CCAR 25.113條款解析及審查要點(diǎn)研究

張妙嬋 汪發(fā)亮

摘要：CCAR 25.113是民用運(yùn)輸機(jī)起飛距離和起飛滑跑距離的適航條款。起飛距離和起飛滑跑距離是反映民用運(yùn)輸機(jī)起飛性能的關(guān)鍵因素，其合理制定是保障飛機(jī)起飛安全的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)開(kāi)展CCAR 25.113起飛距離和起飛滑跑距離適航條款的研究，本文梳理了條款的發(fā)展歷程，解析了條款的技術(shù)要求和安全意圖，提出了民用運(yùn)輸機(jī)起飛距離和起飛滑跑距離的符合性方法及審查要點(diǎn)，為民用運(yùn)輸機(jī)起飛距離和起飛滑跑距離的適航審查提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：民用運(yùn)輸機(jī)；起飛距離和起飛滑跑距離；審查要點(diǎn)

Keywords：civil transport aircraft；take-off distance and take-off run distance；review key points

0 引言

民用運(yùn)輸機(jī)起飛階段是飛機(jī)飛行過(guò)程中的關(guān)鍵階段，起飛性能是飛機(jī)性能的重要組成部分，起飛性能的確定不僅關(guān)系到飛機(jī)的起飛安全，而且關(guān)系到飛機(jī)的運(yùn)行環(huán)境包線。在CCAR 25部中與起飛相關(guān)的條款包括25.105～25.115共6個(gè)條款[1]。起飛距離和起飛滑跑距離作為起飛性能確定的重要環(huán)節(jié)，在CCAR 25.113條款進(jìn)行了詳細(xì)要求。

1 條款發(fā)展歷程

1965年2月，F(xiàn)AA制定了FAR 25部。作為運(yùn)輸類飛機(jī)適航審定標(biāo)準(zhǔn)，25.113（a）條給出了干跑道起飛距離的定義和要求，25.113（b）條給出了干跑道起飛滑跑距離的定義和要求。

1970年，根據(jù)FAA頒布的25-23修正案，該條款進(jìn)行了第1次修訂。本次修訂將25.113（a）（2）和（b）（2）中的“發(fā)動(dòng)機(jī)工作”統(tǒng)一更改為“全發(fā)工作”，進(jìn)一步規(guī)范了條款用語(yǔ)的準(zhǔn)確性。

1998年，根據(jù)FAA頒布的25-92修正案，該條款進(jìn)行了第2次修訂。本次修訂考慮了跑道表面條件的影響，增加了濕跑道起飛距離和起飛滑跑距離的要求，并將濕跑道上的起飛距離末端由高于起飛表面高度35ft（screen height）降低至15ft[2，3]。

2 條款技術(shù)要求解析

2.1 條款安全意圖和實(shí)質(zhì)要求

2.1.1 安全意圖

第25.113條的安全意圖是按照申請(qǐng)人制定的起飛操作程序，開(kāi)展一定數(shù)量的特定重量和試驗(yàn)大氣條件下飛機(jī)在干或濕跑道下的起飛試驗(yàn)，得到飛機(jī)在試驗(yàn)條件下的起飛距離和起飛滑跑距離，并將試驗(yàn)結(jié)果換算至標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下。校準(zhǔn)起飛性能的計(jì)算模型為飛行手冊(cè)起飛性能部分提供數(shù)據(jù)，以確保飛機(jī)在不同運(yùn)行條件下的起飛安全。

2.1.2 實(shí)質(zhì)要求

第25.113條的實(shí)質(zhì)要求可以描述為：

1）在25.113（a）中，要求干跑道條件下的起飛距離為（a）（1）和（a）（2）中距離的較大值。（a）（1）中的距離為臨界發(fā)動(dòng)機(jī)失效時(shí)的起飛距離，如圖1所示。（a）（2）中的距離為全發(fā)工作時(shí)的起飛距離，如圖2所示。

2）在25.113（b）中，要求濕跑道條件下的起飛距離為（b）（1）和（b）（2）中距離的較大值。（b）（1）中的距離為25.113（a）確定的起飛距離。（b）（2）中的距離為臨界發(fā)動(dòng)機(jī)失效時(shí)的濕跑道起飛距離，其示意圖如圖3所示。

3）在25.113（c）中，對(duì)于含凈空道的起飛距離允許騰空部分獲得凈空道帶來(lái)的收益。對(duì)于不包含凈空道條件的起飛距離，起飛滑跑距離等于起飛距離。干跑道條件含凈空道的起飛滑跑距離為圖4和圖5中所示距離的較大者。濕跑道條件含凈空道的起飛滑跑距離應(yīng)為圖3和圖5中所示距離的較大者。

4）由于可能存在臨界發(fā)動(dòng)機(jī)失效情況下的起飛滑跑距離大于起飛距離的情況，或者在全發(fā)工作時(shí)起飛距離大于起飛滑跑距離，因此必須按照兩種情況來(lái)考慮，以較大的為制定依據(jù)。

2.2 專用術(shù)語(yǔ)、符號(hào)解釋

1）凈空道

凈空道[4]（Clearway，CWY）是對(duì)稱地位于跑道中心線的延長(zhǎng)線上，寬度不小于152m（500ft），從跑道端頭向上延伸的一個(gè)斜平面，其坡度不大于 1.25%，沒(méi)有任何物體或地形伸出在該斜面上，除了跑道兩側(cè)高度不大于0.66m（26ft）的跑道燈，如圖6所示的藍(lán)色區(qū)域。

2）濕跑道

FAA在AC25-7D中對(duì)濕跑道的定義為：跑道是濕透的，但沒(méi)有明顯的表面積水。FAA在AC-25-31中對(duì)濕跑道的定義為：非干、非污染的道面，且跑道可用長(zhǎng)度和寬度范圍內(nèi)超過(guò)25%的面積上有可見(jiàn)潮氣或深度不大于3mm的積水[5，6]；并補(bǔ)充說(shuō)明：如果跑道滿足此條件，可以忽略表面是否有明水的情況。而CAAC對(duì)于運(yùn)行要求的濕跑道定義與此不同，AC-121-FS-2009-33中對(duì)濕跑道的定義為：跑道表面覆蓋有厚度等于或小于3mm（0.118ft）的水，或者當(dāng)量厚度等于或小于3mm（0.118ft）深的融雪、濕雪、干雪，或者跑道表面有濕氣但并沒(méi)有積水[7]。

3）本文中出現(xiàn)的速度V1、VEF、VLOF和V2的定義見(jiàn)CCAR25.107條款。

3 條款符合性方法

25.113條款的驗(yàn)證一般通過(guò)設(shè)計(jì)說(shuō)明、分析計(jì)算和飛行試驗(yàn)的方法展開(kāi)。

3.1 采用設(shè)計(jì)說(shuō)明MOC1的方法

設(shè)計(jì)說(shuō)明應(yīng)包括對(duì)飛機(jī)的最大起飛重量、起飛襟/縫翼構(gòu)型、臨界發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)是否具有ATCCS功能；自動(dòng)順槳功能；申請(qǐng)運(yùn)行的跑道條件；起飛操作程序以及起飛距離是否包含凈空道等情況進(jìn)行說(shuō)明。綜合分析計(jì)算和飛行試驗(yàn)結(jié)果，按照CCAR25.113條的要求給出飛機(jī)起飛距離和起飛滑跑距離的符合性驗(yàn)證結(jié)果，并說(shuō)明寫(xiě)入飛行手冊(cè)的起飛距離和起飛滑跑距離的相關(guān)內(nèi)容。

3.2 采用MOC2的方法

3.2.1 開(kāi)展試驗(yàn)前的理論分析計(jì)算

試驗(yàn)前的理論分析計(jì)算包括：

1）起飛速度的確定

起飛速度是起飛性能計(jì)算的核心，CCAR25.107條對(duì)各起飛速度（包括VEF、V1、V2MIN、VMU、VR和VLOF）進(jìn)行了定義。VSR、VMCG和VMCA作為起飛速度的參考速度，與起飛速度存在一定的大小關(guān)系?？珊?jiǎn)單由圖8來(lái)表示。

2）起飛距離的計(jì)算

起飛距離的計(jì)算可分解為三部分[8]：地面三點(diǎn)滑跑段、抬前輪滑跑段和離地35ft或者15ft（濕跑道）的空中段。不同階段的計(jì)算模型有所不同，計(jì)算模型應(yīng)詳細(xì)寫(xiě)入性能數(shù)據(jù)擴(kuò)展的相關(guān)文件中。

3.2.2 開(kāi)展飛行試驗(yàn)后的分析計(jì)算

試驗(yàn)后的計(jì)算分析主要包括：

1）通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，得出試驗(yàn)條件下干和濕跑道條件的起飛滑跑距離、起飛距離結(jié)果。

2）采用試驗(yàn)結(jié)果校準(zhǔn)起飛距離和起飛滑跑距離數(shù)據(jù)擴(kuò)展模型。

3）使用校準(zhǔn)后的計(jì)算模型進(jìn)行數(shù)據(jù)擴(kuò)展，用于為飛行手冊(cè)提供依據(jù)。

3.3 采用飛行試驗(yàn)MOC6的方法

3.3.1 試驗(yàn)項(xiàng)目

本條款驗(yàn)證主要的試驗(yàn)項(xiàng)目如下[9]：

1）全發(fā)干跑道起飛試驗(yàn)；

2）臨界發(fā)動(dòng)機(jī)停車的干跑道起飛距離試驗(yàn)；

3）全發(fā)濕跑道起飛試驗(yàn)；

4）臨界發(fā)動(dòng)機(jī)停車的濕跑道起飛距離試驗(yàn)。

起飛距離和起飛滑跑距離可通過(guò)正常起飛性能試飛得到，也可以與其他的起飛性能試飛（如 起飛速度、中斷起飛、起飛航跡、第一階段爬升等試飛）結(jié)合起來(lái)進(jìn)行。

3.3.2 試驗(yàn)狀態(tài)點(diǎn)的選取

1）應(yīng)覆蓋飛機(jī)整個(gè)重量、推重比范圍。

2）試驗(yàn)機(jī)場(chǎng)高度選取應(yīng)根據(jù)飛機(jī)的運(yùn)行機(jī)場(chǎng)高度范圍來(lái)選取，必須符合AC25-7D中3.1.9對(duì)于機(jī)場(chǎng)標(biāo)高海拔高度擴(kuò)展的要求；申請(qǐng)高原機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的飛機(jī)還應(yīng)包含高原機(jī)場(chǎng)的試飛狀態(tài)點(diǎn)。

3）試驗(yàn)狀態(tài)點(diǎn)應(yīng)包含臨界發(fā)動(dòng)機(jī)失效和全部發(fā)動(dòng)機(jī)工作兩種發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件。

3.3.3 試驗(yàn)機(jī)構(gòu)型及試驗(yàn)條件要求

1）試驗(yàn)時(shí)飛機(jī)處于臨界重心位置，一般為前重心狀態(tài)。

2）試驗(yàn)時(shí)機(jī)翼襟翼處于起飛位置。若飛機(jī)有多個(gè)起飛襟翼構(gòu)型，則應(yīng)開(kāi)展各起飛襟翼構(gòu)型的試驗(yàn)。

3）濕跑道條件需滿足2.2節(jié)中濕跑道的定義要求。

4）試驗(yàn)時(shí)風(fēng)速限制為5kn。

3.3.4 試驗(yàn)關(guān)鍵參數(shù)

1）飛機(jī)高度速度參數(shù)：飛行高度、指示速度、動(dòng)壓、靜壓、總溫、無(wú)線電高度、GPS三向速度。

2）飛機(jī)位置參數(shù)：GPS經(jīng)度、緯度、光電經(jīng)緯儀參數(shù)。

3）環(huán)境參數(shù)：風(fēng)速、風(fēng)向、場(chǎng)壓和場(chǎng)溫。

4）飛行過(guò)載參數(shù)：縱向過(guò)載、側(cè)向過(guò)載和法向過(guò)載。

5）飛行操縱及姿態(tài)：三向操縱位移、俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角、迎角和側(cè)滑角、舵面偏度。

6）飛機(jī)構(gòu)型狀態(tài)：飛機(jī)重量、重心、襟翼偏度、縫翼偏度、起落架系統(tǒng)（轉(zhuǎn)彎、剎車、起落架狀態(tài)）和空調(diào)工作狀態(tài)。

7）發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)：油門(mén)桿位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油流量、排氣溫度和反推信號(hào)。螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)還應(yīng)包括：變距桿位置、螺旋槳扭矩、螺旋槳轉(zhuǎn)速、順槳信號(hào)、反槳信號(hào)等。

4 加速—停止距離技術(shù)審查要點(diǎn)

4.1 試驗(yàn)前分析評(píng)估和檢查

1）試飛前理論計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估審查。由于臨界發(fā)動(dòng)機(jī)停車條件下的起飛試驗(yàn)為中高風(fēng)險(xiǎn)試飛科目，試飛前需充分開(kāi)展理論計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估審查工作。

2）起飛試驗(yàn)前的制造符合性檢查。應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注飛機(jī)的構(gòu)型、跑道道面條件，發(fā)動(dòng)機(jī)功率調(diào)定、ATTCS、試驗(yàn)測(cè)量設(shè)備和裝置（包括試驗(yàn)時(shí)用于測(cè)量跑道氣象條件的設(shè)備）等。

3）確認(rèn)濕跑道條件。試驗(yàn)前需確認(rèn)試驗(yàn)的濕跑道條件是否符合2.2節(jié)中濕跑道的定義要求。

4.2 試驗(yàn)時(shí)機(jī)上相關(guān)系統(tǒng)的狀態(tài)

1）為了得到保守的試驗(yàn)結(jié)果，一般在試驗(yàn)前將工作發(fā)動(dòng)機(jī)的起飛功率調(diào)至容差下限。

2）試驗(yàn)時(shí)ATTCS正常工作，同時(shí)，為了得到保守的結(jié)果，試驗(yàn)時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載設(shè)置為最大功率消耗狀態(tài)，如打開(kāi)空調(diào)系統(tǒng)、防冰系統(tǒng)。

3）對(duì)于螺旋槳運(yùn)輸機(jī)，臨界發(fā)動(dòng)機(jī)停車的起飛試驗(yàn)允許使用螺旋槳自動(dòng)順槳功能。

4.3 試驗(yàn)動(dòng)作

1）在試驗(yàn)過(guò)程中，不得在飛機(jī)速度小于VR時(shí)操作抬前輪。

2）在進(jìn)行臨界發(fā)動(dòng)機(jī)失效的起飛試驗(yàn)時(shí)，臨界發(fā)動(dòng)機(jī)在VEF停車，隨后飛機(jī)加速至V2，在加速至V2的過(guò)程中，飛機(jī)以不小于VR的速度抬前輪，在飛機(jī)到達(dá)起飛表面10.7m（35ft）前必須達(dá)到V2，且直到高于起飛表面120m（400ft）為止，速度不得小于V2（EASA AMC25.113中要求速度不得小于V2+10kn）。

3）對(duì)于渦噴運(yùn)輸機(jī)，如果在確定飛行手冊(cè)AFM單發(fā)不工作起飛性能時(shí)使用了發(fā)動(dòng)機(jī)失效期間由瞬時(shí)推力帶來(lái)的性能收益，應(yīng)采用切斷供油的方法，完成足夠次數(shù)的試驗(yàn)，并對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)慢車油門(mén)，確定推力衰減。對(duì)于螺旋槳類運(yùn)輸機(jī)，為了確保在臨界發(fā)動(dòng)機(jī)突然失效而其螺旋槳處于應(yīng)處位置的情況下獲得起飛速度和距離，采用切斷供油的方法更為重要。

4）在演示驗(yàn)證起飛距離時(shí)，離地和開(kāi)始收起落架之間的時(shí)間不得小于建立正爬升率指示值所必需的時(shí)間再加1s。

4.4 試驗(yàn)次數(shù)

同一跑道、同一起飛重量、同一場(chǎng)高條件下，需開(kāi)展3～6次起飛試驗(yàn)。

4.5 系統(tǒng)失效分析

對(duì)于螺旋槳類運(yùn)輸機(jī)，應(yīng)充分論證在飛機(jī)起飛過(guò)程中螺旋槳自動(dòng)順槳與發(fā)動(dòng)機(jī)組合失效發(fā)生的可能性，確保此類組合失效的概率為極不可能（小于10-9/ fh）。對(duì)于螺旋槳的失效情況分析，還應(yīng)充分考慮在失效發(fā)動(dòng)機(jī)上正常作用時(shí)，不能在工作發(fā)動(dòng)機(jī)上自動(dòng)啟動(dòng)，應(yīng)表明其在工作發(fā)動(dòng)機(jī)上的非預(yù)期啟用概率為極不可能（小于10-9/fh）。但無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)的失效概率如何，螺旋槳自動(dòng)順槳的失效概率都應(yīng)確保小于10-4/fh。如果未對(duì)此進(jìn)行充分分析和論證，當(dāng)發(fā)生某臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和其螺旋槳自動(dòng)順槳功能組合失效情況，或者工作發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了誤順槳情況時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)不能繼續(xù)安全飛行。

5 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)展適航規(guī)章條款研究是提升適航審定能力的有效途徑，也是中國(guó)民航自主適航規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的必經(jīng)之路。本文通過(guò)開(kāi)展25.113起飛距離和起飛滑跑距離條款相關(guān)研究，全面解析了條款的安全意圖和實(shí)質(zhì)要求，總結(jié)和提出了條款全面的符合性方法和申請(qǐng)人需要具體開(kāi)展的符合性驗(yàn)證工作的內(nèi)容，重點(diǎn)分析了該條款的技術(shù)審查要點(diǎn)，尤其是起飛試驗(yàn)審查時(shí)的技術(shù)細(xì)節(jié)，為民用運(yùn)輸機(jī)起飛距離和起飛滑跑距離的適航審查和申請(qǐng)人的表明符合性工作提供實(shí)踐指導(dǎo)。未來(lái)，隨著條款研究和型號(hào)審查實(shí)踐的不斷積累，將逐漸形成條款符合性驗(yàn)證系統(tǒng)性的指導(dǎo)文件，為我國(guó)民航自主適航規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)提供保障。

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作者簡(jiǎn)介

張妙嬋，高級(jí)工程師，主要從事飛機(jī)性能操穩(wěn)試飛審定研究。

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