基于新舟600飞机的运行适应性要素分析方法研究

2020-06-18李奕宁

工程与试验 2020年1期

关键词：新舟离场障碍物

李奕宁

（中航西飞民用飞机有限责任公司，陕西西安 710089）

1 机场适应性要素分析方法研究

1.1 机场适应性要素分析

机场适应性范围如表1所示。

表1 新舟600飞机机场适应性检查

1.2 起降性能因素分析

1.2.1 环境因素

1.2.1.1 机场标高和温度

给定跑道长度的情况下，机场标高和温度的变化可能引起新舟600飞机起飞重量的增减。表2给出了新舟600飞机在相同襟翼偏度、不同温度下，不同机场的起飞重量。

表2 机场标高和温度对起飞重量的影响

两个机场相同点是两个机场的离场梯度都较大，不同的是丽江机场属于特殊机场中的高原机场，海拔高度高。西双版纳嘎洒机场常年温度高，地处云南最南端，热带湿润气候，最热月平均气温为33.4℃，最高温度可达40℃。当环境温度同为15℃时，丽江机场的载重明显少于西双版纳机场。在丽江三义机场，起飞重量随温度升高而降低，25℃较15℃重量少1462 kg，每位旅客按照90 kg（含手提行李），减少了16位旅客。

1.2.1.2 风和跑道长度

起飞滑跑时，顺风时离地地速大，逆风离地地速小，故所需滑跑距离不同。新舟600飞机起飞距离，按照CCAR25部考虑单发情况，最大起飞重量。根据手册，海平面，ISA条件，顺风10节起飞距离为1620 m，逆风10节起飞距离则为1380 m。

由于国内机场跑道长度均大于1800 m，均为“3C”“4C”以上机场。高温高原特殊机场，既然能满足波音737飞机和空客A320飞机起降，那么海拔增高，温度升高，也能满足新舟600飞机对跑道长度的需求。为了增加起飞业载，可以使用5°襟翼起飞改善爬升，通过提高飞机离地速度，增加飞机越障能力[1]。

新舟600飞机起降只要符合最大侧风20节，及顶风限制即可。但是，国外机场条件参差不齐，有些短跑道机场，机场可用起飞距离不到1500 m。那么需要综合考虑风温、海拔高度对可用起飞距离的要求。

1.2.2 湿滑跑道和污染跑道

云南地区，雨季6—8月，持续时间长，飞机运行要考虑湿跑道和污染跑道。道面情况可通过机场的航行通告、ATC和机场现场得知，起飞重量可通过性能计算和查表得到。重点考虑对飞机着陆性能的计算，通过着陆限重控制起飞限重，并评估着陆距离。

实际运行中，以下情况禁止运行。

（1）道面有13 mm以上污染物。新舟600飞机《机组操作手册》[1]污染跑道考虑大于3 mm的积水或融雪；压实的雪和冰，但实际上试验数据做到13 mm。

（2）跑道结冰。

（3）强降雨。民航降雨只预报雨的类型，不预报雨量，还有机场跑道的排水能力差别也很大。所以，预报强降雨，就禁止运行。

（4）刹车效应劣。测定的道面摩擦系数小于等于0.25，一般都禁止运行。

（5）所需着陆距离大于实际着陆距离。

（6）超过湿/污染跑道侧风限制。

1.2.3 障碍物限制

《AC-121FS-006飞机航线运营应进行的飞机性能分析》中机场起飞着陆性能分析，应考虑机场障碍物限制等数据，分析起飞爬升第一阶段、第二阶段及最后起飞阶段爬升梯度限制。

飞行程序限制。标准程序离场梯度和25部单发爬升的要求。一般来说，标准程序离场梯度3.3%，则不会在标准程序离场中特殊注明。由于机场周边障碍物影响，某些机场的离场梯度会大于3.3%。而在CCAR-25部中25.131条中在速度V2的定常爬升梯度，对于双发飞机不得小于2.4%，对于三发飞机不得小于2.7%，对于四发飞机不得小于 3.0%[2]。这两条款貌似对双发飞机要求不同，甚至说有冲突，但ICAO 8168中的离场程序是针对飞机正常离场，25部对双发飞机的2.4%是针对飞机单发停车后要求的。若要考虑单发，不进行地形障碍物分析，飞机单发的离场梯度应该考虑3.3%。

障碍物限制。由于地形或者周边障碍物影响，起飞离场梯度会超过3.3%，比如丽江机场20号跑道，甚至会达到6.3%。如果使用单发离场梯度为6.3%，加之丽江机场标高为2243 m，属于高原机场，那么会严重限制载量。这就需要进行1/50000或者1/100000地图作业，制作特殊程序。

1.2.4 特殊程序

依据《AC-121-FS-2014-123》咨询通告，对于某些高原和地形复杂的特殊机场，必须制定起飞一发失效应急程序和复飞一发失效应急程序[3]。起飞/复飞一发失效应急程序，都是为了避开机场终端障碍物，提高起飞/复飞飞机限重，所制定的不同于标准仪表离场程序的路线和方案。

起飞一发失效应急程序。首先，分析障碍物。按照标准仪表离场的保护区，基于WGS-84坐标系的1/50000或者1/100000大比例尺航图，地图作业。其次，在飞机实际飞行轨迹下，垂直总梯度考虑减少安全余量为0.8%的净梯度，以10.7 m（35 英尺）的余度超越所有障碍物，或者能以一个特定距离侧向避开障碍物[4]。再者，设计起飞一发失效应急程序。包含三种情况，V1时一发失效，决策点一发失效沿一发失效应急程序路线飞行，和决策点一发失效，沿标准仪表离场程序路线飞行。

复飞一发失效应急程序。复一发失效应急程序分析方法和起飞基本相同。对于一发失效复飞的超障分析，当飞机重量为接近最大审定重量且发动机失效情况下，并不是所有飞机都能使用基于 2.5% 标称爬升梯度的复飞程序[5]。需要建立一个特殊程序并可能提高决断高/高度或最低下降高/高度。如图1所示。

图1 丽江02号跑道起飞一发失效应急程序水平航迹

2 航线适应性要素分析方法研究

2.1 适应性因素

航程距离的影响。在飞机业载确定的情况下，航程距离对加油量有影响，可能会限制载量。

合适的最远备降场及备降距离的影响。起飞目的机场确定之后，一般来说航空公司放行签派员会选择一个或者两个合适的备降场，油量按照到最远备降场实时油量来计算。

巡航高度层和备降高度层的影响。飞机重量确定后，经济巡航会有最佳高度层。选择不同的巡航高度层和备降高度层，风温不同，影响飞机的油耗。

高空风温的影响。高温风温图每6 h发布一次，发布时间前后3 h有效。高空风速和风向，对巡航油耗影响巨大。夏秋和冬春航班，高空温度差距很大，甚至相差30℃，夏季严重影响载量。

特殊天气和航行通告的影响。通常，夏季航路上经常有雷雨，需要绕飞或者有航路备降场，适当要多加油。或者，航路上有流控，有军方活动，都会影响油耗和载量。

运行新政策和新技术的影响。CCAR-121R5对燃油政策部分有了较大的改动，其中将备降场上空继续巡航45 min改为应急油和最后储备油。

2.1 障碍物限制

航路最低安全高度的影响。一般来说，航路最低安全高度较高、地形复杂的航线，先进行保守估算，假设一台发动机失效，用飞机的单发升限检查飞机是否高于最低安全高度，初步判断是否能够越障。若可以安全越障，则不需进一步分析。若低于航路最低安全高度，则根据实际运行航路的地形，完成飘降飞行程序，从而增加飞机的载量，提高运行安全性和经济性。

防冰系统的影响。新舟600飞机在有结冰的条件下运行对飞行性能影响很大，比如在起飞限重（21800 kg），ISA温度条件下，无结冰时的飘降净升限为3396 m，而在结冰条件下的飘降净升限为1100 m。