寫了過百篇文章，薯仔不斷重複使用VFR、IFR、VMC、IMC這幾個詞。
但回想起來，好像從來沒有好好解釋過這些詞的實際意思。
所以這一次，我們來詳盡介紹一下什麼是「VFR 目視飛行」和「IFR 儀錶飛行」。
但首先，我們要從天氣入手。
目錄
天氣和飛行
對飛行員而言，「天氣」永遠是僅次於「重力」的第二大敵人，一個不留神就會被打敗。
這也難怪：硬碰硬挑戰大自然的力量，最後大自然100%會勝出，我們人類要懂得自量一下。例如直直飛入颱風的風眼牆，或者穿入強雷暴之中，不論是小型飛機還是民航機，也是極度危險的行為：
P-3系列的機翼較短、設計極度結實，配合4台渦輪軸螺旋槳引擎、動力充足有餘，可以飛過極端亂流。
但即使如此，每次進行任務，都仍然有損失機組和飛機的風險。
幸好的是這些極端天氣並不常見，天色晴朗萬里無雲、白雲朵朵飄啊飄、乃至蒙蒙细雨的日子還是比較多。話雖如此，飛行還是有「好天氣」和「壞天氣」之分：
「好天氣」，稱作「目視飛行條件」(Visual Meteorological Condition, VMC)
「壞天氣」，稱作「儀錶飛行條件」(Instrument Meteorological Condition, IMC)
一個國家或地區的航空法例會定義什麼是「好天氣」(VMC)，不符合的就會自動轉為「壞天氣」(IMC)。這些定義可以在上一篇提及過的AIP中找到。舉個例子，在加拿大不同的「空域」(Airspace)和飛行高度：
在有空中交通管理(ATC)的控制空域(Control Airspace)內，能見度(Visibility)要有3英里(Statue mile)以上，跟雲層要保持1英里的水平距離，和500尺的垂直距離。在非控制空域，則視乎跟地面的高度和飛行器的種類，有不同的標準。
所有法規在乎的只有兩點：能見度，以及跟雲層的垂直和水平距離。為什麼這兩點會重要呢？因為這決定了飛行員可以用什麼方法去駕駛飛機。
什麼是目視飛行(VFR)？
目視飛行規則 (Visual Flight Rules)，簡單一句概括就是「在VMC(=好天氣)環境中，飛行員用眼觀察窗外，決定飛去那裡和飛多高，以及因而控制飛機進行想要的飛行動作(如平飛/爬升/下降/轉彎)」。
不理會空中交通管制(ATC)的存在，只用VFR這一套飛行規則，基本上能做到「想去那，就去那」：
這就像人類剛發明飛行不久後，從駕駛艙看出去的樣子，真的是隨心所欲，自由自在。
但這也有問題：單靠目視不能準確地判斷飛得多高、飛得多快、飛向那一個方向。所以後來就發明了各式各樣的飛行儀錶，給出高度、空速、航向這些數字，去輔助飛行員作操縱的判斷。
然而目視飛行的本質還是不變：主要用眼去觀察四週。儀錶永遠只是輔助，即使飛行途中儀錶故障，也不應該對飛行造成致命性的影響。在學飛的時候，飛行教練會一再強調：8成時間望外面，2成望機內的儀錶。在訓練初期，教練常常會用紙遮蓋儀錶板，強迫學員學習用"機外景象"(Sight Picture)來保持飛機水平直線飛行。
不過「目視」的前設，是要「看得見」！準確一點來說，是要看得見地面(沒有人想撞上的東西)，以及地平線(Horizon, 判斷飛機是在平飛/爬升/下降/轉彎的唯一可靠參照物)。
因此如果望不遠(=能見度低)，或者看不透(=有雲阻擋視線)，就看不清飛去那一邊，也不知道飛機和地面的相對位置和姿態！
在上圖的例子，能見度雖然較差(大約有6-7英里)，但仍然可以從煙霞(Haze)和背景雲層的顏色不同，判斷出地平線的大約位置；而且能夠清楚看到下方地面，因此可以進行目視飛行。
另一個例子，飛機在雲層之間穿梭，能見度雖然好，卻完全看不到地平線；即使偶然能在雲朵的空隙中見到地面，卻不能持續地保持目視。望不遠，又看不透，這很明顯不能進行目視飛行。
目視飛行要在「好天氣」= VMC下進行！
什麼是儀錶飛行(IFR)？
儀錶飛行規則 (Instrument Flight Rules)，一句話概括就是「在任何天氣，飛行員只用眼前的儀錶去操控飛機」。
這不一定只能在「壞天氣」使用，在「好天氣」也可以！事實上，絕大部份的商業航班，不論天氣好壞，一律採用儀錶飛行。因為整體而言，IFR的程序比較嚴謹，對飛行員資格、飛機設備和空中交通管理(ATC)有更嚴格的要求，因此比起單純的VFR更加安全。
VFR是用肉眼觀察窗外，再決定飛去那裡和飛得多高，同時控制飛機進行想要的飛行動作；而IFR是只觀察儀錶板上的儀錶來去控制飛機，利用它們去解答操作飛行器的五大「問題」：
- 飛多快：空速錶(ASI)[空速AS]；全球衛星定位(GNSS/GPS)[地速GS]
- 飛多高：高度錶(ALT)[水平面高度ASL]；垂直速率錶(VSI)[垂直速率VS]；無線電高度錶(Radio Altimeter)[地面高度AGL]
- 怎麼飛：姿態儀(AI)[姿態]；轉彎協調錶(TC)[姿態]
- 飛向那：航向指示錶(HI)[磁航向MH]；磁羅盤(Compass)[磁航向MH]；全球衛星定位(GNSS/GPS)[磁航跡MT]
- 飛到那：航向偏差指示器(CDI)[VOR/LOC/GS]；自動尋向儀(ADF)[NDB]；全球衛星定位(GNSS/GPS)[精確定位]
這些基本飛行儀錶的運作原理，可以參照從零解構 – 飛行儀錶以及之後的數篇文章。
所以即使窗外一片空白(在雲/霧中)，甚至檔風玻璃龜裂(因為鳥擊/火山灰)，看不到地平線和地面，都一樣可以安全操縱飛機，因為飛行員已經掌握所有需要的資訊！
有人比喻儀錶飛行為「最刺激的電玩遊戲」，薯仔覺得非常貼切。飛行員緊盯著眼前的儀錶板(或者數個大屏幕)，轉動操縱盤、推動油門桿、翻動按鈕，克服外面的側風，將飛機保持在計劃的航線上，從A地飛到B地，完成"任務"。分別只是失手"輸了"就沒有"回到上一存檔點"的選項，而且還會害死自己、機上乘客和地面人員。
因此在學飛過程中，儀錶飛行資格(Instrument Rating)幾乎都是留到最後的壓軸項目，因為對學生的飛行操縱能力和決策能力要求很高，必須依靠之前積累下來的經驗才可以有效學習另一套截然不同的飛行規則。而且即使考得儀錶飛行資格，所有飛行員每兩年也要進行Instrument Proficiency Check (IPC，姑且譯作"儀錶熟練度檢查")，可以理解為簡化版的儀錶飛行實習考試，以證明自己的能力足夠應付儀錶飛行的嚴格要求。
在「好天氣」，用肉眼目視大自然所得的視覺資訊總是忠實的，飛行員大可以安心相信；然而在儀錶飛行的世界，人造的儀錶總會有出錯的可能，如果飛行員相信儀錶提供的錯誤數據，就有機會操作失誤，造成危險。
幸好有幾個方法去解決儀錶可能出錯的問題：
- 在設計儀錶板時，讓不同儀錶的功用重疊，達到「冗餘」(Redundancy)。上文的五大「問題」，都有最少兩個儀錶去「解答」。即使其中一個失效，雖然精確度會降低，但也可以用另一個保持飛行。
例如航向指示錶和磁羅盤，前者靠引擎的真空泵(Vacuum Pump)驅動，後者卻只靠磁石的天然磁力。因此即使真空泵故障(時有發生)，飛行員也可以只靠磁羅盤去決定飛行方向。 - 大型飛機可以同時設置多套獨立運作的儀錶系統，一套失誤可以用另一套甚至第三套補上。通常在機頭左右各有一套皮托—靜壓管(Pitot-static Tube)，分別連接機長和副機師的飛行儀錶，此外還有一個「後備靜壓源」(Alternate Static Source)。
因此當左右兩邊儀錶的讀數明顯不一致(Disagree)，說明其中一側出現問題，機組或飛行電腦便可以判斷那一套的顯示可靠，並用來繼續飛行。 - 飛行員無時無刻都在比較不同儀錶的資訊(Cross-Check)，判斷所見是否合理。
例如：空速錶指針在下跌，高度錶指針在上升，但姿態儀顯示飛機仍然平飛。
訓練有素的飛行員，會即時判斷出姿態儀失效了，因為空速下跌+高度上升，是爬升的跡象！
然後他會推斷出失效的可能原因是真空泵故障，所以另一個靠真空泵驅動的儀錶 — 航向指示錶也不可相信。這個情況就是所謂的"Partial Panel"，是商用飛行執照和儀錶飛行資格考試的必考內容。 - 儀錶飛行所用的導航設備要有特別的認証，以確保可靠性和準確度，因此能作儀錶飛行的飛機，製造和維修成本會更高。例如DA20只有作目視飛行的認証，因為機體完全採用複合材料，導航設備無法通過儀錶飛行所需的閃電測試(被閃電擊中後，高壓電流無法從金屬尖端釋放，因而燒壞機上的電子設備)。
在介紹過目視和儀錶飛行的概念後，我們可以從飛行操作、避撞和導航三方面簡單比較一下兩者的差異。
兩者在飛行操作上的差異
1) 目視飛行不及儀錶飛行精準
目視飛行在本質上就不會非常精確，就像用手指去量度長度一樣，必定不及用直尺準確。這特別會在飛行的高度和航向上反映出來。
私用飛行執照(PPL)的飛行考試標準，巡航(Cruise)時容許的誤差為航向+/-10度，高度+/-200呎，可以視為立法者對飛行員操作準確度的最低要求。相比之下，儀錶飛行資格考試的容許誤差會收窄為航向+/-5度，高度+/-100呎。
實際上在目視飛行期間，如果飛行員集中精神「追數字」，想要精確保持某個高度/空速/航向，就已經違反了「儀錶只是補助」的原則！緊記絕大部份的時間應該望窗外，只有偶然才參考儀錶，因為機外景象(Sight Picture)正確的話，讀數也會相對合理地準確！
2) 目視飛行的操作幅度可以更大
儀錶飛行很少作滾轉(Bank)大於30度的轉彎，幾乎都只作每秒轉向3度的「標準轉彎」(Standard Rate Turn)。所以轉向90度 = 90/3 = 30秒；轉向一分鐘 = 60*3 = 180度 = 調頭！
目視飛行則比較隨意，需要時作45到60度滾轉的大坡度轉彎(Steep Turn)也可以。這是因為飛行儀錶的反應再快，也快不過機外景象的轉變，不及眼睛所見來得直觀。
3) 目視飛行一般更有彈性
目視飛行不像儀錶飛行一樣講求精確(Precision)和穩定(Stable)，可以做出儀錶飛行絕對不會做出的飛行操作(Flight Maneuvers)。例如從500呎高度(機場起降航線的一半)，一邊下降同時作90度的側滑轉彎(Side-slip turn)來對準跑道，直到離地面50呎才改出平飄著地。如果是儀錶飛行，一早已經因為這是不穩定進近(Unstable Approach)而重飛(Go Around)。
儘管聽起來非常危險，在很多情況這是必要的操作。例如在進近期間引擎著火，大型客機可以關掉著火的一側引擎，單靠一具引擎保持飛行，慢慢完成緊急檢查單(Checklist)，再繞個大圈重新降落；而單引擎小型飛機就絕對無法做到，引擎著火失去動力後要馬上滑翔降落，這時候如果有太多的高度，就只能用上述的手段去盡快飛到跑道。重點是要多加練習操作的方式。
兩者在避撞上的差異
目視飛行的前設是「看得見」，這其實不單指「看得見前面」和「看得見地面」，還有「看得見其他飛行器」！
“To see and to be seen" 「去看見和被看見」
所以目視飛行要有足夠的能見度，以及跟雲保持一定的距離，才可以避免飛行途中"轉角遇到愛"，跟其他飛行器撞個正著。而目視飛行時避免碰撞的唯一方法，是有系統地掃視(Scan)窗外的景象，找出其他的飛行器：
主要的掃視方式(Scanning Pattern)有兩種，"左至右"以及"打橫8字"。前者將目光從儀錶板移到左邊機翼開始，每15度左右停留1-2秒，一直掃視到右邊機翼，再回到儀錶板上。後者從儀錶板正上方開始，向左邊每15度左右停留1-2秒，直到左邊機翼；之後目光移回儀錶板中央，再向右重複，就像畫"∞"符號一樣。每位飛行員都有自己的喜好，採用那一種完全是個人選擇。
一開始學習飛行時，尋找其他飛機必定會覺得非常困難，因為看起來真的非常小(大的話就是快撞上了)。向前伸直手，手心向外，尾指指甲的一半，大概是1海浬(NM)外，一架C172的大小。雪上加霜的是，大部份飛機都塗成白色，有可能跟雲層、或者冬天雪白的地面融為一體。
不過據說為了避免被掠食者伏擊，人眼視野的四周演化成了對移動中的物體出奇地敏銳。換言之，在每15度的停留，其實不是用視野中心去觀察，而是用"眼角餘光"去找出刀光劍影飛行器。愈著經驗的累積，發現其他飛行器的速度和次數會大幅上升。
如果有乘客的話，可以請求他們幫忙一起瞭望和指出其他飛行器。在增加安全性之餘，又可以讓他們參與飛行過程，甚至因為望向遠處而減少暈機的可能！
那麼，為什麼乘坐民航客機時，飛行員不會請乘客一起暸望呢？(笑)
這是因為儀錶飛行根本不太會有見到其他飛機的可能。
儀錶飛行規則假設了飛機無法用目視的方式來避撞，所以就有空中交通管理(ATC)的存在，作為飛行員們的「眼晴」，利用地面的雷達，監察和協調飛機之間的間隔(Separation)。可以想象飛機外有一個"圓柱體"，代表一個"絕對領域"：
空管的最終目的就是避免這些在天空中移動的圓柱體碰撞。而這些圓柱體的垂直高度和水平直徑，取決於不同地區和空域。舉例來說，在加拿大FL290下的空域巡航時，垂直高度不低於上下各1000尺，水平直徑是最少5海浬或3分鐘內飛行的距離。詳情極度複雜，有興趣可以參考CAR Standard 821。
當這些"絕對領域"互相觸碰，就稱作"Loss of Separation"(失去間隔)，兩機必須作出避讓動作，包括爬升/下降和轉向。如果這是控制員的失誤，那就是控制員的責任；但如果這是飛行員不跟從指示的結果，飛行員則要負上全責。此外不少飛機都裝有空中防撞系統(例如TCAS)，即使沒有ATC的分隔，兩架裝設的飛機都能自行避撞。
所以民航機的乘客幾乎不會見到其他飛機；就算見到，距離也足夠遠，沒有危險。
兩者在導航上的差異
目視飛行是「想去那，就去那」，所以主要用地面的特徵(Features)作導航，例如城鎮、主要道路、火車路軌、湖泊、山丘等等。而河流和架空電纜則要視乎實際情況，有時可以非常明顯，但有時也可以很混淆，必須小心。
定位時，會尋找兩到三個以上的特徵，利用跟特徵的相對方位和推估距離，找出在航圖上的確切位置。例如看出窗外：
有幾個很好認的地形特徵：最明顯的是一個小鎮，東面有一個橢圓形的賽馬場；小鎮有一條火車軌穿過，以及南北各有一條與之平行的道路；小鎮的北面有一個湖，河水的流向是東西；小鎮北面的道路在湖邊有個轉彎，在北面跟另一條東西走向的道路交接。由上面的觀察所知，我們的飛機正在向西面飛，當飛越眼前的道路，便可以準確定位，說出我們在小鎮的正北面約一海浬處。
當然要更加準確的依照計劃好的路線飛行，飛行員可以參考其他導航設備(如VOR和GPS等等)，並且時刻比對航圖和現實，確保合理。而且目視飛行所用的導航設備不一定可靠，一定要準備好後備方案，特別是用手提電子裝置的話，一定要充飽電。薯仔飛行時會採用紙本航圖+機上的GPS導航系統+iPad的電子航圖+手機的電子航圖，四重保險！
儀錶飛行曾經依靠使用地面設置的無線電導航設備(NAVAID)來導航，例如特高頻全向信標定位台(VOR)和無方向性信標台(NDB，臺灣叫"歸航台")。在兩個導航設備之間用直線連在一起，就變成了一條「空中航線」(Airway)：
歷史上，儀錶飛行的飛機都只能在這些航線中飛行，就像高速公路一樣。例如上圖的"W6″(讀Wiskey Six)航線，便是連接西港VOR(SIGANG)和馬公VOR(MAGONG)的路徑，由高雄飛往澎湖的飛機都會先飛到西港VOR，再左轉航向315度飛往馬公VOR。但隨著區域導航(RNAV)的廣泛應用，絕大部飛機現在都可以忽略這個限制，直接由A點飛到B點，或者跟隨更直接的路線，例如上圖藍色的"T15″(讀Tango One Five)。
隨著衛星導航系統的普及，地面上的導航設備漸漸被航點(Waypoint)取代。航點就是單純的經緯度座標，一般用5個英文字母標記(例如香港的BEKOL，或者上圖的CELBI，GABBY)，但臺灣也有"WP+3位數字"的例子。有時一個區域的航點會有「主題」，例如日本沖繩附近的航點都是汽車名稱：FREED, DODGE, ACROD, LEXUS, VOLVO, PRIUS。不過十居其九，還是用5個隨機組合的英文字母，有時候跟本不知道應該如何發音。用CYXU附近的數個航點為例(括號是薯仔自己的中文記法)：
- IGROL ⇒ I – Grow (艾戈魯)
- HEGEL ⇒ He – Go (黑高爾)
- HAGGA ⇒ Ha – Ga (客家)
- FINGL ⇒ Fin – Go (芬高爾)
- BOVEX⇒ Bowl – Vax (波維斯)
在跟空管的無線電通話中，如果真的不知道如何發音，最簡單的方式是用Phonetic alphabet串出來，例如上面的IRGOL：India Golf Romeo Oscar Lima。
航點的好處是不用設置任何地面設備，毋須定時維修，也可以隨時從資料庫中增減，大幅增加了空中交通管制的彈性。一個機場可以設計一系列用航點定義好的離場(Departure)和進近(Approach)路線，讓空中交通管理員和機師可以在簡單清楚地交代飛行路線，而不用讀出一系列奇怪的航點：
上圖是香港國際機場(VHHH)的標準離場程序(Standard Instrument Departure, SID)之一，ATENA SID，是在深夜時過境前往中國大陸的常用路線。假設飛機由25R跑道起飛，便會跟隨"ATENA 2A"的線路：航向074度飛越(Fly Over)PORPA，右轉直飛(Direct)RAMEN，左轉106度到COLEY，左轉016度到ATENA，最後左轉302度到BEKOL，交接給大陸的空管。在飛機取得出發許可(Departure Clearance)時，空管只需告訴機師"Clear to xxx airport, ATENA 2A Departure, Climb and maintain 7000 feet"，機師便在飛行管理電腦(FMC)選擇ATENA 2A離場程序，即可在電子航圖上載入(Load)上面所有的航點，不用逐個輸入。
上圖是高雄小港國際機場(RCKH)的標準終端進近路線(Standard Terminal Arrival Route, STAR)之一，YANMA STAR，用於從臺灣東面飛來降落的飛機。飛機先飛到台東和綠島之間的YANMA航點，再到港仔鼻附近的WP407，然後再到WP381和WP382。如果使用09跑道，就向右轉到WP571和FORKY；如果用27跑道，則左轉到WP383、WP620和KIZIN。
總結全文的重點：
- 能見度良好+能夠跟雲層保持充足的垂直和水平距離 = “好天氣" = VMC
- 不符合"好天氣"條件 = “壞天氣" = IMC
- VFR目視飛行規則：在VMC條件中，用目視的方式操縱飛行器和避開其他飛行器
- IFR儀錶飛行規則：在任何天氣中，只用儀錶來操縱飛行器
- 儀錶飛行雖然更加安全可靠，但更難執行，特別對飛行員和飛行器的要求更高
在通用航空(General Aviation)的致死事故中，最大成因之一便是沒有有效儀錶飛行資格的飛行員，駕駛沒有配備合適儀錶的飛行器飛進了IMC儀錶飛行天氣中，稱為"VFR into IMC"。2020年NBA球星柯比·布萊恩(Kobe Bryant)乘坐的直升機，正正是機師違反VFR飛行規則，進入了濃霧之中，最終因為空間定向障礙(Spatial Disorientation)失去對直升機的控制，撞上山區，機上9人無一生還。
全世界的飛行法規定下VFR和IFR這兩大飛行規則，其實不是為了限制飛行員的自由，而是為了保障最低限度(Bare Minimum)的飛行安全。在目視飛行規則下，在能見度只有2.95英里的時候起飛？在雲層下450呎飛行？也許在現實上，沒有人會執法，也沒有人會去在意。可是這些規范的設置目的，這些數字的存在意義，就是提供一條黑與白的界線，讓飛行員藉此決定應否繼續進行目視飛行。不尊重這條界線，就是放棄對安全的保障。
飛行員的手眼協調能力固然重要，但以安全作優先的判斷能力卻永遠是重中之重。畢竟飛行的本質就是有數不清的東西可以搞砸，在冒險和保守的選項之中，只有保守的一個可以100%確保能夠安全回家，明天還繼續有翱翔天際的機會。
~完~
飛行薯仔的航空筆記 