基于波音737高原机场与非高原机场的复杂道面性能分析Performance,Analysis,of,Complex,Pavement,Based,on,Boeing,737,High,Altitude,Airport,and,Non-high,Altitude,Airport

代小钰　杨绪彪

摘  要：中国民用航空局（CAAC）于2021年11月17日下发了新的咨询通告《航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定》（AC-121-FS-33R1）。新的咨询通告更为详细的给出了飞机在相应的干跑道、湿跑道、湿滑跑道和污染跑道上飞机起飞和着陆要求。文章结合飞机波音737机型在高原和非高原两种机场复杂道面的情况下，法规对波音737飞机在着陆阶段安全运行进行性能分析。

关键词：着陆性能；
高原机场；
非高原机场；
湿跑道；
污染跑道；
跑道状况代码

中图分类号：F560    文献标志码：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

在飞机的起飞运行阶段和着陆运行阶段，飞机有很大的概率在复杂的高原和非高原机场的湿跑道、湿滑跑道和污染跑道上进行日常的航班运行。我国首次于2009年下发了《航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定》（AC-121-FS-2009-33），并且于2021年根据民航安全运输的发展需求，于2021年下发新的更为详细和具体规范的咨询通告《航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定》（ＡＣ－１２１－ＦＳ－３３Ｒ１）。波音公司最经典飞机B737系列凭借自身优异的飞机性能和适航条件成为世界上最受欢迎的支线主力飞机之一，并在国内外市场取得了举足轻重地位。数据来源于《从统计看民航2020》2019年末我国的民用飞机的期末架数总共为6 525架，其中B737系列飞机的架数为1 509架，占比多达23%。由于我国幅员辽阔，地形复杂，鉴于B737的广泛使用，对于B737在不同道面情况下的性能表现分析尤为重要。本文以上海虹桥机场和昆明长水机场为非高原及高原机场的代表，进行基于波音737非高原机场与高原机场的复杂道面性能分析研究。

1  相关概念

根据咨询通告《航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定》（ＡＣ－１２１－ＦＳ－３３Ｒ１）中有关复杂道面主要指湿跑道、污染跑道。以下为各种跑道、所需着陆距离以及可用着陆距离的相关定义：

干跑道：跑道正在或计划使用的长度和宽度范围内的表面区域内，其表面无可见湿气且未被压实的雪、干雪、湿雪、雪浆、霜、冰和积水等污染物污染。

湿跑道：跑道正在或计划使用的长度和宽度范围内的表面区域内，覆盖有任何明显的湿气或不超过３毫米深的水。

湿滑跑道：湿跑道，而且其相当一部分的跑道表面摩阻特性确定为已经降级。

污染跑道：跑道正在或计划使用的长度和宽度范围内的表面区域，有很大一部分（不管是否为孤立区域）都覆盖有压实的雪、干雪、湿雪、雪浆、霜、冰和积水等一种或多种污染物。

所需着陆距离（RLD）：在CCAR-25部中第125条所要求的审定着陆距离基础上，再加上适用的运行规章所定义的飞行前的计划安全余量所得到的着陆距离（例如，干跑道条件下，CCAR-121部第195条中关于涡轮发动机驱动的飞机放行所要求的所需着陆距离为审定着陆距离除以0.6）。

可用著陆距离（LDA）：公布的跑道可用着陆距离。该距离可能会比跑道的总长度更短，例如跑道入口内移这种情况。

跑道状况代码（RWYCC）：用来描述跑道表面状况的数字，可以直接表示道面状况对航空器滑跑性能（主要指着陆滑跑性能）的影响。具体如表1所示：

2  B737飞机简介

机型参数中罗列出了B737飞机着陆所需跑道长度（最大着陆重量），起飞动力，飞机重量，轮胎使用，起降风力，飞机襟翼使用，飞机在湿跑道或污染跑道起降及飞机起落对于机场和跑道的限制等要求。预设外界温度，飞机的襟翼位置，跑道风况等方面保持恒定条件，对飞机干跑道，湿跑道，湿滑跑道及污染跑道等不同道面的起飞和着陆性能进行数据对比分析。B737运行速度限制数据和结构数据限制如表2、表3所示。

3  多元回归模型

多元线性回归是统计分析中重要且常用的方法，本文依上海虹桥机场和昆明长水机场为代表来进行分析高原和非高原两种状况下的飞机着陆性能。根据影响飞机性能的因素，选取具有代表性的变量，

跑道状况代码（RWYCC）x、风速（kt）x、温度（℃）x、重量（kg）x、自动刹车等级x，着陆距离（m）y为因变量进行多元线性回归建模分析。多元线性回归的数学模型：设y为因变量与自变量x，x，x，x，x，多元线性回归模型为：y=β+βx+βx+βx+βx+βx+ε。

其中：β为回归常数，β， β，β，β，β，β，β，β，β，β为回归系数；
ε为随机误差，一般定为零。

4  复杂道面下的着陆性能分析

2021年，波音公司发布一份对全球商用喷气式飞机事故发生情况的统计报告。该报告显示，2011年至2020年间，全球只有13%的致命商业事故发生在巡航阶段，超过50%的致命事故发生最后进场或降落阶段。本文算例分析：

以不同跑道道面为例，采用波音公司OPT软件计算出B737-700的着陆数据。以跑道入口速度为VREF，着陆襟翼30°，空调自动，防冰关，地面扰流片自动，防滞系统正常，采用自动刹车、人工着陆，APU OFF，复飞推力基准的情况进行计算。在非高原机场—虹桥机场进行80个样本，高原机场—长水机场20个样本用来对模型检驗分析。

4.1  P-P图

P-P图是根据变量的累积比例与指定分布的累积比例之间的关系所绘制的图形。通过P-P图可以检验数据是否符合指定的分布。当数据符合指定分布时，P-P图中各点近似呈一条直线。如图1和图2可知多元线性回归模型可以用来检验分析复杂道面下的飞机的着陆性能。

4.2  模型摘要

决定系数（Coefficient of Determination，R方）是反映模型拟合优度的重要的统计量，为回归平方和与总平方和之比。R方取值在0到1之间，且无单位，其数值大小反映了回归贡献的相对程度，即在因变量Y的总变异中回归关系所能解释的百分比。R是最常用于评价回归模型优劣程度的指标，R方越大（接近于1），所拟合的回归方程越优。如表4可知在虹桥机场时，模型3的R方=0.862，所以模型3具有比较好的拟合优度。如表5可知在长水机场时，模型3的R方=0.837，所以在长水机场的模型2也具有比较好的拟合优度。

4.3  方差分析

如表6给出了三个模型方差的分析结果，三个模型的显著性均小于0.05，可以认为在虹桥机场时，如模型1：因变量着陆距离和自变量自动刹车等级；
模型2：着陆距离和自变量自动刹车等级、温度；
模型3；
着陆距离和自变量自动刹车等级、温度、跑道状况代码均有线性关系。表7可做类似分析。

4.4  系数分析

表8是在虹桥机场的回归系数。根据表8中数据非标准化系数B的数值可知，逐步回归的过程中先后建立的3个回归模型如下：

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可得在长水机场的回归模型如下：

模型1：y=3 607.575-392.912x

模型2：y=3 943.976-396.199x-82.00x

4.5  描述统计

由表10和表11可知长水机场的平均着陆距离为2 605.65m，虹桥机场的平均着陆距离为2 178.64m，两数值相差较大，所以对与高原机场的着陆距离要尤其注意，防止最后进场或降落阶段发生事故。

5  结论与建议

随着现代航空技术的发展，飞机的可靠性越来越高。但是根据飞机制造厂商的统计，近年来发生的事故和事故征候的主要类型为冲出跑道、偏出跑道，其中大多数发生在湿跑道和污染跑道上的着陆。飞机在湿跑道、污染跑道哈桑运行时可能会出现飞机滑水、飞机的方向控制能力变弱、飞机的刹车效应明显变差。而且在高海拔时问题更为严峻。本文以多元线性回归模型可以简化模型算法，同时对于飞行员和飞行学院可以利用该简化模型对高原机场和非高原机场在着陆距离方面快速地理解重要影响因素及预估。由此提出以下建议：

（1）航空公司在理论训练方面应当针对湿跑道和污染跑道运行中各方面知识要点，修订完善每一种机型的训练大纲，内容包含湿跑道和污染跑道上运行时影响安全操作的各种因素，着陆距离、着陆区域的确定方法、着陆方法、刹车效应、飞机构型、最佳的减速技术、安全余量、着陆偏差的影响（高飘跳、速度大）、减速设备的工作延迟以及其他飞行操纵技术，同时要增加情景意识的训练，要考虑到雨雪天气对滑行道、停机坪等区域刹车效应带来的不利影响等。在实操训练所有的模拟机训练中，应当包含不同气象，不同海拔机场条件下湿跑道和污染跑道起飞着陆训练。

（2）航空公司在针对高原机场与非高原机场两种不同的飞行条件时，应分别对两种机场派遣针对性机组，如高原机场机组人员应取得针对高原机场条件下培训经验以及飞行经验的机组。

参考文献：

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