数据译码 事件标准体系 获得超限事件 事件分析程序 人工分析 图2-4飞行品质监控的步骤

由此图也可以看出人工分析对于正确获得超限信息的重要性，其余环节的不足与改善均需通过人工分析来发现与反馈，加之机组反映这个重要的信息渠道，可以形成一个闭环，来控制与保证整个监控系统的准确性。

3.2 我国某航空公司QAR的施行情况

通过以上的简述，我们知道了飞行品质监控的工作原理、工作流程以及工作目的。然而在现实的工作中，飞行监控还存在着很多漏洞，就像文章在介绍飞行品质监控工作流程中所提到的一些。在经过多方面的修正后，我们能够获得比较准确的超限信息。正由于飞行品质监控的最终目的是超限事件的获取，通过分析超限事件来进行预警管理。

例如国内某航空公司江苏分公司来看，公司在建立健全QAR管理制度的情况下，特别制定了主动报告豁免处罚或者减轻处罚原则。针对监控发现的超限事件公司采取主动报告豁免处罚或者减轻处罚原则。飞行员的飞行技术是保证飞行安全的关键因素，而飞行品质监控就是要及时发现飞行员存在的技术缺陷，并通过补充训练等手段帮助其提高飞行技术。如果对於出现的技术问题采取严厉处罚的措施，让广大飞行员产生抵触的心理，每天带着情绪飞行，对飞行会极为不利。因此，公司对凡属于技术原因又能主动报告的人员，均予以豁免。几年以来，该公司在飞那行品质监控工作方面取得了长足的进步，并取得了显著的成绩。

300 250 200 150 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11图2-5 某公司飞行品质监控趋势分析图

但是据调查，目前国内有些航空公司对超限事件的成因分析过于简单，对超限事件的发展趋势停留在对统计图表直观估计状态,这是国内某航空公司某一年的飞行品质监控趋势图：

300250200150100500123456789101112横向表示某一年的12个月，纵向表示三级事件的数量

图3-6 某公司飞行品质监控趋势分析图

由图可以看出，该公司在这一年的飞行品质监控工作是做的很差的。它的预警管理工作做的不好。做的好的飞行品质监控趋势图它的走势应该是从高走向低，或是在低水平保持。

飞行品质监控的管理目标是：杜绝违章、违规事件；保证三级超限事件不连续三个月呈上升趋势；保证普遍存在的技术因素超限事件呈下降趋势；保证

严重影响安全和服务质量的超限事件发生率不超过千分之二。为实现管理目标，一些航空公司成立了飞行品质监控管理领导小组和技术研讨小组。管理领导小组在公司安全委员会的领导下，负责公司的品质监控管理工作，定期对品质监控情况进行技术分析、研讨和讲评，制定阶段性的改进目标和具体措施，督促公司技术研讨小组制订相应的教学计划。技术研讨小组根据品质监控反映的问题，按领导小组的意见安排教学研讨计划，由飞行部组织实施。目的在于解决飞行品质监控中普遍存在的理论技术疑难问题，通过专题讨论和授课，提高飞行人员业务理论素质，统一飞行程序，增强特殊情况下的应变能力。

第四章 基于飞行性能的超限事件参数研究

一个完整的飞行过程主要包括：滑跑、起飞、巡航、下降、进近和着陆。经过多年来的事故统计和民航专业人士的分析总结出“黑色的11分钟”的说法，即起飞爬升的3分钟和进近着陆的8分钟，绝大多数的民航飞行事故都发生在这两个阶段中。因此，分析起飞和进近着陆阶段的超限事件参数具有显著的代表性和重要的研究价值。

本章主要通过起飞阶段的飞行性能研究，分析这个阶段中可能发生超限事件的特征参数，并对某航空公司B737—800机型一年中发生的超限事件数量和类别进行了统计分析，选择频繁发生的超限事件进行关键参数的选取分析与研究。

4.1 起飞阶段飞行性能及超限事件特征参数分析研究

在对飞行超限事件参数研究前，首先对参数概念进行简要解释，本文所指的超限事件参数分为三类：1．报警参数，是某事件的判读参数，比如离地仰角大超限事件的报警参数为离地仰角参数；2．特征参数，是指可能导致超限事件发生的若干个参数；3关键参数，是指反应飞行员操纵动作并可能导致超限事件发生根本原因的参数。

4.1.1 主要性能及其影响因素分析

起飞阶段一般是指飞机从跑道上开始滑跑起．到爬升至离地垂直高度50英尺的过程。起飞性能一般包括起飞决断速度V1、抬前轮速度VR、离地速度VLOF、起飞安全速度V2、起飞滑跑距离和起飞距离等。一般起飞过程如图3-l所示

起飞决断速度V1、抬前轮速度VR以及起飞安全速度V2的数值每次飞行均不相同。每一飞机在起飞前都需要由飞机性能计算人员根据飞机载重、重心位置等进行计算来确定本次飞行的起飞决断速度V1、抬前轮速度VR以及起飞安全速度V2，因此这些参数的值并不固定，每一次飞行都不同。这些参数的计算和确定都是为了确保飞行员在起飞过程中具有足够的安全裕度对飞机进行必要的飞机操纵，如侧风修正等等。下面针对这五个性能指标介绍如下。

跑道 起飞安全速度V2 速 度 V=0 飞机航迹示意 抬前轮速度 决断速度 VV 起飞滑跑距离 起飞距离 R 1 离地速度VLOF 50英尺 图3-1一般起飞过程

1．起飞决断速度V1。V1是起飞滑跑过程中出现发动机停车等严重故障时飞行员决定中断起飞或继续起飞的重要依据。即当飞机达到V1速度时未出现发动机停车等严重故障，飞行员必须继续起飞；而当飞机还未达到V1速度时就出现了发动机停车等严重故障，飞行员必须中断起飞。

2．抬前轮速度VR。VR是起飞滑跑过程中飞行员决定拉杆使飞机前轮抬起时的重要依据。当飞机速度达到VR时，飞行员应当进行拉杆操纵，使飞机前轮抬起，从而增大飞机俯仰角，升力增大，便于飞机正常起飞离地。若未达到VR。时就抬前轮，可能导致离地速度VLOF过小，飞机升力不足影响正常起飞；若滑跑速度超过VR后拉杆动作过晚，则很可能导致离地速度VLOF大。

3．起飞安全速度V2。V2是指飞机离地后距离起飞跑道表面的垂直高度大于50英尺时所必须达到的速度。在此速度下飞行员才能够确保在起飞爬升阶段具有足够的安全裕度，以确保飞机的稳定性和操纵性。同时起飞安全速度V2还是衡量离地速度VLOF大小的参考标准。

4．离地速度VLOF。VLOF是指飞机起飞滑跑时主轮离地时的瞬时速度，也就是当升力正好等于重力时的瞬时速度，其近似计算公式表示为：

VLOF?2W (4.1)

CL?S可以看出，离地速度VLOF与飞机的起飞重量W、升力系数CL、机翼面积S、空气密度?等相关，在起飞阶段起飞重量、空气密度可以视为常数不变，而升力系数CL，与机翼形状、机翼上下压力差相关，一般而言在飞机迎角小于临界迎角时，

升力系数随迎角增大而线性增大，当迎角达到临界迎角时升力系数达到最大值CLmax，根据升力公式此时升力也达到最大，升力L的近似计算公式为：

L?CL*12?v2s (4.2)

而当迎角超过临界迎角后，发生“失速\。此时升力系数快速减小，从而升力L快速减小，飞机产生掉头等失速状态，极大危害飞行安全。总的来说，飞机起飞重量越大，迎角越小(即升力系数越小)，机翼面积越小(即收起襟翼)，离地速度VLOF则越大。离地速度过大可能会导致飞机冲出跑道，离地速度过小会影响飞机的操纵性和稳定性，降低安全裕度。

5．起飞滑跑距离与起飞距离。起飞滑跑距离是指飞机从开始滑跑至主轮离地之间的距离；起飞距离是指飞机从开始滑跑至达到离地50英尺垂直高度时所经过的水平距离。这两个距离大小与离地速度、离地姿态等密切相关，是衡量飞机正常起飞的重要性能标准。起飞滑跑距离大，可能会导致冲出跑道等事故发生。

综上所述，影响飞机起飞阶段上述飞行性能的主要因素主要包括以下8个方面：

1．油门位置。油门的大小与发动机转速等参数直接相关，并会影响到离地速度、滑跑距离等性能。油门大，发动机转速高，推力就大，因而加速度就大，所以起飞滑跑时速度就大。一般情况下，起飞滑跑阶段飞机处于全发满油门状态。但是由于成功的起飞还由离地姿态(如俯仰角)等其他因素影响，因而简单的加大油门并不会确保完成成功的起飞滑跑。

2．离地姿态。离地姿态主要指离地时的俯仰角。俯仰角是指飞机纵轴与地平面之间的夹角。俯仰角的变化一般通过驾驶杆控制升降舵从而改变尾翼升力从而使飞机抬头或低头，最终改变俯仰角。起飞时飞机离地仰角过大可能会导致擦尾，甚至失速的发生；仰角过小可能会导致升力不足而需要更长的起飞滑跑距离，甚至导致飞机离地后又下沉接地。决定离地姿态的主要操纵因素包括要抬前轮速度、离地仰角、抬头速率等。

3．襟翼位置。襟翼直接影响飞机的气动力(包括阻力和升力)，放下襟翼，增大机翼面积，可增大升力，导致离地速度小，缩短起飞滑跑距离。

4．起飞重量。根据公式(4．1)，起飞时的重量越大，离地速度就越大，同时也就需要更长的起飞滑跑距离。与起飞决断速度V1、抬前轮速度VR以及起飞安

全速度V2相同，起飞重量W的具体数值必须在每次飞行前根据飞机性能计算得出，一般情况下实际起飞重量不能超过最大起飞重量。

5．跑道表面质量。跑道表面如果不够光滑平坦，摩擦系数就大，导致飞机阻力大，飞机加速度变小，从而滑跑距离就长。

6．风向、风速。若要使飞机的升力大于重力而离地，无论逆风顺风，飞机离地时相对于空气的速度(即空速，或表速)是一定的，即为离地速度VLOF。而相对于地面的速度(即地速)则决定了飞机的滑跑距离，因此在离地前主要是看它的地速而不是空速，所以无论在顺风还是逆风情况下，飞机的地速是决定飞机滑跑距离的最终因素。逆风滑跑时，“地速=空速一风速\，离地时空速不变，故离地地速小，起飞滑跑的距离短；顺风滑跑时，“地速=空速+风速”，离地时空速不变，故离地地速大，滑跑距离就长。

另外，风向和风速的快速变化对于起飞阶段的飞行安全具有重要影响，即风切变。风切变表现为气流运动速度和方向的突然变化。它可以出现在垂直方向上，也可以出现在水平方向上。600米以下的叫低空风切变，飞机在这种环境中飞行，相应地就要发生突然性的空速变化。根据升力公式(公式4．2)，空速变化引起升力变化，升力变化又引起飞行高度的变化。因此风向和风速会影响起飞阶段的离地速度VLOF、抬头速率等。

7．跑道坡度。在一些特殊的机场，比如高原机场，跑道会有一定的坡度。下坡起飞时，容易达到离地速度，滑跑的距离就短。而上坡起飞时，则需要更长的滑跑距离。同时，下坡滑跑容易导致抬前轮速度大、离地速度大、抬头速率大；而上坡滑跑容易导致抬前轮速度小、离地速度小、抬头速率小等事件；

8．机场的压力、高度与气温。机场的压力、高度和气温会引起空气密度变化，根据公式4．1和4．2可知，密度小导致升力小和离地速度大，起飞滑跑距离增长。比如在高原机场，起飞滑跑距离相应就要增大。 4.1.2 起飞阶段可能发生的超限事件及其特征参数的选取

一般情况下，起飞阶段超限事件可能发生的超限事件主要有：离地速度大、离地速度小、超过最大起飞重量、中断起飞、起飞形态警告、抬前轮速度大、抬前轮速度小、离地仰角大、抬头速率大、抬头速率小、超过轮胎限制速度等。超

限事件的监控标准在业界并没有统一规定，一般都由各航空公司根据实际情况制 定，并在FOQA软件系统中需事先设定后才能进行超限事件的筛选报告。超限事件产生后，地面分析人员可以根据需要选择与超限事件相关的QAR参数进行飞行数据的输出，以便进行超限事件的原因分析。超限事件相关的QAR参数可称为特征参数，一般来说每个超限事件对应不同的特征参数。

在起飞阶段各超限事件的发生都有各自不同的原因，相关特征参数的选取一般自定，同时也具有一些通行的标准。比如，对于超过最大起飞重量超限事件，影响其发生的因素是飞机重量，因此应选取飞机重量这一QAR参数。所有起飞阶段超限事件及根据4．1．1中分析的特征参数见表6-6-4-1所示。

表6-6-4-1 B737-800机型起飞阶段超限事件及特征参数

起飞阶段超限事件名称 离地速度大 离地速度小 超过最大起飞重量 中段起飞 起飞形态报告 抬前轮速度大 抬前轮速度小 离地仰角大 抬头速率大 抬头速率小 超过轮胎限制速度 超限事件代号 113 115 104 105 107 109 111 117 119 121 122 Z >=( V2 +25) kn =< V2 kn >最大起飞质量 探测到 探测到 >=（VR+20）kn ==9.5° >=3.5°/S =<1.3°/S >195 kn 飞机重量 发动机转速 襟翼位置 地速、空速、发动机转速、前轮窄地电门 地速、表速、主空地电门、驾驶杆位置、俯仰角、无线电高度 俯仰角、前空地开关、主窄地开关 地速 分析后的特征参数 空速、主窄地电门、俯仰角、发动机转速、驾驶杆位置、拉杆力 第五章 我国民航飞行品质监控的应用现状

5.1 QAR在我国民航的应用和发展情况

我国对QAR数据分析和应用系统的研究还处于初级、摸索阶段，利用QAR数段实施对飞机状态的监控作为一个新兴的课题，还有待于进一步的发展和完善。QAR设备记录的数据，必须经过一定的处理，才能实现状态监控、故障诊断等方面的作用。为此，必须重视对QAR设备及相应地面下载、分析设备和对QAR译码和转换软件开发的投入，使其更好的发挥作用。

按照民航局的要求，到1998年底全国大多数航空公司的商用飞机上都已经加装了快速存取记录设备（QAR），并配置了相应的地面QAR数据处理（译码）系统的硬件和软件。QAR数据译码系统主要用来对飞行品质进行监控，通过评估和采取相应措施，促进飞行技术的提高，保障飞行安全。按照民航局“两个100%”（100%安装QAR；对所有飞行进行100%的监控）的要求，从1999年飞行品质监控工作正式在全民航系统广泛展开。

为了规范各航空公司飞行品质监控工作，民航局专门制定了《飞行品质工作管理规定》按照该管理规定的定义，飞行品质监控特制机载设备采集和记录的飞行数据对机组操作、发动机等进行事件探测和趋势分析的一种方法，在中国民航俗称为“QAR工作”实际上就是国际上所广泛开展的FOQA项目。

飞行品质监控是提高管理水平、保障飞行安全的一项科学、有效的技术手段。其监控结果是飞行技术检查、飞机维修、安全评估和不安全事件调查的重要依据。它的主要目的是及时发现机组操作、发动机工作状况以及航空器性能等方面存在的问题，分析查找原因，掌握安全动态，采取针对性措施，消除隐患，确保飞行安全。

从最早开展飞行品质监控工作的几家航空公司的经验来看，QAR工作为航空公司的飞行技术评估工作和航空安全工作提供了巨大的信息技术资源，发挥了明显的作用。仅以荣获2000年度航空安全金鹏杯的中国西南航空公司为例，西南航在运用QAR技术上投资大、行动早，受益也非常明显。自1998年9月以来西南航利用QAR系统共译码75600多个航段，下发《QAR译码信息简报》82期，发

现带倾向性的飞行操作问题近200个。从总体译码情况来看QAR系统以其对航班飞行情况真实客观的反映，为纠正飞行员的不正规技术操作、监控飞机运行质量、发现和排除疑难故障以及为管理层进行安全决策提供了有力的技术支持，大大提高了航班飞行质量和安全运行水平。

5.2 利用飞行品质监控进行预警管理的思路

目前，民航飞行品质监控的主要目的在于掌握飞行机队的技术趋势，及时发现影响安全的超限事件，为有争议的超限事件提供科学依据，并为飞行安全、飞行员技术管理提供依据。从预警的角度看，飞行品质监控有助于对飞机运行状态和操作人员行为进行监测、识别和诊断，并及报警和预先控制，从而有效地预防和矫正飞行人员的行为失误。通过强化飞行品质监控管理的预警功能，可使之成为航空公司安全预警系统的有机组成部分。航空公司安全预警系统是通过对民航环境、飞机运行状态、操纵人员行为及航空公司安全管理进行过程监测，并运用评价指标体系对监测信息进行分析，识别安全运输活动中各类灾害征兆和事故诱因，以便及时采取预警预控对策。建立飞机运行状态和操纵人员行为的评价指标，需要纳入和借鉴飞行品质监控指标。可以利用飞行品质监控，对民航灾害征兆进行监测，可对飞机运行状态、操纵人员行为进行过程监控与信息处理；运用监控指标分析监测信息，有助于识别各类灾害征兆和事故诱因。预警的关键在于应用适当的警级标准，根据指标值分析某个飞行环节的异常和连锁反应，判断其处于正常、警戒或危险状态，在必要时准确报警；对处于警戒和危险状态的监控指标进行诊断，分析各种超限事件的成因及发展趋势，指明危险性和危害性最大的致灾因素。据调查，目前国内航空公司对超限事件的成因分析过于简单，对超限事件的发展趋势停留在对统计图表直观估计状态, 因此，有必要探讨简便可行的预测方法，预测未来一段时间内超限时间的发生情况和趋势，为飞行安全预警管理提供参考，从而对飞行品质的态势保持总体控制，以防超限事件不良后果的叠加，或未被识别的致灾因素突变而导致民航事故。上边我们所说的那家航空公司它的飞行品质监控没有做到位，就是因为它没有以超限事件来进行预警管理，从而导致该公司的三级事件在某一段时间内逐月提升。

第六章 影响B-737-800机型运行安全的主要超限事件

B-737-800飞机作为第三代波音737系列飞机的代表机型，近年来在中国大陆各主要航空公司成功运行多年，但是飞机也出现了比第二代B-737系列飞机超限率更高的接地距离和接地载荷飞行品质监控三级超限事件和更多的重着陆、擦尾撬等一般和严重超限事件，严重影响了飞行运行质量。这些超限事件的产生体现了第三代波音737加长型飞机鲜明的飞行特点；飞行品质监控三级超限事件及相关严重超限事件的相对增加，无疑增加了飞行运行、机务维护部门的运行和维护压力，严重影响了该机型的运行质量。

通过某公司B-737-800机型与B-737-300机型以年度运行为单位及长期积累的飞行品质监控超限事件数据比较，与飞行安全密切相关、重点监控的飞行品质三级超限事件的特点主要体现在：

1、B-737-800机型接地距离三级超限事件注2超限率显著高于同时运行的第二代机型B-737-300。

2、B-737-800机型接地载荷三级超限事件注3超限率和一般差错、严重差错的重着陆发生率显著高于同时运行的第二代机型B-737-300。

3、B-737-800机型起飞和着陆擦机尾/尾撬事故症候明显高于B-737-300/700机型。 从根本上减少B-737-800机型与飞行安全密切相关的三级超限事件和各种差错的发生率并非不可逾越的障碍。

6.1 B737-800机型接地距离长三级超限特点、原因分析及应对策略

1、B-737-800接地距离长三级超限特点及高超限率原因初步分析： 某公司年度50英尺至接地距离长三级超限事件列表 机型 架数 超限次数 监控航段 监控航段与超限比例 B737-300 B737-800 B737-700 12架 12架 3架 1156 1000 32 23522 16602 7214 20.4:1 16.6:1 225:1

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