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跑道宽窄对运行有什么影响?

3系飞行员  · 公众号  ·  · 2021-05-10 21:50

正文

本文转载自@容定斋


在平时的 运行中,关于跑道的各项参数,除了跑道方向以外,我们可能还时常 要关注道面强度和跑道长度。


因为这几个参数总是频繁地出现在各种性能计算或是规章要求中。


但作为跑道的另外一个参数——跑道宽度,很多时候我们都忽略了它的存在,既搞不清楚它对运行的影响,也不知道它背后的计算原理。


甚至有的人以为跑道宽度只有45米和60米两种,看过ICAO附件十四的人也许知道还有30米、23米和18米这几种宽度。


那么问题来了,是不是跑道的宽度只有这五种?


实际上在大部分情况下,确实是这样的。无论国内还是国外,只要不是特别小的民航机场,跑道宽度基本上不是45米就是60米。


那么跑道建设成不同宽度的依据是什么?这些宽度都是如何计算出来的?在不同宽度的跑道上运行有什么区别?需要注意什么?


今天我们这篇文章就来聊一聊关于跑道宽度的这些个问题。

一、规章依据

我们先简单介绍一下现有规章对跑道宽度是怎么要求的。


很多人对跑道宽度规定的理解应该都是源于ICAO附件十四中的这张表:

上表是跑道宽度与机场等级的对应关系,而通过下面这个表格,则可以知道机场等级与飞机尺寸(主要是轮距和翼展)的对应关系:

把这两张表结合一下,就能得到飞机尺寸与跑道宽度之间的对应关系。


有了这个对应关系,机场就能根据自身规划以及可能会运行的机型来确定跑道建设的宽度。


例如机场计划运行尺寸最大的机型是波音737,由于波音737翼展35米左右,因此机场等级就需要在C级以上,也就是说该机场的跑道宽度不能小于30米。


但你要再问这30米是怎么算出来的,估计很多人就懵逼了:这问题超纲了啊!


这就跟很多时候我们对规章中的一些标准和要求都死记硬背一样,对背后的原理知之甚少。


例如我们从工作第一天开始就知道精密进近最低标准是800米,但是可能会在很长一段时间内都不知道这800米是怎么算出来的,还以为是局方拍脑门定的。


对这个问题感兴趣的朋友可以看看我前面写的文章 《最低运行标准,要算就算个明白》 ,相信你一定会有收获。


今天咱们也研究一点有意思的,来探索一下跑道宽度背后的计算原理。

二、计算原理

在说计算原理之前,我们需要先搞明白跑道宽度不够会产生的运行风险。


与跑道宽度最直接相关的风险就是着陆或起飞滑跑时偏出跑道。


不过这里说明一点,我们不考虑机组主观操作导致飞机偏出跑道,一方面是因为这个没法量化和预估,另一方面是这属于管理问题,通过对跑道宽度作要求并不能控制这方面的风险。


毕竟如果机组故意往外冲,就是把跑道修一千米宽也没用。


通过跑道宽度想控制的是那些有一定发生概率的客观因素引起的风险。最常见的就是飞机在滑跑时大侧风或一发失效导致前进路线发生偏离,从而偏出跑道。


而对于这种情况,我们是可以推导出它的计算公式的:


当飞机滑跑时,临界发动机突然停车,由于故障侧发动机的阻力和正常侧发动机的推力影响,飞机会在发动机失效的一瞬间,被推向故障发动机一侧,导致飞机偏离原来的路线,像下图这样:

在这种情况下,规章对飞机偏离既定路线的垂直距离是有要求的,在CCAR-25部中Vmcg的定义要求飞机偏离中线的最大距离不超过30英尺,也就是9米多一点,我们这里假设这个距离为A。


另外,理论上飞机在对正跑道时,飞机的中轴线和跑道中线应该是重合的,但实际上人为操作飞机对正跑道肯定会有误差,这也是允许的。不过这个误差要求最大不能超过1米,也就是说飞机对正跑道之后,它的中线与跑道中线的垂直距离在1米以内,我们假设这个距离为B。


最后还要加上飞机最外侧主轮到机身中线的距离,这个距离我们假设为C。

那么,A、B、C这三个距离加起来乘以2就是理论上该机型对应的跑道最小宽度,写成公式就是这样的:


跑道最小宽度=(A+B+C)×2


其实A和B的值基本都是固定的,所以跑道的最小宽度主要取决于不同机型最外侧主轮间的距离。


例如波音737-800的主轮距为5.7米,那么它运行所需跑道的最小宽度为:(9+1+2.9)×2=25.8米;如果以A380这样的巨无霸机型为例,它的主轮距为12.5米,那么它运行所需跑道最小宽度为:(9+1+6.3)×2=32.6米。


大家会发现这个计算结果跟我们想象中的好像有点差距,如果按照上面的方法计算,目前最大的飞机对跑道宽度的要求也就30多米,这个显然跟实际运行情况有出入。


这是因为这些算出来的数值是理论值,就跟我们初中物理中做受力分析时不考虑摩擦力一样,都是理想状态下的。


或者也可以说,通过上面计算得出的结果只是评估跑道宽度的第一步,算出来的也只是一个最小值,像ICAO附件十四中列出的跑道宽度,是在这个基础上增加了安全余量后的结果。


这些安全余量主要是把侧风、湿滑跑道、保留故障,甚至飞机重心位置这些因素统统都考虑进去。

三、实际应用

在实际运行中,大家对跑道宽度带来的影响不敏感,主要有两个方面原因:


一是现在民用机场的跑道宽度通常都在45米以上,这个宽度对于绝大多数民航客机都是够用的,只有像A380,B747-8这样的超级重型机要求跑道宽度为60米。


尤其是在国内运行时,大部分机场都是2000年以后建设的,跑道宽度基本都是60米,连45米的都很少。


我记得前些年看到网上有一则新闻说广西河池建设了世界上跑道最窄的机场,我点进去一看,上面写着跑道宽度45米。。。


可能我们对最窄跑道还有一些误解。


二是跟跑道长度不一样,跑道宽度在很多规章和性能计算中都没有明确的要求。


翻遍整个121部,运行中对跑道长度的要求有很多,但是你甚至几乎看不到跑道宽度这个词,更不用说它对运行的影响了。


即便是在ICAO附件十四中有对跑道宽度的规定,但也只是建议,而不是强制执行。


因此,在很多人看来,跑道宽度这个指标似乎跟运行安全没有非常直接的关系。


但事实上并不是这样,实际上在较窄跑道上运行会存在以下风险:







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