2016年9月14日 恶劣天气产生风切变和微下击暴流+决策能力弱+对复杂天气预案不充分+CRM混乱+未按标准手册处置导致飞机五边失速
1.事实信息
1.1 事件经过
9月14日,A319飞机执行重庆至无锡航班。07:45该机从重庆机场起飞。08:47机组确认收到来自公司签派关于无锡机场雷雨活动的特选报信息。
09:01机组与无锡塔台建立首次联系,报告预计落地时间为09:34,并收到了本场的着陆条件和天气实况,“03号跑道盲降,溧水1号进场,地面风040,03米,温度22度,能见度2400米,有小雷雨,轻雾,场压1013”。之后,机组曾4次询问和证实本场天气变化情况,且陆续收到无锡塔台通报,“雷雨覆盖本场,预计到10点转好”、“前面有飞机到南京备降”和“现在看本场西边是有强闪电”。到场后,经塔台同意机组通场加入右三边实施盲降进近。
09:29无锡本场强雷雨,且伴有不稳定风约340度,7米/秒。高度2140英尺,飞机截获盲降,自动飞行,速度逐渐减小,姿态逐渐增大;当速度达到114海里/小时(正常进近速度126海里.小时)时,机组拉出飞行控制组件(FCU)上的速度旋钮,人工选择目标速度131海里/小时,自动油门缓慢增加,但速度仍在减小,减速率约为每秒7海里/小时,接着触发低能量警告(SPEED),自动驾驶仪自动断开,迎角平台保护(ALPHAFLOOR)激活,此时指示空速为83海里/小时,推力自动增加到最大,机组将油门杆加至TOGA位;大迎角保护功能激活,第一部飞行增稳计算机(FAC1)失效,此时出现失速警告(STALL)(指示空速为81海里/小时,随后速度最小减至74海里/小时),左右座驾驶员先后带杆,第二部飞行增稳计算机(FAC2)失效。飞机机头开始从最大仰角33.40度下俯,并向右滚转,掉高度,速度逐渐增加,随后脱离失速状态。期间,最大右坡度达到43.59度,最大俯角达到5.98度,最大下降率达到3924英尺/分,并相继触发下滑道警告(GLIDESLOPE)、拉升警告(PULLUP)和下降率警告(SINKRATE)。
在下降过程中,速度增加后,机组操纵飞机逐渐改出复杂状态并转入上升,当时最低高度为884英尺。飞机上升至高度2924英尺时,机组按EACM程序人工成功复位两部飞行增稳计算机(FAC),之后飞往宁波机场备降,于10:11安全着陆。
落地后,飞行机组通过电话向公司飞行部领导和签派进行了报告,公司决定由该机组、该飞机继续执行后续航班。
1.2 飞行机组情况
左座机长,持有航线运输驾驶员执照,最近一次复训和熟练检查时间是2010年5月12日,体检合格证在有效期内。飞行记录本显示:总飞行经历时间3852小时,本机型飞行经历时间3632小时,本机型机长时间297小时。所飞机型:TB、PA44、运七、A320。
右座陪飞机长,持有航线运输驾驶员执照,最近一次复训和熟练检查时间2010年9月13日,体检合格证在有效期内。飞行记录本显示:总飞行经历时间12513小时,本机型飞行经历时间10740小时,本机型机长时间7525小时。所飞机型:初教六、米格15、米格17、歼六、歼七、运七、A320。
观察员(副驾驶),持有商用驾驶员执照,本机型改装时间是2010年4月8日,体检合格证在有效期内。飞行记录本显示:总飞行经历时间532小时,飞行经历时间282小时。所飞机型:TB、PA44、A320。
经查,从1992年5月至2010年9月14日期间,该三名飞行机组成员均无严重差错以上的不安全事件记录。
1.3 管制员情况
当日无锡塔台管制员主班:男,1980年7月2日出生;
副班:男,1981年5月26日出生,具备授权资格(中国民航总局民航空函【2005】501号);该两名管制员均具备授权,符合塔台双岗要求。
1.4 天气情况
9月14日,按照《无锡机场SPECI报报告标准》要求,事发前后,无锡机场气象台4次发布特殊天气报告。本场主要天气信息如下:
08:10,干雷暴伴1到两个量的积雨云;
08:21,中雷雨伴3到4个量的积雨云,能见度1500米;
08:30,强雷雨伴3到4个量的积雨云,大雾,能见度600米;
08:48,弱雷雨伴3到4个量的积雨云,观测前一小时有中雨;平均风向20度,平均风速4米/秒,风向在350度到50度之间变化;
09:00,弱雷雨伴3到4个量的积雨云,出现3到4个量的低云,云底高450米;平均风向60度,风速3米/秒,风向在10度和110度之间变化;
09:30,地面平均风向340度,风7米/秒,风向在290度和70度之间变化,有中雷雨伴3到4个量的积雨云;3到4个量的低云,云底高450米;
09:43,中雷雨伴3到4个量的积雨云,风向在350到130度中间变化,平均风向50度,风速2米/秒;有3到4个量的低云,云底高360米;
10:00,中雷雨伴3到4个量的积雨云,平均风向70度,风速2米/秒,风向在40度和120度之间变化;有3到4个量的低云3到4个量的低云,云底高360米。
1.5 飞机情况
该飞机的出厂时间是2005年06月22日。事发前,该机无FAC的相关故障,也无保留故障。
9月14日航后为判断和隔离故障,与A飞机互换SEC3计算机,互换本机控制FAC1和FAC2的继电器13CC1和13CC2,测试正常。9月26日与B飞机互串FAC1和FAC2,测试正常。截止11月2日为止,A飞机和B飞机无FAC相关故障信息。9月14日至11月2日,该A319飞机共运行307飞行小时、182个起落,机组无异常情况反映。
1.6 机载飞行记录设备
该机共安装有数字式飞行数据记录器(DFDR)、快速数据存取记录器(QAR)、数字式存取记录器(公司自行安装的机载数据记录器,非局方强制要求)及驾驶舱声音记录器(CVR)。
上述设备工作正常,已采集的QAR数据有效。但事发后,由于飞行机组未对CVR中记录的内容采取保护措施,致使该机事发时的舱音被后续航班所覆盖,失去了调查所需的重要证据。
事发当日,公司对该机的QAR、DAR进行了译码,并向地区管理局提供了译码数据。
1.7 QAR译码数据
飞机重量56.4吨,重心30.08%,进近速度(VAPP)126海里/小时,飞机构型处于形态全、起落架放下位。经计算,此时飞机的失速速度约为97海里/小时。
从逐渐进入复杂状态至改出阶段的译码数据如下:
29:35气压高度1680英尺,自动驾驶、自动油门工作,飞机维持在航向道、下滑道上,飞机仰角10.2度,左坡度4.22度,下降率685英尺/分,指示空速127海里/小时,地速135海里/小时,航向10.9度,风向291.8度,风速37海里/小时,EPR:左1.04,右1.04。
29:37气压高度1664英尺,自动驾驶、自动油门工作,飞机维持在航向道、下滑道上,飞机仰角12.66度,右坡度3.16度,下降率599英尺/分,指示空速115海里/小时,地速129海里/小时,航向11.9度,风向280.5度,风速31海里/小时,EPR:左1.04,右1.05。
29:39气压高度1644英尺,自动驾驶、自动油门工作,飞机维持在航向道、下滑道上,飞机仰角14.77度,左坡度3.87度,下降率520英尺/分,指示空速118海里/小时,地速126海里/小时。航向7.7度,风向281.2度,风速35海里/小时,EPR:左1.09,右1.09。出现低能量警告(Speed),持续4秒(DAR数据)。
29:47气压高度1544英尺,自动驾驶、自动油门工作,飞机维持在航向道、下滑道上,飞机仰角21.8度,左坡度2.46度,下降率898英尺/分,指示空速111海里/小时,地速123海里/小时,航向11.3度,风向273.5度,风速36海里/小时,EPR:左1.27,右1.27。再次出现低能量警告(Speed),持续3秒(DAR数据)。
29:50气压高度1488英尺,自动驾驶断开,自动油门工作,飞机基本维持在航向道、下滑道上,飞机仰角32.7度,右坡度2.81度,下降率1128英尺/分,指示空速93海里/小时,地速118海里/小时,航向16.5度,风向232度,风速27海里/小时,EPR:左1.27,右1.27。飞行机组开始人工操纵,左座出现顶杆量1.86,向左压杆量0.26,右座未参与操纵。
29:51气压高度1504英尺,FMA上航向道模式显示消失,飞机基本维持在下滑道上(1秒钟后显示也消失),自动驾驶断开,出现自动驾驶断开音响警告,ALPHA保护激活。飞机仰角33.4度(升降舵向下偏转至2.1度,29:52向下继续偏转至16.1度,该偏转量一直持续了7秒),左坡度2.11度,下降率914英尺/分,指示空速83海里/小时,地速116海里/小时,航向15.5度,风向222.2度,风速34海里/小时。油门杆在TOGA位,1秒后指示空速为81海里/小时,并出现持续6秒钟的失速警告(STALL),此时EPR:左1.27,右1.27。左座带杆量0.88,无横侧操纵量,右座未参与操纵。
29:53气压高度1472英尺,FAC1失效,自动驾驶断开,自动驾驶断开音响持续警告,ALPHA保护工作,失速警告(STALL)持续。飞机仰角23.55度,右坡度12.3度,下降率727英尺/分,指示空速74海里/小时(最小空速),地速113海里/小时,航向19.7度,风向222.2度,风速34海里/小时,EPR:左1.38,右1.39。左座顶杆量0.26,向右压杆量14.11,右座带杆量0.48,向右压杆量5.63,左右座开始同时操纵飞机。
29:55气压高度1352英尺,自动驾驶断开,自动驾驶断开音响持续警告,ALPHA保护持续工作,失速警告持续。飞机仰角7.38度,右坡度43.59度(最大坡度),下降率1859英尺/分,指示空速87海里/小时,地速116海里/小时,航向26.7度,风向222.2度,风速34海里/小时,EPR:左1.39,右1.39。左座带杆量1.8,向左压杆量19.86,右座带杆量2.99,向左压杆量14.41,左右座同时操纵飞机。
29:57气压高度1244英尺,FAC1、2均失效,自动驾驶断开,自动驾驶断开音响持续警告,ALPHA保护持续工作,失速警告(STALL)持续。飞机俯角2.11度,右坡度17.23度,下降率2806英尺/分,指示空速115海里/小时,地速113海里/小时,航向26.4度,风向239.8度,风速34海里/小时,EPR:左1.39,右1.39。左座带杆量0.97,向左压杆量18.68,右座带杆量1.8,向左压杆量4.17,左右座同时操纵飞机。方向舵向左偏转3.6度。
29:58气压高度1208英尺,自动驾驶断开,自动驾驶断开音响持续警告,ALPHA保护工作,出现近地警告,失速警告(STALL)消失。飞机俯角5.98度(最大俯角),坡度0度,下降率2791英尺/分,指示空速117海里/小时,地速140海里/小时,航向27.1度,风向254.5度,风速39海里/小时,EPR:左1.38,右1.38。左座带杆量16.17,向右压杆量4.57,右座带杆量8.75,向右压杆量1.76,左右座同时操纵飞机。
30:00气压高度1040英尺,自动驾驶断开,自动驾驶断开音响持续警告,ALPHA保护持续工作,出现下降率警告(SINKRATE)。飞机仰角1.76度,左坡度6.68度,下降率3924英尺/分(最大下降率),指示空速133海里/小时,地速158海里/小时,航向24.2度,风向253.9度,风速42海里/小时,EPR:左1.38,右1.38。左座带杆量6.9,向右压杆量8.44,右座带杆量11.38,向右压杆量0.18,左右座同时操纵飞机。大迎角保护停止工作,升降舵向上偏转9度。
30:01气压高度996英尺,自动驾驶断开,自动驾驶断开音响持续警告,ALPHA保护持续工作,出现拉升警告(PULLUP)。飞机仰角7.73度,左坡度4.92度,下降率3580英尺/分,空速133海里/小时,地速163海里/小时,航向23.2度,风向262.3度,风速43海里/小时,EPR:左1.38,右1.38。左座顶杆量9.54,向右压杆量2.29,右座带杆量14.02,向左压杆量0.09,左右座同时操纵飞机,俯仰操纵相互冲突。
30:02气压高度956英尺,自动驾驶断开,自动驾驶断开音响持续警告,ALPHA保护持续工作,出现下滑道警告(GLIDESLOPE)。飞机仰角6.68度,左坡度4.22度,下降率2808英尺/分,指示空速131海里/小时,地速167海里/小时,航向23.2度,风向254.5度,风速45海里/小时,EPR:左1.38,右1.38。左座顶杆量8,向右压杆量4,右座顶杆量10.42,向右压杆量2.55,左右座同时操纵飞机,俯仰操纵量叠加。
30:05气压高度884英尺(最低高度),自动驾驶断开,自动驾驶断开音响持续警告,ALPHA保护持续工作。飞机仰角12.3度,右坡度1.05度,指示空速160海里/小时,地速177海里/小时,航向29.9度,风向239.1度,风速39海里/小时,EPR:左1.36,右1.36。左座顶杆量13.54,向左压杆量15.56,右座未参与操纵。8、管制指挥事发前,管制员曾先后4次告知机组当时机场的天气情况和其它飞机备降的信息。调查未发现该事件与管制指挥有关。
1.8 公司有关失速改出训练情况
根据公司提供的资料显示,公司飞管部于2010年6月17日收到空客公司发布的修订失速改出程序(FCOM3TE323-1A修订),在完成程序的翻译、印刷后于2010年7月5日全部上机更新完毕。调查发现,右座陪飞机长于2010年9月13日完成最近一次复训,但其对空客公司最新的失速改出程序并不熟悉。
1.9 机场通讯导航设备
无锡机场通讯设备工作正常,未发生通讯不畅、影响空地通话的情况。机场未配备管制雷达,实施程序管制。没有证据表明该事件的发生与机场的通讯导航设备有关。
2.原因分析
2.1 QAR译码分析(9:29:35至9:30:05)
2.1 天气变化情况分析
风向变化范围从292度到222度;风速变化范围从25海里/小时到50海里/小时;根据飞机的高度、速度、姿态变化情况,可以判定出当时有明显的颠簸气流和湍流。
根据机场特选报内容和塔台管制员目视的天气情况表明,无锡机场当时正处在强降水、强对流、强闪电和风向风速急剧变化的恶劣天气影响。
2.2 飞机状态变化峰值
最大仰角33.4度、最大俯角5.98度;最大左坡度7.03度、最大右坡度43.59度;最大下降率3924英尺/分;指示空速最小值74海里/小时。
2.3 飞机状态变化情况分析
09:29:35气压高度1680英尺,飞机处于自动飞行状态,沿航向道、下滑道飞行,仰角10.2度(正常进近仰角约4度),左坡度4.22度,下降率685英尺/分,指示空速127海里/小时。在不稳定风292度至222度,且风速25至50海里/小时的影响下,飞机的仰角16秒后增加到最大33.4度;20秒内坡度波动变化最大左7.03度,右43.59度;18秒后指示空速波动性减小到74海里/小时(失速速度约97海里/小时)。
经分析认为,由于恶劣天气的影响,为了使飞机保持在下滑道上飞行,自动飞行系统控制飞机不断增加仰角,导致连续触发低能量警告、激活迎角平台保护(ALPHAFLOOR)功能、自动驾驶仪断开、失速警告出现、飞行指引消失、主飞行显示仪(PFD)显示异常。大迎角保护功能工作,指令升降舵下俯至最大行程并持续7秒(在此期间,两部FAC先后失效),飞机俯仰姿态、迎角减小,此时飞机从左坡度2.11度4秒后形成右坡度43.59度,下降率最大达3924英尺/分钟,速度增加,飞机脱离失速。最终,机组操纵该机于30:05,气压高度884英尺(最低高度),改出复杂状态并随即转入上升。
最大右坡度(43.59度)和最大下降率(3924英尺/分)形成的主要原因是:飞机进入失速状态后,由于横侧滚转力矩,飞机掉翼尖并滚转。此外恶劣天气产生的紊流等其他因素也可能是造成飞机向右滚转的原因;大迎角保护功能被激活和飞机失速滚转产生的下俯力矩,共同使飞机加剧下俯,是飞机产生大下降率的主要原因。
2.4 对无锡机场当时天气的分析
气象专家对无锡机场天气实况进行了研判,得出下述结论:
无锡机场从08:21开始闻雷,到08:30有强雷雨天气,09:00雷雨稍减弱。结合天气雷达回波图分析,机场西面的雷雨云团从08:39生成,并呈加强趋势快速向机场方向移动;09:20机场上空积雨云覆盖,从天气实况分析机场08:48开始到10:00地面风向和风速不断变化,雷雨从09:00的弱雷雨转为09:30的中雷雨,这种风场和天气现象的变化是由于积雨云下方的微下击暴流所致。
调查组认为飞机在五边进近过程中可能遭遇了微下击暴流及其产生的风切变。
2.5 飞行操纵情况分析
综合QAR译码数据和机组调查笔录,分析认为:在五边进近过程中,飞机状态(包括俯仰姿态、横滚、EPR和速度等)发生异常的情况下,飞行机组未及时中止进近或人工干预控制飞机,而是仅仅通过调定FCU上的目标速度(持续8秒),试图利用飞机的自动飞行系统增速,错过了避免进入复杂状态的最佳时机。
当指示空速81海里/小时时,飞机出现失速警告。QAR数据显示,飞行机组未按空客公司新发布的失速改出程序进行操纵。
进入失速状态后,飞行机组两人凭借本能对飞机实施了侧杆和蹬舵操纵。QAR数据显示,大迎角保护功能激活,指令机头下俯的升降舵偏转量,抑制了机组的带杆量;横滚和脚蹬操纵工作正常。
2.6 飞机自动保护功能工作情况的分析
在飞机仰角逐渐增加的同时迎角也随之增加,当超过其设定值时,自动驾驶仪断开、迎角平台保护(ALPHAFLOOR)激活,之后大迎角保护开始工作,期间出现的警告与飞机的状态变化情况吻合,飞机的自动保护功能与其设计基本一致,工作基本正常。
在大迎角保护功能工作以后,两部FAC先后故障。但从QAR数据分析,该故障并未影响飞机从失速状态改出。
2.7 飞机改出情况分析
为了使飞机保持在下滑道上飞行,自动飞行系统控制飞机不断增加姿态,在外界恶劣天气影响下,连续触发低能量警告、激活ALPHAFLOOR功能、自动驾驶仪断开、失速警告出现、飞行指引仪消失、主飞行显示仪(PFD)显示异常。大迎角保护被激活,指令升降舵下俯至最大行程并持续7秒(在此期间,两部FAC先后失效),随之飞机俯仰姿态、迎角减小,期间出现右坡度(最大达43.59度),下降率增大至3924英尺/分钟,速度迅速增加并脱离失速。下降中,机组操纵飞机改出复杂状态,恢复正上升率。
2.8 风切变功能分析
风切变提醒(Alert)工作范围在50英尺到2300英尺。其中,1200英尺以下会出现警戒(Caution)和警告(Warning)。
QAR数据显示,高度1200英尺以下,飞机已进入失速状态,抑制了该功能。
3 调查中发现的问题和结论
3.1 发现的问题
(1)机组对危险天气的判断失误,在从管制员处多次获知天气信息且其它飞机备降的情况下,仍盲目实施进近。
(2)机组对复杂天气条件下的进近准备预案不充分,导致明显出现风切变迹象时,没有采取果断措施中止进近。
(3)机组特情处置能力弱。当飞机姿态逐渐增大,空速逐渐减小时,机组未果断人工干预自动飞行系统,导致飞机进入大姿态、小空速、触发ALPHA保护,进入失速的复杂状态。
(4)机组资源管理混乱。在飞机进入复杂状态的情况下,机组出于本能,客观上造成侧杆双输入的违规现象,时间长达12秒。
3.2 结论
依据《民用航空器事故征候》3.13款,这是一起因恶劣天气引发的,飞行机组对天气判断失误、决策与处置不当造成的运输航空严重事故征候。