關于機場跑道道面摩阻性能評價的探討

1、關于機場跑道道面摩阻性能評價的探討研究一,刖置關于機場跑道道面摩阻性能評價的探討隨著改革開放和社會經濟的發(fā)展,我國航空運輸業(yè)得到了前所未有的高速發(fā)展,國內各大機場的航班量顯著增長.機場跑道道面摩阻性能維護作為確保飛行安全的一個重要前提,愈發(fā)成為各機場在et常運行保障工作中的一項重要的,基礎性的工作.中國民航在機場跑道道面摩阻性能維護方面尚缺乏足夠的實踐經驗,相關規(guī)范,標準也不盡完善和詳實,在道面摩阻性能維護的運行保障中,各大機場執(zhí)行的標準不統(tǒng)一,因此建立,健全跑道道面摩阻性能評價標準,對各機場具有較強的指導意義.二,跑道摩阻性能評價的要素隨著重量更大,著陸速度更快的渦輪噴氣式飛機廣泛應用于民用

2、航空領域,跑道道面摩阻性能的好壞,直接影響到飛機在跑道表面的剎車性能.因此,跑道道面摩阻性能的研究日漸成為民航安全保障中的要素之一.在跑道道面摩阻性能的研究中,人們首先進行的是對新建跑道或者重新加鋪道面的設計,修建環(huán)節(jié)的探討,以期在新建跑道投入運行的初期就能具有良好的摩阻性能;而對于運行中的機場而言,運行中的跑道道面摩阻性能評價的研究則更具有長遠的實踐意義.筆者認為,運行中的跑道道面摩阻性能評價的研究應涉及以下5個要素:檢測頻率,評價方式,評價標準,維護方法和測試儀器標定.三,跑道摩阻性能的檢測頻率關于跑道摩阻性能評價的頻率要求,我國的飛行區(qū)技術標準(mh5001.2000)中未作明確規(guī)定.i

3、cao附件14及其勤務手冊第二部分道面表面狀況,faa(美國聯(lián)邦航空管理局)ac150/5320.12c中,對于評價頻率有不同的論述.1cao附件14(第四版)中指出:”測試間隔時間的長短取決于諸如航空器類型和使用頻率,氣候條件,道面類型,道面勤務以及維護要求等因素.”在icao勤務手冊第?宋少華(民航華東地區(qū)管理局機場管理處)二部分中的具體要求如表1第三欄所示.表1根據(jù)每一跑道末端渦輪噴氣飛機運營水平規(guī)定的摩擦維護計劃表(icao機場勤務手冊第二部分第三版一1994年)日渦輪噴氣飛年跑道的飛機機到達每跑道重量(百萬公最低摩擦檢最低清除測頻率(m)橡膠頻率(n)端的次數(shù)(h)斤)(k)低于15

4、低于447每年1次每2年1次163o448838每6個月1次每年1次3l一9o8392404每3個月1次每6個月1次9015o24053969每月1次每4個月1次15121o39705535每兩周1次每3個月1次超過210超過5535每周1次每2個月1次faa對跑道摩阻性能評價頻率的建議要求如表2所表2摩阻測試時間間隔(faa的ac150/5320.12c)渦輪噴氣式飛機每日在摩阻性能評價的最低時間間隔每跑道端著陸的次數(shù)少于151正163o6個月31903個月9115o1個月15o21o2周210以上1周注:應分別對每條跑道進行評估,如18跑道和36跑道.由表1和表2可以看出,對于跑道摩阻性能

5、檢測的最低間隔時間,icao與faa的表述相同之處在于:該間隔時間與渦輪式飛機每ft在每跑道端著陸的次數(shù)有關.不過,icao還規(guī)定,該間隔時間還與年跑道的飛機重量有一定關枷場遼懟專題系,同時還規(guī)定,在計算(h)和(k)行之后,機場運營者應決定哪一個有更高的數(shù)值,然后選擇(m)和(n)行中的適當?shù)臄?shù)值.據(jù)了解,國內各大機場(如首都國際機場,上海機場,廣州白云機場)的實際操作中,大都是每月進行一次評價(惡劣天氣情況下除外).上海浦東機場目前擁有兩條4e級獨立平行進近的水泥混凝土刻槽跑道,其航班運行量已接近700架次/日左右.隨著航班量的不斷增加,機場運行保障部門將檢測頻率由原來的每月一次調整為每2

6、周一次測定跑道摩阻性能.通過這一調整,進一步加強了跑道摩阻性能評價的準確度,為跑道摩阻性能維護工作提供了依據(jù).為了更好地指導不同類別的機場跑道摩阻性能評價,建議總局在飛行區(qū)技術標準(mh50012000)修訂時,明確跑道最低摩阻性能檢測的最低間隔時間.四,跑道摩阻性能的評價方式關于跑道摩阻性能的評價方式,在中國民用航空總局,icao附件14及勤務手冊等相關文件中推薦了:表面摩阻測試車,跑道摩阻測試車,道面表面宏觀紋理測試等方式.1.評價方法(測試車與道面宏觀紋理測試)目前,國內大多數(shù)機場基本上采用瑞典產saab一9000車對跑道表面摩阻性能進行連續(xù)評定.據(jù)了解,現(xiàn)在用的saab一9000是19

7、96年民航總局分兩批共14輛,分別從瑞典的safegate和華德堡兩個公司(生產廠家)集中采購的.其英文分別為safegatefrictiontester和airportsurfacefric.tiontester.兩個公司安裝的測試設備本質上并無區(qū)別,均屬于surfacefrictiontester(sfvr),即表面摩阻測試車.其差異在于華德堡的輸入鍵盤是固定在車中的,而safegate的輸入鍵盤可取下來.自2002年起,上海浦東機場在采用saab.9000車對跑道道面摩阻性能進行連續(xù)評定的同時,還不定期對跑道兩端接地帶區(qū)域進行道面宏觀紋理測定工作(采用攤砂法),以期從另一個角度論證跑道道

8、面摩阻性能的良好性.實踐表明,采用攤砂法對跑道宏觀紋理進行測定,操作簡便,費用低廉,且當saab一9000車測定的摩擦系數(shù)值較好的情況下,道面宏觀紋理測定的結果也較好(一般測試的均值均在0.8ram以上).雖然目前尚不能準確建立起上述兩種評價方式之間的定量關系,但實踐表明上述兩種評價方式可從定性上互為驗證.因此,筆者建議國內機場在條件許可的情況下,可以將上述兩種評價方式同時應用于跑道摩阻性能的日常評價,并互為參照比較.對目前尚未配備測試車輛的機場,采用宏觀紋理測定方法來定性分析跑道道面摩阻性能,是一項切實可行,經濟,簡便且具有可信度的方法.機場勤務手冊第二部分附錄2提供了這類機場進行目測調查跑

9、道維修檢測的程序.2.評價的測線位置關于測線位置的確定,國際民航組織與faa的表述也不盡相同.icao勤務手冊第二部分3.2.13中的相關表述為”為了覆蓋所需的寬度,測試應沿兩條道進行,即沿跑道中心線每邊約3米的線或者大多數(shù)運營進行的地方進行.對于有昆合型的寬體或窄體飛機運營的跑道來說,測量應在跑道中心線兩邊5米處進行.”而faa的相關表述為”跑道供窄體飛機并供寬體飛機使用時,則應在距跑道中心線右側1o英尺(3m)及20英尺(6m)處,進行摩擦力測試,以確定最壞條件的情況.若其中一個測道總發(fā)現(xiàn)有問題,將來的檢測就可以限定于該測道.”根據(jù)浦東機場航班運行的實際情況,在跑道摩阻性能評價工作中,運行

10、保障部門分別就不同的測線位置進行了測定,實際測量顯示:跑道中心線兩側5m處的摩阻性能情況往往會出現(xiàn)”最差”的狀況.所以目前該機場將對跑道摩阻性能評定的測線確定在跑道中心線兩側5m處.上海虹橋機場測線位置在35m間,杭州和廈門機場為3m.因此建議:各機場必須結合各自的航班運行情況確定能夠較為真實反映”最差”摩阻性能的測線位置,在其位置上進行的測試才是采取改進措施的依據(jù),進而提高機場運行安全.五,跑道摩阻性能的評價標準及測試結果的使用1.評價標準關于跑道摩阻性能評價的標準,在中國民用航空總局,icao附件14,勤務手冊第二部分及faa等的相關標準中表述不盡相同.中國民航總局(caac),icao附

11、件14,勤務手冊中的表述如表3,faa的表述如表4.表3摘自icao附件14(第四版)測試輪胎測試速度測試水深新表面維護規(guī)最小的測試儀具壓力(km/h)(mm)的設計劃值唪阻值類型目標(kpa)surfacefrictiontestervehicle表面b210951.00.740.470.34摩阻測試車runwayfrictiontestervehicle跑道b210951.00.740.540.41摩阻測試車(第3期)2006研究表4摘自faa的ac150/532012c準高于faa.新跑道表跑道表最小摩計算排水測試測試儀器面的設計面維護阻值深度車速標準計劃值(mm)(km/h)airpo

12、rtsurfacefrictiontester表面摩阻測試車0.740.470.341.0o95runwayfrictiontester跑道摩阻0.720.540.4l1.0095測試車safegatefrictiontester,(airport0.740.470.341.0o95technologyusa)對于表3和表4,筆者有如下幾點理解:1)目前國內在用的(特別是華東地區(qū))測試車,大部分為瑞典產saab一9000車,無論是safegate公司還是華德堡公司生產的,均為surfacefrictiontester(sft),即表面摩阻測試車.即使是faa中的提到的safegatefrict

13、iontester,(airporttechnologyusa),其控制指標與surfacefrictiontester(sft)控制指標相同(見表4).2)對于運行中的機場,”最小摩阻值”是不能突破的底線;但筆者認為,最具現(xiàn)實意義,最值得關注的指標應是”跑道表面維護規(guī)劃值”,此值是確保底線不被突破的重要提示.3)icao與faa對表面摩阻測試車的新道面設計值,跑道表面維護值和最小摩阻值三個指標是相同的,分別為0,74,0,47和0.34.意即機場運行保障部門應設定的最小摩阻值應為0.34.4)由于各機場運行保障部門對于瑞典saab一9000車所安裝的測試儀器的理解存在差異,主要是對表面摩阻測

14、試車與跑道摩阻測試車的區(qū)分認識不同,華東地區(qū)大部分運行中機場采用的最小摩阻值為0.41,跑道表面維護計劃值為0.54;而實際上saab.9000所用設備為表面摩阻測試車,最小摩阻值應為0,34,維護計劃值應為0,47.因此,筆者認為,部分機場采用的上述兩個控制指標偏嚴格.雖然確保了安全,但無形當中可能提高了機場運行維護成本,降低了經濟性.因此筆者建議統(tǒng)一對評價標準的理解,確定最小摩阻值為0.34,跑道表面維護計劃值為047.5)跑道摩阻測試車對新跑道表面的設計標準有所不同.icao是0.74,faa是0.72.也就是說,icao的標6)目前機場對0.41控制指標理解誤區(qū)形成的原因追溯:誤區(qū)的形

15、成與我國的飛行區(qū)技術標準(85版和2000版)中提到的摩擦系數(shù)評定標準不同,我國saab.9000引進的時間有一定的關系.85標準是1995年頒布實施的.其摩擦系數(shù)評定標準見表5.當時,僅設定了新跑道表面設計標準和需改善的限度兩個指標,分別是0.60和0.40,且針對滑溜儀和阻力測試儀.如前所述,1996年總局統(tǒng)一從瑞典引進了14輛saab一9000車用于當時較大機場/管理局使用,當時用于評價的標準是85版技術標準,即0.40.而2000版技術標準于2000年頒布實施的,其評價指標同icao附件14中的標準(見表3),這時,測試儀器由85標準中的3個分類(儀,滑溜儀和阻力測試儀,strado.

16、graphe儀)增加為2000標準中的6個分類(mu儀拖車,滑溜儀拖車,表面摩阻測試車,跑道摩阻測試車,tatra摩阻測試車,抗滑測試儀拖車).當2000標準出臺后,多數(shù)人無法區(qū)分表面摩阻測試車與跑道摩阻測試車的區(qū)別,僅發(fā)現(xiàn)0.40與0.4l很接近,于是便約定俗成地認為saab.9000測試車從85標準過渡到2000標準時,對應到2000標準中的跑道摩阻測試車的數(shù)據(jù)(0.74,0.54和0.41).經調查華東地區(qū)具有該車的機場,均表示,先有了0.41的概念,后去對應跑道摩阻測試車的數(shù)據(jù).因此,應盡快扭轉這種理解上的誤區(qū).2.測試結果的使用及評估維修原則跑道表面摩阻數(shù)據(jù)是分a,b,c三段進行測試

17、的.測試結果有兩個用途:通報和機場運行管理部門采取維護措施的依據(jù).1)通報icao規(guī)定:在為向航空服務部門報告資料時,a段總是與較小的跑道識別號碼聯(lián)系在一起的.當向飛行員在著陸前報告著陸資料時,則是按跑道的第一,第二和第三段的順序報告的.第一部分總是指從著陸方向看的第一個1/3段的跑道.目前機場向塔臺報告的跑道表面摩阻數(shù)據(jù)一般只通報a,b,c三段的平均值一個數(shù)據(jù).若按icao的標準,建議在機場向塔臺通報時應同時報出從著陸方向看依次報出a,b,c三段各段的平均值及三段的平均值,共計4個數(shù)據(jù).2)采取維護措施的依據(jù)機場實際運行時常存在一個疑問,即:表3或表4中的摩擦系數(shù)值是針對跑道全長范圍而言,還

18、是針對跑道的某一段范圍而言.因為常碰到跑道全長的摩擦系數(shù)均值在維護計劃水平之上,但某一段或某跑道的接地地帶的摩阻枷場遼懟專題系數(shù)卻低于維護計劃水平(甚至會低于最低摩擦水平);這直接關系到對跑道摩阻性能進行維護的決策時機,也關系到各機場的安全運行能力和維護經濟成本.關于這一問題,icao規(guī)定:”有必要對跑道的每三分之一段提供表面摩阻數(shù)據(jù)資料”,”當跑道的全部或其部分的摩阻特性低于締約國規(guī)定的最低摩阻標準時,必須進行改善性的維護行動”,”loom左右長的跑道的部分可認為是對維修或通報行動有意義的”.但上述論述還存在較多不甚明確的地方.faa對這方面的論述相對而言較為明確:(根據(jù)ac150/5320

19、12c翻譯)當長達500英尺(152m)的道面摩阻值降低到低于維護計劃值時:當在濕跑道表面上,500英尺(152m)的一段道面的平均摩阻值u低于維護計劃值,但高于最小摩阻值,且相鄰的500英尺(152m)的一段處于或高于維護計劃值時,不需采取改善措施.這些讀數(shù)表明,道面摩擦力正在衰減,但其衰減程度尚在總體可接受的范圍內.機場運營者必須密切注意這種發(fā)展情況,進行定期的摩擦力測定,以確定摩擦力衰減的速率及衰減的程度.當長達1000英尺(305m)的道面摩阻值降低到低于維護計劃值時:當在濕跑道表面上,1000英尺(305m)或更長一些的一段道面的平均摩阻值u低于維護計劃值時,機場運營者必須深入評價摩

20、擦力喪失的原因及程度,并采取適當?shù)木S護措施.”當摩阻值低于最小摩阻值時:當在濕跑道表面上,500英尺(152m)的一段道面的平均摩阻值u低于最小摩擦值,且其相鄰的500英尺(152m)段落低于維護計劃值時,機場運營者應在確定其喪失摩擦力原因后,立即采取維護措施.”從上述內容來看,faa的相關論述顯然更加明確且更具可操作性,浦東機場結合icao,faa的規(guī)定要求,在對跑道摩阻性能通報工作中采用全跑道摩阻性能的平均值通表5飛行區(qū)技術標準85版對不同測試儀器測定的摩擦系數(shù)對飛機剎車作用好壞評定標準新跑道道面需改善測試水深測試速度測試設備設計標準的限度(mm)(km/h)儀1型0.700.501,00

21、652型0.650.450.501300.500.351.00130均用滑溜儀和阻力0.600.401.0095高壓測試儀0.700.501.0065輪胎stradographe儀0.600.351.0065報,而對摩阻性能評價的監(jiān)控則采用”三段式”評價方法,即:密切監(jiān)控跑道兩端接地地帶的摩阻性能測試值,當其平均值或其中某一段(控制在300m)的摩阻性能測試值接近或低于”維護計劃水平”時,則開始采取措施進行摩阻性能維護工作.這一評價方式,既保證了一定的經濟性要求,又起到了控制跑道摩阻性能下降的作用,確保了運行的安全性.這一控制標準可以滿足大多數(shù)機場在運行中堅持的安全性,經濟性的原則.六,跑道摩

22、阻性能的維護方法1.維護頻率關于跑道摩阻性能的維護頻率,icao的規(guī)定見表1第4欄,最低清除橡膠頻率(n).faa在其咨詢通報中對維護頻率的建議見表6.表6殘留橡膠的清除頻率ffaa)渦輪噴氣式機每日在每跑道端著陸的次數(shù)建議清除殘膠的頻辛少于152年16301年31906個月911504個月1502103個月2】0以上2個月對照表2和表6,可以知道faa要求的維護頻率與評價頻率是相對應的.同時對照表1,可得出icao與faa在維護頻率(清膠頻率)是吻合的.在浦東機場跑道摩阻性能維護的實際操作中,運行保障部門僅按建議的評價頻率進行跑道道面的摩擦系數(shù)測試,而維護(清膠)頻率是根據(jù)實際評價的測試結果

23、進行的,體現(xiàn)了安全性與經濟性的結合.筆者認為,作為icao締約國,我國機場應嚴格執(zhí)行icao附件14和勤務手冊中的維護頻率,建議總局制訂此方面的行業(yè)標準.2.維護方法關于跑道摩阻性能的維護方法,綜合中國民用航空總局,icao及faa的相關建議和國內部分機場的相關信息,主要的維護方法見表7.據(jù)悉,上海浦東機場道面摩阻性能維護曾作過化學除膠劑(如avi88,環(huán)己酮等)的嘗試,但結果是要么除膠效果不理想,要么相關費用過高,且存在環(huán)境污染的可能性.經過反復實踐,浦東機場運行保障部門認為”高壓水沖洗法”有速度快,無污染,成本低等多項優(yōu)點,推薦采(第3期)2006研究表7維護方式優(yōu)點缺點備注對道面損傷較大

24、,可能無污染,操作簡破壞道面紋理,降低道國內機場普高壓水沖洗墮面本身的抗滑能力,或遍采用損壞接縫材料對道面?zhèn)π?成本高,可能存在環(huán)境國內尚無成化學溶劑速度快污染熟產晶除膠速度慢,易對道面國內基奉未機械打磨無污染,成本低造成損傷采用國內基本未高速沖擊無污染,成本低對道面損傷較大采用用該方式進行摩阻性能維護工作.同時在高壓水除膠的實踐中也發(fā)現(xiàn):壓力不當或沖洗速度過慢,會對道面造成一定的損傷;必須在實踐中不斷熟練操作,適當加大除膠頻率(以減少道面結膠的厚度),才盡可能地將對道面的損傷程度減少到最小.據(jù)了解,華東地區(qū)虹橋,杭州,廈門等繁忙機場均采用高壓水沖洗方法進行除膠.問題是有無更好的除膠方法,既

25、能有效地除膠,又能最小限度地不損傷道面,且符合環(huán)境等諸多要求呢?這是我們需予以關注和研究的.七,測試儀器的標定目前,困擾我們的另一問題是:同一型號的測試車在同一條件下,對同一跑道檢測的數(shù)據(jù)差異很大.icao規(guī)定,”所有的摩擦測試裝置應定期地進行校準檢查,以保證它們保持在制造一所給定公差之內.裝有自動噴水系統(tǒng)的摩擦測試裝置應定期校準,以保證水流速率保持在制造廠的公差范圍內,使在該車輛整個速度范圍內能均勻地施于摩擦測試輪胎的前面”.據(jù)悉,國外有專門的摩擦測試設備的標定機構,建立了檢定制度.根據(jù)某一指定的新跑道(該跑道僅作為測試車標定用)的跑道宏觀紋理深度,以及飛行員對該跑道對飛機剎車性能的評價,確定一輛測試車作標定.其他的測試車均以這輛車為標準,對電阻等指標進行調整,這樣所有的測試車測出的數(shù)據(jù)才有了可比性.目前我國幾乎所有的測試車均無校準,因此,建議:1)總局成立專門的研究小組,分析現(xiàn)普遍在用的saab一9000車載表面摩阻測試設備的制造原理,建立專門的測試設備標定