侧向载荷的分析
飞机侧向载荷指的是飞机在着陆接地或者在地面滑行运动时，相对于地面有侧向运动的趋势，此时机轮和地面之间会产生摩擦力。这种摩擦力即为飞机所承受的侧向载荷。
此外，当飞机以侧向姿态着陆或者在地面滑行时进行转向，也会产生较大的侧向载荷。这种侧向载荷是飞机在地面操作时非常重要的一种外力，对于飞机的结构设计和强度分析具有重要影响。
本文主要以空客A320系列（包含A319、A320、A321）为主，通过大侧风条件下，机组的操纵技术，同时结合侧向载荷产生的定义，即“摩擦力”“侧向运动的趋势”等，制定“理想”模型，验证影响侧向载荷的主要因素，从而让大家科学地看待和正确地理解影响侧向载荷的因素与实际操纵间的逻辑关系，从而使飞行机组能够以正确的操纵技术，有效地避免侧向载荷超限事件的发生概率。
对于空客A320机型，侧向载荷的事件标准为：
二级事件：0.30g
三级事件：0.35g
四级事件：0.40g
一、论证：
1. 大侧风条件下的操纵：
根据《飞行原理》8.4.6{侧风情况下的着陆}中的描述：“带偏侧接地时，主轮向侧方滑
移，因而产生侧向摩擦力，对于前三点式飞机，主轮上的侧向摩擦力对重心形成的力矩有消
除交叉的趋势，使飞机机头偏回地速方向。接地带偏侧不大时，一般可不做修正，在接地的
瞬间，应及时注意用舵保持方向，待偏侧消失后，操纵飞机沿跑道中心线滑行。”
结合空客A320的FCTM手册指导，在侧风条件下进近着陆的技术要点，大致可分为三
个阶段进行细化描述：最终进近；拉平；着陆滑跑。
(1) 最终进近技术：（偏流法）
在侧风情况下，带偏流进近的机翼水平操纵应使飞机（驾驶舱）位于跑道中心线的延长线上直到拉平。
要点：
a. 稳定的进近；
b. 使飞机保持在正确的横侧轨迹上，航向道指示居中；
c. 当AP断开执行人工着陆时，避免本能地进行大量侧杆输入；
d. 在初始获取目视参考时，不要使飞机的纵轴对准跑道中心线。
注：AP的逻辑：机翼水平，偏流进近
(2) 拉平技术：
推荐的偏流消除技巧（侧滑法与偏流法相结合） ：
a. 接地前（10-5英尺）应柔和抵舵，使飞机对准跑道方向；
b. 按需进行横滚操纵，抵消往下风方向的横侧移动趋势；
c. 在强侧风情况下的偏流消除阶段，允许飞机带5°以内的偏流角着陆，这样做的结果可能导致接地时向顶风方向带一些坡度（因此，上风面的起落架先接地）
注：避免使用方向舵修正位置偏差。
要点：
一个高的或者延长的拉平将明显增加着陆距离；
在延长的拉平中，侧风会使飞机远离跑道中线（即产生横侧位移）
(3) 着陆滑跑技术：
a. 主轮接地后（放前轮前）柔和抵舵使方向进一步平行跑道中线；
b. 避免向迎风面压杆，因为这会增加风标效应；
c. 前轮接地后，使飞机纵轴运行轨迹对准跑道中线，按需使用最大反推；
d. 若方向控制困难，收反推至反推慢车，并松开刹车；
e. 方向得到控制后，按需使用反推和人工刹车。
2. 侧向载荷的探测：
(1) 飞机的侧向载荷：
(2) 侧向载荷与机轮摩擦力的关系：
1) 侧向载荷状态：
按照FAR25.485对于侧向载荷情况，假定飞机处于水平姿态仅两主起落架机轮与跑道接触。
向内作用且等于垂直反作用力80%的侧向载荷（在一侧）和向外作用且等于垂直反作用力60%的侧向载荷（在另一侧）必须与在水平着陆情况下得到的最大地面垂直反作用力的一半相组合。假定这些载荷作用在轮胎接地点上并为飞机的惯性力所平衡。可以假定阻力载荷为零。
2) 机轮摩擦力：
摩擦力分为：滚动摩擦、动摩擦、静摩擦。
飞机在纵轴法线上，机轮滚动过程中，通常以滚动摩擦为主，刹车的防功能制作用下，产生一定的动摩擦。
飞机在横轴法线上，机轮在侧向存在一定位移时，产生一定的动摩擦。
3) 两者间的关系：
根据FAR25.485中的描述，计算侧向载荷时，一侧为主机轮的0.8倍垂直反力，另一侧为0.6倍，（即0.8N、0.6N），因此，在理想情况下侧向载荷的加速度a，其实仅为较大一侧机轮处摩擦力产生的加速度的0.8倍。换言之，飞机三轴加速度传感器测出的重心附近的横轴加速度，小于机轮处摩擦力产生的横侧加速度。
3. 侧向载荷的分析：
数据解析（侧向载荷与偏流角）：
结合航班数量侧向载荷0.00-0.35区间
“随着接地偏流角增加，侧向载荷触发值越大”
数据解析（侧向载荷与方向舵行程）
针对侧向载荷0.10-0.35区间的航班方向舵最大偏转分析
“ 较高的侧向载荷值，最大方向舵行程也相对更大”
结合上述QAR译码数据统计显示，可以看出：侧向载荷的大小与飞机接地偏流角以及主轮接地时方向舵的输入量存在关系。
为了直观展现侧向载荷与偏流角以及方向舵输入量的关系，我们试着构建“理想”模型。
注：理想模型取主轮接地时，最大静摩擦力时的受力；且
忽略实际飞行中动摩擦以及滚动摩擦时摩擦力的衰减；且
假设“主轮处摩擦力产生的加速度”=“三轴加速度传感器测出的横侧加速度；且
不考虑飞机接地时最大垂直地面反力受时间的影响、最大起转及回弹的情况、风标效应等影响。
仅从理想数据计算推敲，会影响数据的精确性，不影响推导结论。
(1) 模型一 ：飞机真空速140kt, 飞机接地偏流角5°，飞机坡度为0°，以飞机侧向载荷0.4g 为例。
根据侧向载荷的定义：即飞机在接地过程中，在横轴方向存在速度分量，此时需要一个力，产生反向加速度，使横侧速度变为0m/s。(1g的载荷对应的加速度为：1g=9.8m/s²)
要使横侧速度变为0m/s有两种方式：
方式1：偏流角减小为0°。
（通过飞机的惯性，叠加抵舵，作用于主起落架，产生摩擦力形成扭转力矩实现。）
横侧速度从6.276m/s 减小到0m/s 的时间的计算：
从上述公式可以看出：我在1.601秒内从5°夹角把飞机均速蹬正（即飞机惯性形成的初始扭转力，叠加蹬舵的恒定力使角度变化率达到3.123），此时侧向载荷为0.4g。
如果要控制侧向载荷＜0.4g，只需确保任意时刻，角度变化率小于3.123度/秒。
方式2：保持偏流角，地速减小为0。
（现实中无法实现，但在保持偏流时受到的沿跑道方向的摩擦力的分力会减小横侧速度，瞬时的减速率也能体现侧向载荷。）
N 是正压力。
从上述公式可以看出：摩擦系数不变的情况下，影响飞机摩擦力的主要因素是飞机的正压力。在接地过程中，影响正压力的主要因素就是飞机的垂直载荷。（接地后影响垂直载荷的因素有：扰流板的伸展、主轮未压缩时使用反推、刹车系统工作等）
通过模型一的方式1，额外推算出了以上表格数据，可以看出：当侧向载荷一定的情况下，偏流角度越大，匀速蹬正偏流角的所需时间就越长。
综上所述：对于模型一，影响接地时侧向载荷的因素：
a. 偏流角大小
b. 垂直载荷
c. 抵舵的量（直接原因）
其中，抵舵的量是导致侧向载荷超限的直接原因。当我们带有一定偏流角接地时，飞机由于惯性，主轮上的侧向摩擦力对重心形成的力矩，会有一个初始的角速度变化率，这个值随着偏流角增大而变大（目前为止没有数据直接表明：这种情况会直接导致侧向载荷超限），但叠加瞬时的抵舵量形成的角速度变化率超过了侧向载荷限制对应的角速度变化率，此时侧向载荷超限。
同时，确保侧向载荷不超限的前提下，偏流角的大小直接关系到飞机蹬正（平行跑道中线）的时间，角度越大，时间越长。此时还涉及到另一个更加严峻的风险：冲偏出跑道。
我们试着继续构建“理想”模型来进行分析，是否还有影响侧向载荷的因素。
(2) 模型二：飞机接地偏流角为0°，飞机坡度为0°，飞机横侧有速度，以飞机侧向载荷0.4g为例。
出现这类情况，通常有两种形式：
形式1：飞机使用偏流法进近，在接地前通过蹬舵消除偏流角（蹬舵时机偏早、一个高的或者延长的拉平），在风的影响下，飞机横侧存在位移。
形式2：飞机使用侧滑法进近，在接地前坡度改平时机偏早，在风的影响下，飞机横侧存在位移。
要使横侧速度为0m/s的方式：飞机与地面横侧的地面摩擦力。假设飞机主轮接地1s内，横侧速度减为0m/s。（实际运行中，时间可能更长。）
因此当飞机横向速度为3.92m/s时，飞机以这种情况接地，横向载荷为0.4g。
综上所述：对于模型二，影响接地时侧向载荷的因素：
a. 垂直载荷
b. 飞机横向位移（直接原因）
其中，横向位移是导致侧向载荷超限的直接原因。当我们的操纵使飞机横侧带有一定速度接地时，速度超过了侧向载荷限制对应的速度，此时即为侧向载荷超重。
(3) 模型三：飞机接地偏流角为0°，飞机横侧没有速度，飞机带有5°坡度接地。
出现这类情况，通常有两种形式：
形式1：飞机使用侧滑法进近；
形式2：飞机使用偏流法进近，在接地前通过抵舵消除偏流角，为保证飞机位置，通过向上风面压杆，保持一定坡度。
飞机带有坡度的情况下接地时，飞机的垂直于地面的作用力的水平分力即产生飞机的横侧载荷。
也就是说，在未受其他作用力影响的情况下，垂直载荷达到4.57g，侧向载荷才会超限。
综上所述：对于模型三，影响接地时侧向载荷的因素：
a. 垂直载荷
b. 飞机坡度
其中，当坡度达到5°时，垂直载荷需要达到4.57g，侧向载荷才会超限，因此，模型三中的因素，对于侧向载荷的影响不是直接原因。
二、结论：
1. 通过三个“理想”模型的分析，我们得出影响侧向载荷的因素有：
a. 偏 流 角
b. 垂 直 载 荷
c. 抵 舵 量（直接原因）
d. 横 侧 位 移（直接原因）
e. 坡 度
2. 结合上述因素，联想实际操纵，有以下几点需要注意：
a. 修正原则：迅速柔和、少量多次、有去有回、先制止后修正、先俯仰后横侧、先位置后交叉。
b. 知晓并掌握机型大侧风飞行方法，在接地前控制偏流角在推荐范围内，可以有效地避免接地后侧向载荷超限的情况。
c. 以着陆品质切入，提高我们的着陆技术，避免过大的垂直载荷。
d. 接地过程中及时制止横侧位移。
e. 除了强侧风操纵需求外，避免飞机带坡度接地。
f. 在主轮接地完成压缩后（此时扰流板伸展，主轮摩擦效应相对较好），以“挤舵”的方式，开始按需柔和增加抵舵量使方向平行跑道中线，避免本能地按照肌肉记忆粗猛地输入一个舵量（A320系列飞机的垂尾与主轮距离存在一定的差异，相同条件下，同样的抵舵量产生的扭转力矩：A321大于A320大于A319），因此，关键点在于：“柔和”“挤舵”。
g. 柔和放下前轮，等方向得到控制后，按需选择反推最大。（主轮接地时直接选择反推，对方向控制不利，同时反推使飞机有抬头力矩，加大主轮压缩产生的正压力，从而导致抵舵过程中，摩擦力地非预期增加而使侧向载荷增大。）
h. 性能允许的情况下建议使用“LOW位”自动刹车。飞机刹车系统的工作，也会使飞机正压力增加，从而影响侧向载荷，“LOW位”刹车在扰流板伸展4S后工作（需要注意：A321NEO飞机是2S），这期间足够我们完成蹬正交叉的动作。
三、结束语：
本文构建的“理想模型”，虽然不能得出极其精确的数据作为航班运行的支持，但以此为“敲门砖”，通过推导过程，能够更直观地理解影响侧向载荷的因素，并且以推导出的结论结合实际操纵，可以有效地筛选和总结出操纵过程中的注意事项，降低此类超限事件的发生概率，提升航班运行的安全裕度。
民航大发展离不开安全，对于工作在一线的飞行人员来说，以正确的理论依据结合实际操纵，形成有效的、科学的操纵理念，并运用在长期的航班生产中加以实践与理解，做到每一次操纵都是心之所向，且胸有成竹，是保证安全最有效的办法，从而促进民航高质量的发展。
在此，也希望借此机会，“邀约”各位飞行同仁，始终保持对飞行的热爱，认真钻研理论，夯实飞行技术，以饱满的精神状态，迎接每一次飞行。
