CCAR 25.113條款解析及審查要點研究

張妙嬋 汪發亮

摘要：CCAR 25.113是民用運輸機起飛距離和起飛滑跑距離的適航條款。起飛距離和起飛滑跑距離是反映民用運輸機起飛性能的關鍵因素，其合理制定是保障飛機起飛安全的重要環節。通過開展CCAR 25.113起飛距離和起飛滑跑距離適航條款的研究，本文梳理了條款的發展歷程，解析了條款的技術要求和安全意圖，提出了民用運輸機起飛距離和起飛滑跑距離的符合性方法及審查要點，為民用運輸機起飛距離和起飛滑跑距離的適航審查提供了一定的參考。

關鍵詞：民用運輸機；起飛距離和起飛滑跑距離；審查要點

Keywords：civil transport aircraft；take-off distance and take-off run distance；review key points

0 引言

民用運輸機起飛階段是飛機飛行過程中的關鍵階段，起飛性能是飛機性能的重要組成部分，起飛性能的確定不僅關系到飛機的起飛安全，而且關系到飛機的運行環境包線。在CCAR 25部中與起飛相關的條款包括25.105～25.115共6個條款[1]。起飛距離和起飛滑跑距離作為起飛性能確定的重要環節，在CCAR 25.113條款進行了詳細要求。

1 條款發展歷程

1965年2月，FAA制定了FAR 25部。作為運輸類飛機適航審定標準，25.113（a）條給出了干跑道起飛距離的定義和要求，25.113（b）條給出了干跑道起飛滑跑距離的定義和要求。

1970年，根據FAA頒布的25-23修正案，該條款進行了第1次修訂。本次修訂將25.113（a）（2）和（b）（2）中的“發動機工作”統一更改為“全發工作”，進一步規范了條款用語的準確性。

1998年，根據FAA頒布的25-92修正案，該條款進行了第2次修訂。本次修訂考慮了跑道表面條件的影響，增加了濕跑道起飛距離和起飛滑跑距離的要求，并將濕跑道上的起飛距離末端由高于起飛表面高度35ft（screen height）降低至15ft[2，3]。

2 條款技術要求解析

2.1 條款安全意圖和實質要求

2.1.1 安全意圖

第25.113條的安全意圖是按照申請人制定的起飛操作程序，開展一定數量的特定重量和試驗大氣條件下飛機在干或濕跑道下的起飛試驗，得到飛機在試驗條件下的起飛距離和起飛滑跑距離，并將試驗結果換算至標準大氣條件下。校準起飛性能的計算模型為飛行手冊起飛性能部分提供數據，以確保飛機在不同運行條件下的起飛安全。

2.1.2 實質要求

第25.113條的實質要求可以描述為：

1）在25.113（a）中，要求干跑道條件下的起飛距離為（a）（1）和（a）（2）中距離的較大值。（a）（1）中的距離為臨界發動機失效時的起飛距離，如圖1所示。（a）（2）中的距離為全發工作時的起飛距離，如圖2所示。

2）在25.113（b）中，要求濕跑道條件下的起飛距離為（b）（1）和（b）（2）中距離的較大值。（b）（1）中的距離為25.113（a）確定的起飛距離。（b）（2）中的距離為臨界發動機失效時的濕跑道起飛距離，其示意圖如圖3所示。

3）在25.113（c）中，對于含凈空道的起飛距離允許騰空部分獲得凈空道帶來的收益。對于不包含凈空道條件的起飛距離，起飛滑跑距離等于起飛距離。干跑道條件含凈空道的起飛滑跑距離為圖4和圖5中所示距離的較大者。濕跑道條件含凈空道的起飛滑跑距離應為圖3和圖5中所示距離的較大者。

4）由于可能存在臨界發動機失效情況下的起飛滑跑距離大于起飛距離的情況，或者在全發工作時起飛距離大于起飛滑跑距離，因此必須按照兩種情況來考慮，以較大的為制定依據。

2.2 專用術語、符號解釋

1）凈空道

凈空道[4]（Clearway，CWY）是對稱地位于跑道中心線的延長線上，寬度不小于152m（500ft），從跑道端頭向上延伸的一個斜平面，其坡度不大于 1.25%，沒有任何物體或地形伸出在該斜面上，除了跑道兩側高度不大于0.66m（26ft）的跑道燈，如圖6所示的藍色區域。

2）濕跑道

FAA在AC25-7D中對濕跑道的定義為：跑道是濕透的，但沒有明顯的表面積水。FAA在AC-25-31中對濕跑道的定義為：非干、非污染的道面，且跑道可用長度和寬度范圍內超過25%的面積上有可見潮氣或深度不大于3mm的積水[5，6]；并補充說明：如果跑道滿足此條件，可以忽略表面是否有明水的情況。而CAAC對于運行要求的濕跑道定義與此不同，AC-121-FS-2009-33中對濕跑道的定義為：跑道表面覆蓋有厚度等于或小于3mm（0.118ft）的水，或者當量厚度等于或小于3mm（0.118ft）深的融雪、濕雪、干雪，或者跑道表面有濕氣但并沒有積水[7]。

3）本文中出現的速度V1、VEF、VLOF和V2的定義見CCAR25.107條款。

3 條款符合性方法

25.113條款的驗證一般通過設計說明、分析計算和飛行試驗的方法展開。

3.1 采用設計說明MOC1的方法

設計說明應包括對飛機的最大起飛重量、起飛襟/縫翼構型、臨界發動機、發動機是否具有ATCCS功能；自動順槳功能；申請運行的跑道條件；起飛操作程序以及起飛距離是否包含凈空道等情況進行說明。綜合分析計算和飛行試驗結果，按照CCAR25.113條的要求給出飛機起飛距離和起飛滑跑距離的符合性驗證結果，并說明寫入飛行手冊的起飛距離和起飛滑跑距離的相關內容。

3.2 采用MOC2的方法

3.2.1 開展試驗前的理論分析計算

試驗前的理論分析計算包括：

1）起飛速度的確定

起飛速度是起飛性能計算的核心，CCAR25.107條對各起飛速度（包括VEF、V1、V2MIN、VMU、VR和VLOF）進行了定義。VSR、VMCG和VMCA作為起飛速度的參考速度，與起飛速度存在一定的大小關系。可簡單由圖8來表示。

2）起飛距離的計算

起飛距離的計算可分解為三部分[8]：地面三點滑跑段、抬前輪滑跑段和離地35ft或者15ft（濕跑道）的空中段。不同階段的計算模型有所不同，計算模型應詳細寫入性能數據擴展的相關文件中。

3.2.2 開展飛行試驗后的分析計算

試驗后的計算分析主要包括：

1）通過對試驗數據的分析計算，得出試驗條件下干和濕跑道條件的起飛滑跑距離、起飛距離結果。

2）采用試驗結果校準起飛距離和起飛滑跑距離數據擴展模型。

3）使用校準后的計算模型進行數據擴展，用于為飛行手冊提供依據。

3.3 采用飛行試驗MOC6的方法

3.3.1 試驗項目

本條款驗證主要的試驗項目如下[9]：

1）全發干跑道起飛試驗；

2）臨界發動機停車的干跑道起飛距離試驗；

3）全發濕跑道起飛試驗；

4）臨界發動機停車的濕跑道起飛距離試驗。

起飛距離和起飛滑跑距離可通過正常起飛性能試飛得到，也可以與其他的起飛性能試飛（如 起飛速度、中斷起飛、起飛航跡、第一階段爬升等試飛）結合起來進行。

3.3.2 試驗狀態點的選取

1）應覆蓋飛機整個重量、推重比范圍。

2）試驗機場高度選取應根據飛機的運行機場高度范圍來選取，必須符合AC25-7D中3.1.9對于機場標高海拔高度擴展的要求；申請高原機場運行的飛機還應包含高原機場的試飛狀態點。

3）試驗狀態點應包含臨界發動機失效和全部發動機工作兩種發動機工作條件。

3.3.3 試驗機構型及試驗條件要求

1）試驗時飛機處于臨界重心位置，一般為前重心狀態。

2）試驗時機翼襟翼處于起飛位置。若飛機有多個起飛襟翼構型，則應開展各起飛襟翼構型的試驗。

3）濕跑道條件需滿足2.2節中濕跑道的定義要求。

4）試驗時風速限制為5kn。

3.3.4 試驗關鍵參數

1）飛機高度速度參數：飛行高度、指示速度、動壓、靜壓、總溫、無線電高度、GPS三向速度。

2）飛機位置參數：GPS經度、緯度、光電經緯儀參數。

3）環境參數：風速、風向、場壓和場溫。

4）飛行過載參數：縱向過載、側向過載和法向過載。

5）飛行操縱及姿態：三向操縱位移、俯仰角、滾轉角、偏航角、迎角和側滑角、舵面偏度。

6）飛機構型狀態：飛機重量、重心、襟翼偏度、縫翼偏度、起落架系統（轉彎、剎車、起落架狀態）和空調工作狀態。

7）發動機參數：油門桿位置、發動機轉速、燃油流量、排氣溫度和反推信號。螺旋槳發動機參數還應包括：變距桿位置、螺旋槳扭矩、螺旋槳轉速、順槳信號、反槳信號等。

4 加速—停止距離技術審查要點

4.1 試驗前分析評估和檢查

1）試飛前理論計算和風險評估審查。由于臨界發動機停車條件下的起飛試驗為中高風險試飛科目，試飛前需充分開展理論計算和風險評估審查工作。

2）起飛試驗前的制造符合性檢查。應重點關注飛機的構型、跑道道面條件，發動機功率調定、ATTCS、試驗測量設備和裝置（包括試驗時用于測量跑道氣象條件的設備）等。

3）確認濕跑道條件。試驗前需確認試驗的濕跑道條件是否符合2.2節中濕跑道的定義要求。

4.2 試驗時機上相關系統的狀態

1）為了得到保守的試驗結果，一般在試驗前將工作發動機的起飛功率調至容差下限。

2）試驗時ATTCS正常工作，同時，為了得到保守的結果，試驗時將發動機負載設置為最大功率消耗狀態，如打開空調系統、防冰系統。

3）對于螺旋槳運輸機，臨界發動機停車的起飛試驗允許使用螺旋槳自動順槳功能。

4.3 試驗動作

1）在試驗過程中，不得在飛機速度小于VR時操作抬前輪。

2）在進行臨界發動機失效的起飛試驗時，臨界發動機在VEF停車，隨后飛機加速至V2，在加速至V2的過程中，飛機以不小于VR的速度抬前輪，在飛機到達起飛表面10.7m（35ft）前必須達到V2，且直到高于起飛表面120m（400ft）為止，速度不得小于V2（EASA AMC25.113中要求速度不得小于V2+10kn）。

3）對于渦噴運輸機，如果在確定飛行手冊AFM單發不工作起飛性能時使用了發動機失效期間由瞬時推力帶來的性能收益，應采用切斷供油的方法，完成足夠次數的試驗，并對比發動機慢車油門，確定推力衰減。對于螺旋槳類運輸機，為了確保在臨界發動機突然失效而其螺旋槳處于應處位置的情況下獲得起飛速度和距離，采用切斷供油的方法更為重要。

4）在演示驗證起飛距離時，離地和開始收起落架之間的時間不得小于建立正爬升率指示值所必需的時間再加1s。

4.4 試驗次數

同一跑道、同一起飛重量、同一場高條件下，需開展3～6次起飛試驗。

4.5 系統失效分析

對于螺旋槳類運輸機，應充分論證在飛機起飛過程中螺旋槳自動順槳與發動機組合失效發生的可能性，確保此類組合失效的概率為極不可能（小于10-9/ fh）。對于螺旋槳的失效情況分析，還應充分考慮在失效發動機上正常作用時，不能在工作發動機上自動啟動，應表明其在工作發動機上的非預期啟用概率為極不可能（小于10-9/fh）。但無論發動機的失效概率如何，螺旋槳自動順槳的失效概率都應確保小于10-4/fh。如果未對此進行充分分析和論證，當發生某臺發動機和其螺旋槳自動順槳功能組合失效情況，或者工作發動機發生了誤順槳情況時，可能會導致飛機不能繼續安全飛行。

5 結束語

開展適航規章條款研究是提升適航審定能力的有效途徑，也是中國民航自主適航規章標準體系建設的必經之路。本文通過開展25.113起飛距離和起飛滑跑距離條款相關研究，全面解析了條款的安全意圖和實質要求，總結和提出了條款全面的符合性方法和申請人需要具體開展的符合性驗證工作的內容，重點分析了該條款的技術審查要點，尤其是起飛試驗審查時的技術細節，為民用運輸機起飛距離和起飛滑跑距離的適航審查和申請人的表明符合性工作提供實踐指導。未來，隨著條款研究和型號審查實踐的不斷積累，將逐漸形成條款符合性驗證系統性的指導文件，為我國民航自主適航規章標準體系的建設提供保障。

參考文獻

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[8] 陳迎春，宋文斌，劉洪，等.民用飛機總體設計[M].上海：上海交通大學出版社，2012.

[9] Federal Aviation Administration. AC25-7D Flight test guide for certification of transport category airplanes [S]. U.S：U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration，2018.

作者簡介

張妙嬋，高級工程師，主要從事飛機性能操穩試飛審定研究。

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