【民航機師】駕駛飛機不用精於數學? 現職機師:讀文科也可勝任

撰文:開卷有益
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要駕駛飛機穿梭世界各地,當然要有很專業的技術才行。「專業」這方面確是無容置疑,但可曾想過他們在駕駛這龐然大物時所用到的數學計算,原來只屬小學程度的艱深?且看現職民航機師Mr. Pilot在著作《機師日常2 – 飛行員的日子原來是這樣過》中的分享,便可對機師這職業有更多了解。

在民航機師的日常工作中,每程航班都有三項必須要做的計算:燃油數量、起飛數據、下降軌道,而碰巧三種最常手的計算,就會用到三種不同的計算方法。(Chris Leipelt / Unsplash)

撰文:Mr. Pilot

我有三個對數字非常敏感的表姐,大學時代她們一個讀精算、一個讀工程、一個讀會計,基本上任何數學問題在她們前面,都一定解決得到。反觀,我是一名數學白痴,若非二表姐幫我補習,我當年數學應會不合格。

因此,當我正式成為民航機師後,她們第一個問題就是:「做機師唔係要計好多數㗎咩?你識唔識計㗎?」眼見她們對港產民航機師突然失去信心,我只好慢慢解釋給她們知道,民航機師只需要懂得加減乘除,較為複雜的就會用電腦計算,或是參考數據圖表。

在民航機師的日常工作中,每程航班都有三項必須要做的計算:燃油數量、起飛數據、下降軌道,而碰巧三種最常手的計算,就會用到三種不同的計算方法。

「做機師要計好多數?其實民航機師只需要懂加減乘除就可以了,較為複雜的自然有電腦代勞。」

1. 燃油數量「紙筆算」

每程航機,制定飛行計劃的飛行簽派員(flight dispatcher)會根據飛行路徑、後備機場及延誤數據而在飛行計劃上指出最低所需的燃油數量,而這個數量亦大大受到飛機的重量影響。飛機愈重,耗油量便愈大,所以機師盡可能都不會攜帶毋須使用的額外燃油,不會像汽車「打爆缸油」。

因為重量增加而造成的額外燃油消耗,會受到航班飛行時間影響。以一架香港去台北的廣體客機為例,如果飛機的重量增加一公噸,額外燃油的消耗只不過是三十公斤,但如果航班是去美國紐約的話,那麼重量增加一公噸,額外的燃油消耗便多達四百至五百公斤!

機師需在每次起飛前計算航班在該次飛行時所需的燃油數量,從而定要為飛機補充多少燃料,這樣的計算基本上用加減乘除已可處理。(Robert Bye / Unsplash)

在航班出發前三十分鐘,負責航班的裝載監控主任(load controller)會將飛機的最終無油重量(zero fuel weight,簡稱ZFW)的訊息傳送到飛機,我們就會根據這個無油重量,重新計算航班所需的燃油數量,再決定最終要為飛機補充多少燃料,最後再通知公司及入油的工程人員。

雖然額外的重量會增加航班的燃油支出,但某些地方的燃油價格奇貴,所以即使在香港補充額外的燃油,連同運往當地的額外燃油開支,都較在當地入油便宜!這些情況,航空公司便會要求機師盡量攜帶足夠的燃油去應付來回兩程航班,以避免飛機在目的地需要入油的可能性。三個字:錢作怪。

這個情況計算就會較為複雜,因為攜帶的燃油數量大增,我們需要確保飛機起飛及降落的重量不會超過結構容許的上限,而飛行途中亦有機會因為得到捷徑或者機場使用哪條跑道而導致實際耗油量比想像中少,所以最終要預留多少緩衝空間,就是機師們的決定了。

2. 起飛數據「電腦算」

在計算與起飛相關的數字時,機師便會利用電腦幫忙(他們也大多再實際狀況與與自己的經驗,預留多一點空間作緩衝)。(Kristopher Allison / Unsplash)

從最終無油重量計算到飛機確實的起飛重量後,機師們便會透過飛行電腦計算起飛所用的數值。要計算的包括起飛所需的引擎推力(thrust)、起飛決定速度(V1)、飛機抬頭速度(VR),以及安全爬升速度(V2)。這些速度非常重要,因為數字決定飛機在達到甚麼速度後機師不能停止起飛,飛機達到甚麼速度後機師才可以抽頭起飛,以及飛機起飛後需要達到甚麼速度才可以安全爬升,如果有錯的話是人命關天的。

除了飛機重量之外,這些數值會根據機場使用的跑道及天氣環境而有所改變,而任何溫度氣壓風向風速的改變都會影響數值的準確性。因此在環境許可下,機師通常都會在計算過中預留一些緩衝,例如跑道其實逆風但就當作沒有風甚至順風(飛機逆風起飛時性能較好),又或者溫度是廿八度卻當作是三十度等等,目的是為了防止在飛機起飛前最後一秒的環境改變,導致早前的計算不再有效。

在短途航班上加上緩衝通常都沒有甚麼問題,但長途航班就可能需要飛機用盡環境容許的每一點性能,機師們便要在各種環境因素中作出取捨,斷定甚麼因素改變的機會較大而需要緩衝,甚麼因素改變的機會較細而可以用確實的數字。

實際上,當有機會需要用盡飛機性能的情況下,機師們一進入駕駛艙便會首先參考機場的環境狀況,立即計算環境許可的最大起飛重要,從而程序相反地計算可容許的最高無油重量,再通知裝載監控主任,以免飛因為裝載太多貨物而變得太重導致不能起飛!

3. 下降軌道「心中算」

由於電腦的計算也有限制,因此在飛機下降途中,機師們必須定時進行加減乘除的心算,確保飛機的高度、速度及剩餘距離三個因素互相呼應。(Yu Kato / Unsplash)

民航機不是直升機,由三萬多四萬呎的巡航高度開始,向目的地機場下降直至在跑道着陸,始絡需要一定的距離。飛機上的飛行電腦能夠將所有因素計算在內,句括標準進場程序(Standard Terminal Arrival Route,簡稱STAR)中各航點的高度及速度限制,然後運算出一個飛機需要開始下降的地點,結果遠遠比人腦準確。

不過飛行電腦也有它的限制:如果我們需要根據航空管制員的指示而改變高度或速度的限制,甚至離開了飛行電腦內進場程序的航道,電腦的計算便不再準確。因此,在飛機下降途中,機師們必須定時進行加減乘除的心算,確保飛機的高度、速度及剩餘距離三個因素互相呼應。如果飛機太高或者太快,將不能在跑道前達致穩定的進場軌道,令降落的危險性大增;如果飛機太低或者太慢,除了效率低,亦有可能因為與地勢或建築物太接近而發生危險。

由於每款民航機的飛行特性不同,所以儘管每隻機種的下降軌道計算方法大同小異,但亦略有分別。每款民航機的機師訓練手冊都有建議的計算方法,不過如果你問五個民航機師,你可能會得到五種不同的計算方法!事實上,下降軌道的計算方法並沒有百分之百的對和錯,只要飛機最終能夠以在適當的速度,加上在適當的高度對着跑道進場下降,就沒有甚麼大問題了。

要考獲民航機師的資格,要求當然不低,不過他們日常工作中所用到的計算其實並不算很複雜。(Margo Brodowicz / Unsplash)

也許當年考取ATPL筆試那十多份試卷時,的確有更加困難的計算問題需要解決,但過咗海就係神仙,現今民航機師工作上實際需要面對的運算,只是小學程度的數學。選擇適當的運算參數比計算過程更加重要,這亦是為甚麼修讀文科仍然可以成為一個稱職的飛機師!

《關於機師2──飛行員的日子原來這樣過》。(非凡出版)

以上文字內容節錄自《關於機師2──飛行員的日子原來這樣過》

作者:Mr Pilot
責任編輯:朱嘉敏
出版社:非凡出版

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