基于波音737高原機(jī)場(chǎng)與非高原機(jī)場(chǎng)的復(fù)雜道面性能分析Performance Analysis of Complex Pavement Based on Boeing 737 High Altitude Airport and Non-high Altitude Airport

代小鈺　楊緒彪

摘? 要：中國(guó)民用航空局（CAAC）于2021年11月17日下發(fā)了新的咨詢通告《航空承運(yùn)人濕跑道和污染跑道運(yùn)行管理規(guī)定》（AC-121-FS-33R1）。新的咨詢通告更為詳細(xì)的給出了飛機(jī)在相應(yīng)的干跑道、濕跑道、濕滑跑道和污染跑道上飛機(jī)起飛和著陸要求。文章結(jié)合飛機(jī)波音737機(jī)型在高原和非高原兩種機(jī)場(chǎng)復(fù)雜道面的情況下，法規(guī)對(duì)波音737飛機(jī)在著陸階段安全運(yùn)行進(jìn)行性能分析。

關(guān)鍵詞：著陸性能；高原機(jī)場(chǎng)；非高原機(jī)場(chǎng)；濕跑道；污染跑道；跑道狀況代碼

中圖分類號(hào)：F560? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.13.018

Abstract： On November 17， 2021， the Civil Aviation Administration of China（CAAC）issued a new advisory circular "Air carrier wet runway and contaminated runway operation management regulations" （AC-121-FS-33R1）. The new advisory circular gives more details on takeoff and landing requirements for aircraft on dry， wet， slippery and contaminated runways. This paper will analyze the performance of Boeing 737 aircraft during the landing stage in combination with the regulations of Boeing 737 aircraft in the case of complex road surfaces in plateau and non-plateau airports.

Key words： landing performance; plateau airport; non-plateau airport; wet runway; polluted runway; runway condition code

0? 引? 言

在飛機(jī)的起飛運(yùn)行階段和著陸運(yùn)行階段，飛機(jī)有很大的概率在復(fù)雜的高原和非高原機(jī)場(chǎng)的濕跑道、濕滑跑道和污染跑道上進(jìn)行日常的航班運(yùn)行。我國(guó)首次于2009年下發(fā)了《航空承運(yùn)人濕跑道和污染跑道運(yùn)行管理規(guī)定》（AC-121-FS-2009-33），并且于2021年根據(jù)民航安全運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展需求，于2021年下發(fā)新的更為詳細(xì)和具體規(guī)范的咨詢通告《航空承運(yùn)人濕跑道和污染跑道運(yùn)行管理規(guī)定》（ＡＣ－１２１－ＦＳ－３３Ｒ１）。波音公司最經(jīng)典飛機(jī)B737系列憑借自身優(yōu)異的飛機(jī)性能和適航條件成為世界上最受歡迎的支線主力飛機(jī)之一，并在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)取得了舉足輕重地位。數(shù)據(jù)來(lái)源于《從統(tǒng)計(jì)看民航2020》2019年末我國(guó)的民用飛機(jī)的期末架數(shù)總共為6 525架，其中B737系列飛機(jī)的架數(shù)為1 509架，占比多達(dá)23%。由于我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，鑒于B737的廣泛使用，對(duì)于B737在不同道面情況下的性能表現(xiàn)分析尤為重要。本文以上海虹橋機(jī)場(chǎng)和昆明長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)為非高原及高原機(jī)場(chǎng)的代表，進(jìn)行基于波音737非高原機(jī)場(chǎng)與高原機(jī)場(chǎng)的復(fù)雜道面性能分析研究。

1? 相關(guān)概念

根據(jù)咨詢通告《航空承運(yùn)人濕跑道和污染跑道運(yùn)行管理規(guī)定》（ＡＣ－１２１－ＦＳ－３３Ｒ１）中有關(guān)復(fù)雜道面主要指濕跑道、污染跑道。以下為各種跑道、所需著陸距離以及可用著陸距離的相關(guān)定義：

干跑道：跑道正在或計(jì)劃使用的長(zhǎng)度和寬度范圍內(nèi)的表面區(qū)域內(nèi)，其表面無(wú)可見(jiàn)濕氣且未被壓實(shí)的雪、干雪、濕雪、雪漿、霜、冰和積水等污染物污染。

濕跑道：跑道正在或計(jì)劃使用的長(zhǎng)度和寬度范圍內(nèi)的表面區(qū)域內(nèi)，覆蓋有任何明顯的濕氣或不超過(guò)３毫米深的水。

濕滑跑道：濕跑道，而且其相當(dāng)一部分的跑道表面摩阻特性確定為已經(jīng)降級(jí)。

污染跑道：跑道正在或計(jì)劃使用的長(zhǎng)度和寬度范圍內(nèi)的表面區(qū)域，有很大一部分（不管是否為孤立區(qū)域）都覆蓋有壓實(shí)的雪、干雪、濕雪、雪漿、霜、冰和積水等一種或多種污染物。

所需著陸距離（RLD）：在CCAR-25部中第125條所要求的審定著陸距離基礎(chǔ)上，再加上適用的運(yùn)行規(guī)章所定義的飛行前的計(jì)劃安全余量所得到的著陸距離（例如，干跑道條件下，CCAR-121部第195條中關(guān)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)放行所要求的所需著陸距離為審定著陸距離除以0.6）。

可用著陸距離（LDA）：公布的跑道可用著陸距離。該距離可能會(huì)比跑道的總長(zhǎng)度更短，例如跑道入口內(nèi)移這種情況。

跑道狀況代碼（RWYCC）：用來(lái)描述跑道表面狀況的數(shù)字，可以直接表示道面狀況對(duì)航空器滑跑性能（主要指著陸滑跑性能）的影響。具體如表1所示：

2? B737飛機(jī)簡(jiǎn)介

機(jī)型參數(shù)中羅列出了B737飛機(jī)著陸所需跑道長(zhǎng)度（最大著陸重量），起飛動(dòng)力，飛機(jī)重量，輪胎使用，起降風(fēng)力，飛機(jī)襟翼使用，飛機(jī)在濕跑道或污染跑道起降及飛機(jī)起落對(duì)于機(jī)場(chǎng)和跑道的限制等要求。預(yù)設(shè)外界溫度，飛機(jī)的襟翼位置，跑道風(fēng)況等方面保持恒定條件，對(duì)飛機(jī)干跑道，濕跑道，濕滑跑道及污染跑道等不同道面的起飛和著陸性能進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析。B737運(yùn)行速度限制數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)限制如表2、表3所示。

3? 多元回歸模型

多元線性回歸是統(tǒng)計(jì)分析中重要且常用的方法，本文依上海虹橋機(jī)場(chǎng)和昆明長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)為代表來(lái)進(jìn)行分析高原和非高原兩種狀況下的飛機(jī)著陸性能。根據(jù)影響飛機(jī)性能的因素，選取具有代表性的變量，

跑道狀況代碼（RWYCC）x、風(fēng)速（kt）x、溫度（℃）x、重量（kg）x、自動(dòng)剎車等級(jí)x，著陸距離（m）y為因變量進(jìn)行多元線性回歸建模分析。多元線性回歸的數(shù)學(xué)模型：設(shè)y為因變量與自變量x，x，x，x，x，多元線性回歸模型為：y=β+βx+βx+βx+βx+βx+ε。

其中：β為回歸常數(shù)，β， β，β，β，β，β，β，β，β，β為回歸系數(shù)；ε為隨機(jī)誤差，一般定為零。

4? 復(fù)雜道面下的著陸性能分析

2021年，波音公司發(fā)布一份對(duì)全球商用噴氣式飛機(jī)事故發(fā)生情況的統(tǒng)計(jì)報(bào)告。該報(bào)告顯示，2011年至2020年間，全球只有13%的致命商業(yè)事故發(fā)生在巡航階段，超過(guò)50%的致命事故發(fā)生最后進(jìn)場(chǎng)或降落階段。本文算例分析：

以不同跑道道面為例，采用波音公司OPT軟件計(jì)算出B737-700的著陸數(shù)據(jù)。以跑道入口速度為VREF，著陸襟翼30°，空調(diào)自動(dòng)，防冰關(guān)，地面擾流片自動(dòng)，防滯系統(tǒng)正常，采用自動(dòng)剎車、人工著陸，APU OFF，復(fù)飛推力基準(zhǔn)的情況進(jìn)行計(jì)算。在非高原機(jī)場(chǎng)—虹橋機(jī)場(chǎng)進(jìn)行80個(gè)樣本，高原機(jī)場(chǎng)—長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)20個(gè)樣本用來(lái)對(duì)模型檢驗(yàn)分析。

4.1? P-P圖

P-P圖是根據(jù)變量的累積比例與指定分布的累積比例之間的關(guān)系所繪制的圖形。通過(guò)P-P圖可以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否符合指定的分布。當(dāng)數(shù)據(jù)符合指定分布時(shí)，P-P圖中各點(diǎn)近似呈一條直線。如圖1和圖2可知多元線性回歸模型可以用來(lái)檢驗(yàn)分析復(fù)雜道面下的飛機(jī)的著陸性能。

4.2? 模型摘要

決定系數(shù)（Coefficient of Determination，R方）是反映模型擬合優(yōu)度的重要的統(tǒng)計(jì)量，為回歸平方和與總平方和之比。R方取值在0到1之間，且無(wú)單位，其數(shù)值大小反映了回歸貢獻(xiàn)的相對(duì)程度，即在因變量Y的總變異中回歸關(guān)系所能解釋的百分比。R是最常用于評(píng)價(jià)回歸模型優(yōu)劣程度的指標(biāo)，R方越大（接近于1），所擬合的回歸方程越優(yōu)。如表4可知在虹橋機(jī)場(chǎng)時(shí)，模型3的R方=0.862，所以模型3具有比較好的擬合優(yōu)度。如表5可知在長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)時(shí)，模型3的R方=0.837，所以在長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)的模型2也具有比較好的擬合優(yōu)度。

4.3? 方差分析

如表6給出了三個(gè)模型方差的分析結(jié)果，三個(gè)模型的顯著性均小于0.05，可以認(rèn)為在虹橋機(jī)場(chǎng)時(shí)，如模型1：因變量著陸距離和自變量自動(dòng)剎車等級(jí)；模型2：著陸距離和自變量自動(dòng)剎車等級(jí)、溫度；模型3；著陸距離和自變量自動(dòng)剎車等級(jí)、溫度、跑道狀況代碼均有線性關(guān)系。表7可做類似分析。

4.4? 系數(shù)分析

表8是在虹橋機(jī)場(chǎng)的回歸系數(shù)。根據(jù)表8中數(shù)據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)B的數(shù)值可知，逐步回歸的過(guò)程中先后建立的3個(gè)回歸模型如下：

模型1：y=2 875.6-278.785x

模型2：y=2 463.531-278.785x+22.579x

模型3：y=2 734.81-278.785x+22.579x-67.825x

同理由表9可得在長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)的回歸模型如下：

模型1：y=3 607.575-392.912x

模型2：y=3 943.976-396.199x-82.00x

4.5? 描述統(tǒng)計(jì)

由表10和表11可知長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)的平均著陸距離為2 605.65m，虹橋機(jī)場(chǎng)的平均著陸距離為2 178.64m，兩數(shù)值相差較大，所以對(duì)與高原機(jī)場(chǎng)的著陸距離要尤其注意，防止最后進(jìn)場(chǎng)或降落階段發(fā)生事故。

5? 結(jié)論與建議

隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)的可靠性越來(lái)越高。但是根據(jù)飛機(jī)制造廠商的統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)發(fā)生的事故和事故征候的主要類型為沖出跑道、偏出跑道，其中大多數(shù)發(fā)生在濕跑道和污染跑道上的著陸。飛機(jī)在濕跑道、污染跑道哈桑運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)飛機(jī)滑水、飛機(jī)的方向控制能力變?nèi)?、飛機(jī)的剎車效應(yīng)明顯變差。而且在高海拔時(shí)問(wèn)題更為嚴(yán)峻。本文以多元線性回歸模型可以簡(jiǎn)化模型算法，同時(shí)對(duì)于飛行員和飛行學(xué)院可以利用該簡(jiǎn)化模型對(duì)高原機(jī)場(chǎng)和非高原機(jī)場(chǎng)在著陸距離方面快速地理解重要影響因素及預(yù)估。由此提出以下建議：

（1）航空公司在理論訓(xùn)練方面應(yīng)當(dāng)針對(duì)濕跑道和污染跑道運(yùn)行中各方面知識(shí)要點(diǎn)，修訂完善每一種機(jī)型的訓(xùn)練大綱，內(nèi)容包含濕跑道和污染跑道上運(yùn)行時(shí)影響安全操作的各種因素，著陸距離、著陸區(qū)域的確定方法、著陸方法、剎車效應(yīng)、飛機(jī)構(gòu)型、最佳的減速技術(shù)、安全余量、著陸偏差的影響（高飄跳、速度大）、減速設(shè)備的工作延遲以及其他飛行操縱技術(shù)，同時(shí)要增加情景意識(shí)的訓(xùn)練，要考慮到雨雪天氣對(duì)滑行道、停機(jī)坪等區(qū)域剎車效應(yīng)帶來(lái)的不利影響等。在實(shí)操訓(xùn)練所有的模擬機(jī)訓(xùn)練中，應(yīng)當(dāng)包含不同氣象，不同海拔機(jī)場(chǎng)條件下濕跑道和污染跑道起飛著陸訓(xùn)練。

（2）航空公司在針對(duì)高原機(jī)場(chǎng)與非高原機(jī)場(chǎng)兩種不同的飛行條件時(shí)，應(yīng)分別對(duì)兩種機(jī)場(chǎng)派遣針對(duì)性機(jī)組，如高原機(jī)場(chǎng)機(jī)組人員應(yīng)取得針對(duì)高原機(jī)場(chǎng)條件下培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)以及飛行經(jīng)驗(yàn)的機(jī)組。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉曉明，等. 飛行性能與計(jì)劃[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.

[2] 中國(guó)民航局. 航空承運(yùn)人濕跑道和污染跑道運(yùn)行管理規(guī)定（AC-121-FS-2009-33）[S]. 北京：中國(guó)民航局，2009.

[3] 中國(guó)民航局. 運(yùn)輸類飛機(jī)適航審定規(guī)則（CCAR25 R4）[S]. 北京：中國(guó)民航局，2011.

[4] 中國(guó)民航局. 航空承運(yùn)人濕跑道和污染跑道運(yùn)行管理規(guī)定（AC-121-FS-33R1）[S]. 北京：中國(guó)民航局，2021.

[5] 韓鈞，等. 從統(tǒng)計(jì)看民航2020[M]. 北京：中國(guó)民航出版社，2020.

[6] 佚名. B737-800《飛機(jī)飛行手冊(cè)（84P2）》[EB/OL]. （2021-03-23）[2022-10-07]. https：//www.doc88.com/p01073011057864.html.

[7] 商務(wù)部駐昆明特派員辦事處. 2015年昆明機(jī)場(chǎng)位列世界百?gòu)?qiáng)機(jī)場(chǎng)第46位[EB/OL]. （2016-06-14）[2022-10-07]. http：//kmtb.mofcom.gov.cn/article/shangwxw/201605/20160501317329.shtml.

[8] 程婕. 誰(shuí)是我國(guó)第四個(gè)國(guó)際門戶樞紐機(jī)場(chǎng)？[N]. 中國(guó)民航報(bào)，2012-09-14（003）.

[9] 陳紅英. CJ1飛機(jī)在濕和污染跑道上的起飛著陸性能分析[J]. 中國(guó)民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，25（2）：42-44，49.

[10] 谷潤(rùn)平，王鵬. 基于多元線性回歸的濕/污染跑道著陸距離估算[J]. 中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，32（3）：20-22.