航務員碎碎念

前進航空業的第一本書

這是為航空業新人寫的一本書,  當然也適合想一窺航空業全貌的讀者. 內容盡量淺顯易懂, 目標是讓具備基礎數理能力的高中畢業生, 也能掌握書中內容.

"飛機" 是航空業運作的骨幹, 因此我們先從飛機的設計及結構開始說起, 讓你了解整架飛機的構造. 而機場是飛機運作最主要的場所 (除了飛行員及空服員長時間在飛行過程中), 多數的航空從業人員也都是以機場為主要的工作場所, 所以會好好的來了解機場.

接著我們會從航務/機務/運務等不同領域, 來深入了解航空公司的運作, 如果你是航空公司的人員, 你將認識到自己在其中扮演的角色. 而另一個與飛機/機場運作息息相關的, 就是各類的機場地勤作業, 這些人就像 F1賽車場上的工作人員, 在賽車進站維修的短短時間內, 讓賽車整備好重新出發, 讓我們好好認識些併肩作戰的夥伴.

之後我們會聊聊相關的法規與規範, 雖然可能有點無聊, 但在航空業你不能不知道這些規定. 最後要談談大家比較避諱的話題: "空難". 航空界對空難的肇因調查特別重視, 航空安全的建立, 部分也是靠著對歷次空難事件的檢討, 而一步一步的完善, 我們就來看看那些改變航空業規則的那些空難事件.

當飛機在地面時, 要操作飛機的轉向, 有兩三種方式 : 一是透過方向舵踏板, 二是透過 Tiller (轉輪), 三是透過單邊煞車或兩邊引擎不同推力.

操作方向舵踏板時, 除了方向舵外會轉動外, 也會牽動鼻輪轉向 (只有在鼻輪放下時才有作用). 鼻輪在機頭抬起離地時就沒有作用, 而方向舵在低速時也沒有作用 (需要空氣動力作用於舵面), 因此兩者剛好是相輔相成.

但透過方向舵踏板能控制的鼻輪轉向, 有很大的限制 (一般大約只有 7度左右), 飛機在高速時, 過大的轉向也是很危險. 當想要大角度轉彎時, 就需要另外的 Tiller 來操作. Tiller 也是透過操控鼻輪來轉向, 但因為 Tiller 的轉動角度很大, 不建議在飛機高速時使用.

除了以上兩者外, 飛行員也可以透過左右兩側不同力道的煞車, 不對稱的推力來輔助轉彎. 如下圖, 加大右邊推力及踩左邊煞車, 也可讓飛機左轉.

飛機自跑道起飛離地後, 到爬升至離地面約 1500呎的這段過程, 由於距地面較近，牽涉到障礙物的隔離, 在法規上有比較嚴格的規定, 因此特別把這階段與一般爬升過程區隔開來, 稱為 “起飛爬升 (Takeoff Climb)” 階段.

起飛爬升過程會再細分為四階段 :

第一階段: 從收起落架開始, 到起落架完全收回.

第二階段: 從起落架完全收回, 到離地400呎 (或以上, 由航空公司決定)

第三階段: 從離地400呎 (或以上), 開始收回襟翼, 到襟翼完全收回.

第四階段: 由襟翼完全收回, 到離地1500呎.

此四階段於法規中各有不同的爬升率要求. 其中又以第二階段的要求最為嚴格, 有時甚至會需要飛機減重, 才能符合此要求.

其中值得一提的是第三階段. 在此階段中, 飛機並不急於爬升, 而是盡量加速, 讓襟翼逐段收回, 一直到完全收起. 這是因為襟翼伸出時阻力變大, 影響爬升效率同時也增加燃油消耗.

飛機於跑道起飛時, 會使用引擎的最大推力(馬力). 這時推力稱為 “起飛推力”. 但此時對引擎的磨耗及壽命有很大的傷害, 也容易超溫, 因此操作手冊會限制起飛推力的使用時間 (一般是5分鐘). 在起飛爬升過程中, 在襟翼完全收回後, 就會降低引擎推力 (“爬升推力”), 用此推力設定讓飛機爬升到巡航高度.  

1995年3月31日, 羅馬尼亞航空 (TAROM) 371 (Airbus A310) 班機由 Otopeni 機場起飛爬升後不久，即墜毀於機場附近, 機上機組員及乘客共60人全數罹難. 事故原因為爬升過程中自動油門故障，左引擎油門被拉回至慢車位置. 而當時負責油門操作之正駕駛疑似失能, 副駕駛在喚醒正駕駛過程中, 未注意推力不對稱導致飛機嚴重左傾，未能在墜毀前改正.

劇情摘要:

1995年3月31日，羅馬尼亞航空 (TAROM) 371 班機 (機型Airbus A310)，由羅馬尼亞首都布加勒斯特 Otopeni 機場飛往比利時布魯塞爾. 飛機起飛後依離場程序左轉爬升, 但在爬升過程中, 飛機突然偏離航道並急速下墜, 最後墜毀於機場兩浬外空地。機上兩名飛行員, 9名空服員及49名乘客共60人全數罹難.

飛機墜毀時是以近乎80度角俯衝, 在高速墜毀的情況下, 飛機大部分殘骸幾乎埋在土中，不像一般失事現場散佈得很廣. 從土裡挖出的引擎殘骸, 初步判定引擎在失事前仍正常運作.

由於該班機兩星期前才遭炸彈恐嚇，同時部分目擊者也指稱飛機墜地前曾冒出火光, 因此一度傳言飛機遭炸彈攻擊。調查單位找來美國 FBI 協助, 在觀察失事現場殘骸分布狀況及採樣分析後, 確認此次事件非炸彈攻擊。至於目擊者所看見的火光, 可能只是零件脫落的錯覺.

從維修紀錄中, 調查人員發現自動油門多次有不正常的動作, 左油門會在爬升過程中, 退回到慢車位置. 但由於維修人員無法在地面上重現故障情況, 因此一直無法找出故障原因, 連原廠 Airbus 也束手無策. 公司只能發布公告, 要求飛行員在爬升過程中要抵定住油門，防止油門收回.

從飛航紀錄器資料中, 可以看出飛機當時正在左轉爬升, 當高度到達2000呎時, 左引擎油門突然不正常退到慢車位置, 飛機也因因推力不均開始左傾, 但令人奇怪的是飛行員竟然都沒有改正的動作. 飛機左傾情況越來越嚴重, 高度也一直降低, 最後以近乎垂直俯衝的姿態, 高速衝撞地面.

飛行員為何沒有任何改正的動作? 最後在座艙通話紀錄中獲得解答. 本次飛行由副駕駛擔任飛航駕駛員 (PF)，正駕駛擔任監控駕駛員 (PM). 且一開始機長即提到, 他會在副駕駛操作飛機時, 幫忙注意油門位置 (可見機長知道自動油門有問題). 但在副駕駛要求收襟翼時, 機長卻沒反應, 只聽到他說覺得身體不舒服, 之後就再也沒有出聲. 調查人員推斷, 此時機長可能因心肌梗塞或其他原因猝死, 而自動油門也正好在此時故障. 但副駕駛因為忙著喚醒機長, 沒有注意到左油門已退到慢車, 飛機也開始左傾. 尤其當時天氣狀況不佳, 外面能見度幾乎為零, 副駕駛光以儀表難以意識到飛機姿態的改變, 當回過神時, 飛機已接近地面無法改正導至墜毀.

本次事件的主因還是由於自動油門系統的故障. 事故後空中巴士已發出技術通報 (SB, Service Bulletin), 改正此問題.

完整的官方調查報告在此

飛機貨艙依據貨物(包含行李, 以下亦同)裝載方式, 可分為散艙與盤櫃艙.

散艙顧名思義, 貨物是一件一件裝入貨艙裡. 但數量多時, 機邊作業將非常耗時. 為節省時間, 貨物會事先裝好在貨盤上或是貨櫃裡, 機邊作業時就可直接把貨盤/貨櫃裝載或卸下飛機, 可以節省大量時間. 但貨盤/貨櫃本身就有重量, 且在狹窄或機身截面積有變化的地方就難以應用, 因此在較小的飛機, 或是大飛機的尾部(機身漸縮的地方), 還是會有散艙的配置.

散貨通常會用滾帶車 (Belt Loader) 來協助裝卸, 盤櫃就會用 Cargo Loader 來裝卸貨物.

這類的貨盤或貨櫃, 統一稱為 ULD (Unit Load Device). 為了充分利用機身的容積, 貨櫃形狀會配合機身弧度, 因此也有五花八門的型號.

若是散貨要裝在貨盤上, 就必須用蓋網或綁帶固定.

飛機的重心位置, 攸關飛機在俯仰方向上的穩定性. 重心太過後面, 飛機將失去穩定性. 重心也不可太前面, 否則將超過升降舵或水平尾翼的配平能力. 總之重心須保持在一定的範圍內.

但飛機上並沒有量測重量/重心的設備. 重量及重心的位置, 純粹是由計算所得 (利用單純的力量/力矩關係). 要計算重心的位置, 要取得以下資料:

1. 飛機空重及重心 : 每隔一段時間, 飛機就必須秤重, 以取得沒有裝酬載時的重量及重心位置. 測量前必須將油料及裝載全部清空, 在不受風力干擾 (通常是在棚廠內)情況下, 在地上預先依各輪胎位置擺上磅秤, 再將飛機拖上磅秤, 紀錄每個輪胎承受的重量, 以取得飛機空重及空重時的重心位置.

2. 各油箱燃油重量: 飛機的燃油系統可以算出各油箱的燃油重量. 另外油箱的形狀固定, 因此多少油量時, 燃油重心該位於何處也是固定的.

3. 乘客+手提行李 : 乘客與手提行李的重量是用平均值估算. 男人/女人/小孩各有不同, 甚至各航空公司用的估算值也不盡相同. 至於重心位置則是以座位來計算.

4. 托運行李/貨物 : 所有行李及貨物都要秤重. 另外行李通常會裝於行李櫃中, 貨物會事先打包固定於貨盤上或裝於貨櫃內, 這些容器的重量也都要計算在內. 最後每個行李櫃/貨盤會有裝載位置, 用來計算重心.

有了以上資料, 就可以計算整架飛機的重量及重心位置. 另外還要考慮飛行過程中油量減少後的重心變化以及乘客在客艙內走動造成的誤差. 整個飛行過程中的飛機重心, 都要保持在規定的範圍內.

1997年8月7日, 美國 Fine Air Flight 101 (機型 DC-8貨機), 於邁阿密機場起飛後不久, 即墜毀於機場附近, 造成機上四名組員及地面民眾1名死亡。失事原因為貨物未按裝載表順序裝載, 導致重心後移且未通知飛行員, 飛機起飛後即因仰角過高失速墜毀。

--------------------------------------------------------------------

劇情簡介:

1997年8月7日, 美國 Fine Air Flight 101 (DC-8貨機), 由美國佛羅里達州邁阿密機場起飛, 預計前往多明尼加共和國Las Américas機場，機上載滿牛仔布料.

飛機起飛後隨即墜毀在邁阿密市區, 造成機上三名飛行組員、一名隨行貨物保全及地面民眾一名 (共五位)死亡. 從管制員的訪談中, 得知該飛機起飛離地後, 即出現不正常的大仰角爬升, 這也同時解釋了有民眾目擊起飛時引擎發出火光. (飛機在大仰角的姿態下, 會造成引擎進氣不順, 導致燃燒不完全, 未完全燃燒的排氣會在尾管形成火焰).

調查人員從底下幾個方向著手, 卻未能得到結論:

1.飛機尾橇有磨損痕跡, 跑道上也有類似的刮痕, 懷疑飛機是否起飛時仰角過大, 擦撞到地面. 但分析了跑道上的刮痕油漆後, 與尾橇上的油漆不符.

2.從殘骸中發現機上貨盤的盤扣幾乎都沒有扣上，懷疑起飛過程中貨盤未固定而滑動, 造成重心後移，使飛機仰角過大失速. 但訪談裝卸人員, 表示此為標準程序, 因所有盤位均有貨盤, 只需前後固定, 貨物即無前後移動之疑慮.

3.檢查組員過去訓練及考核紀錄, 發現有部分不合格重考的項目，懷疑飛行員能力是否有問題。但在聽過座艙通話紀錄器資料後，確認飛行員能力沒有問題。調查人員懷疑飛行員起飛前並未適當的設定升降舵配平，但聽過CVR後, 也確認了飛行員完成升降舵配平的正確設定。

1993年8月18日, American International Airways 808航班 (DC-8) 貨機, 由美國維吉尼亞州 Norfork 機場起飛, 前往古巴關塔那摩灣. 飛機在最後進場階段, 轉彎傾角過大, 速度過慢, 飛機失速後失控墜毀於跑道前. 機上三名機組員全部生還. 經調查失是主因是因組員過度疲勞, 導致判斷及飛行能力下降.

---------------------------------------------------------------

劇情摘要:

古巴關塔那摩灣 (Guantanamo Bay), 是美國在古巴境內的一處租地, 並派有軍隊駐守 (其複雜的歷史就有勞大家自行 Google). 機場有一東西向跑道 (10-28), 由於周圍都是古巴領土, 其西側10跑道頭距離古巴邊界只有1.3公里 (不得飛越古巴領空). 若要使用10跑道進場, 目視參考物, 只有裝在邊界圍籬上的閃光燈, 而且對正跑道前需要轉一個半徑很小的轉彎, 對大飛機來說尤其困難, 因此多數飛機都使用28跑2道進場 (在允許情況下).

1993年8月18日, 一架美國國際航空 (American International Airways) 的貨機 808 航班 (機型 DC-8), 由美國維吉尼亞州 Norfork 機場起飛後, 飛往古巴關塔那摩灣. 飛行員原本使用28跑道進場, 但在過程中卻 一反常態的, 向航管要求用困難度較高的10跑道進場. 但飛機在降落前卻不幸於跑道頭前約400公尺處墜毀.

 (DC-8)

雖然整架飛機已支離破碎, 但幸運的是駕駛艙部分卻很完整, 三名組員雖受傷嚴重, 但都存活下來. 從當時地面美軍飛行員的目擊報告中, 可以確認飛機在轉彎對正跑道過程中, 傾角過大 (甚至已經與地面呈90度), 最後在失速的情況下墜毀.

從分析 FDR 得到的飛行路徑來看, 當時飛機轉彎時機太晚, 飛行員以過大的傾角企圖修正. 過程中也未注意速度降低, 以致於飛機失速墜毀. 調查人員檢視了三名組員的經歷, 都是經驗老到的組員(兩位正副駕駛飛行時數都在一萬五千小時以上), 為何會發生如此操作上的錯誤 ? 解讀CVR的座艙通話紀錄, 更是讓人驚訝! 機長之所以要求難度較高的 10 跑道進場, 只是因為沒飛過想試一下. 而進場過程中, 機長一直找不到進場參考用的閃光燈 (但副駕駛及飛航工程師都看到了), 且過程中一直執著於要找到燈, 進而錯過了轉彎的時機. 轉彎的過程中, 飛行工程師也一直提醒機長, 飛機速度過低了, 但機長似乎充耳不聞, 一意孤行, 最後飛機失速墜毀.

 1994年4月4日, KLM Cittyhopper Flight 443 , (機型 Saab 340B), 由阿姆斯特丹機場起飛前往英國 Cardiff 機場. 起飛後不久右引擎滑油壓力警示燈亮起 (但壓力指示數據正常), 機長將右引擎推力拉回慢車, 同時決定返回阿姆斯特丹機場. 在最後進場階段因速度不足, 機長決定重飛, 將左引擎推力推到最大. 但對單發動機重飛操作不熟悉, 飛機嚴重右傾, 最後墜毀於機場附近. 機上乘客及機組員共24人, 其中三人罹難. 九人受傷, 其餘生還.

----------------------------------------------------------------

劇情摘要:

1994年4月4日, KLM Cittyhopper (荷蘭城市短途航空, 荷蘭航空旗下子公司) 443航班, 由荷蘭阿姆斯特丹機場飛往英國 Cardiff 機場. 當日使用的機型是瑞典生產的 Saab 340B.

Saab 340是雙引擎螺旋槳區間客機, 載客數34人, 臺灣過去的國華航空也曾使用過此機型. 已於1999年停產.

飛行途中, 機長發現前方有雷雨, 便向航管要求爬升至FL200 空層. 爬升途中, "R ENG OIL PRESS" (右引擎滑油壓力) 燈號突然亮起. 副機長依照手冊程序, 檢查右引擎滑油壓力讀數, 發現是正常的. 依手冊說明引擎仍可正常運作. 但此時飛行員注意到飛機無法正常爬升. 機長於是決定跟航管要求返回阿姆斯特丹機場 (起飛後15分鐘)

在阿姆斯特丹機場的最後進場階段 (高度500呎), 飛行員發現速度過低, 同時飛機有右傾的現象. 機長決定重飛, 將油門 (只有左引擎)推至最大推力. 此時飛機右傾更加嚴重, 飛行員使盡全力也無法改平, 最後飛機以右傾80度的姿態墜毀在機場附近. 機上乘客及機組員共24人, 其中機長及兩名乘客罹難, 副機長及另外八名乘客受傷.

調查人員首先訪談航管人員, 初步得知飛行員遇到了引擎滑油壓力問題因而決定返航, 並且在最後重飛的過程中, 飛機有右傾的現象. 於是先從飛行操控系統著手. 一度懷疑是方向舵鎖定系統 (在地面上防止方向舵被強風吹壞)故障, 但仔細檢查後沒有發現任何問題, 其他的飛操系統也都正常. 於是將重心轉往引擎滑油壓力問題. 經過檢測, 證實了油壓讀數沒有問題, 而是警告燈號內部短路而發出了誤報, 也就是說引擎運作一切正常.