基于波音737高原機場與非高原機場的復雜道面性能分析Performance Analysis of Complex Pavement Based on Boeing 737 High Altitude Airport and Non-high Altitude Airport

代小鈺　楊緒彪

摘? 要：中國民用航空局（CAAC）于2021年11月17日下發了新的咨詢通告《航空承運人濕跑道和污染跑道運行管理規定》（AC-121-FS-33R1）。新的咨詢通告更為詳細的給出了飛機在相應的干跑道、濕跑道、濕滑跑道和污染跑道上飛機起飛和著陸要求。文章結合飛機波音737機型在高原和非高原兩種機場復雜道面的情況下，法規對波音737飛機在著陸階段安全運行進行性能分析。

關鍵詞：著陸性能；高原機場；非高原機場；濕跑道；污染跑道；跑道狀況代碼

中圖分類號：F560? ? 文獻標志碼：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

在飛機的起飛運行階段和著陸運行階段，飛機有很大的概率在復雜的高原和非高原機場的濕跑道、濕滑跑道和污染跑道上進行日常的航班運行。我國首次于2009年下發了《航空承運人濕跑道和污染跑道運行管理規定》（AC-121-FS-2009-33），并且于2021年根據民航安全運輸的發展需求，于2021年下發新的更為詳細和具體規范的咨詢通告《航空承運人濕跑道和污染跑道運行管理規定》（ＡＣ－１２１－ＦＳ－３３Ｒ１）。波音公司最經典飛機B737系列憑借自身優異的飛機性能和適航條件成為世界上最受歡迎的支線主力飛機之一，并在國內外市場取得了舉足輕重地位。數據來源于《從統計看民航2020》2019年末我國的民用飛機的期末架數總共為6 525架，其中B737系列飛機的架數為1 509架，占比多達23%。由于我國幅員遼闊，地形復雜，鑒于B737的廣泛使用，對于B737在不同道面情況下的性能表現分析尤為重要。本文以上海虹橋機場和昆明長水機場為非高原及高原機場的代表，進行基于波音737非高原機場與高原機場的復雜道面性能分析研究。

1? 相關概念

根據咨詢通告《航空承運人濕跑道和污染跑道運行管理規定》（ＡＣ－１２１－ＦＳ－３３Ｒ１）中有關復雜道面主要指濕跑道、污染跑道。以下為各種跑道、所需著陸距離以及可用著陸距離的相關定義：

干跑道：跑道正在或計劃使用的長度和寬度范圍內的表面區域內，其表面無可見濕氣且未被壓實的雪、干雪、濕雪、雪漿、霜、冰和積水等污染物污染。

濕跑道：跑道正在或計劃使用的長度和寬度范圍內的表面區域內，覆蓋有任何明顯的濕氣或不超過３毫米深的水。

濕滑跑道：濕跑道，而且其相當一部分的跑道表面摩阻特性確定為已經降級。

污染跑道：跑道正在或計劃使用的長度和寬度范圍內的表面區域，有很大一部分（不管是否為孤立區域）都覆蓋有壓實的雪、干雪、濕雪、雪漿、霜、冰和積水等一種或多種污染物。

所需著陸距離（RLD）：在CCAR-25部中第125條所要求的審定著陸距離基礎上，再加上適用的運行規章所定義的飛行前的計劃安全余量所得到的著陸距離（例如，干跑道條件下，CCAR-121部第195條中關于渦輪發動機驅動的飛機放行所要求的所需著陸距離為審定著陸距離除以0.6）。

可用著陸距離（LDA）：公布的跑道可用著陸距離。該距離可能會比跑道的總長度更短，例如跑道入口內移這種情況。

跑道狀況代碼（RWYCC）：用來描述跑道表面狀況的數字，可以直接表示道面狀況對航空器滑跑性能（主要指著陸滑跑性能）的影響。具體如表1所示：

2? B737飛機簡介

機型參數中羅列出了B737飛機著陸所需跑道長度（最大著陸重量），起飛動力，飛機重量，輪胎使用，起降風力，飛機襟翼使用，飛機在濕跑道或污染跑道起降及飛機起落對于機場和跑道的限制等要求。預設外界溫度，飛機的襟翼位置，跑道風況等方面保持恒定條件，對飛機干跑道，濕跑道，濕滑跑道及污染跑道等不同道面的起飛和著陸性能進行數據對比分析。B737運行速度限制數據和結構數據限制如表2、表3所示。

3? 多元回歸模型

多元線性回歸是統計分析中重要且常用的方法，本文依上海虹橋機場和昆明長水機場為代表來進行分析高原和非高原兩種狀況下的飛機著陸性能。根據影響飛機性能的因素，選取具有代表性的變量，

跑道狀況代碼（RWYCC）x、風速（kt）x、溫度（℃）x、重量（kg）x、自動剎車等級x，著陸距離（m）y為因變量進行多元線性回歸建模分析。多元線性回歸的數學模型：設y為因變量與自變量x，x，x，x，x，多元線性回歸模型為：y=β+βx+βx+βx+βx+βx+ε。

其中：β為回歸常數，β， β，β，β，β，β，β，β，β，β為回歸系數；ε為隨機誤差，一般定為零。

4? 復雜道面下的著陸性能分析

2021年，波音公司發布一份對全球商用噴氣式飛機事故發生情況的統計報告。該報告顯示，2011年至2020年間，全球只有13%的致命商業事故發生在巡航階段，超過50%的致命事故發生最后進場或降落階段。本文算例分析：

以不同跑道道面為例，采用波音公司OPT軟件計算出B737-700的著陸數據。以跑道入口速度為VREF，著陸襟翼30°，空調自動，防冰關，地面擾流片自動，防滯系統正常，采用自動剎車、人工著陸，APU OFF，復飛推力基準的情況進行計算。在非高原機場—虹橋機場進行80個樣本，高原機場—長水機場20個樣本用來對模型檢驗分析。

4.1? P-P圖

P-P圖是根據變量的累積比例與指定分布的累積比例之間的關系所繪制的圖形。通過P-P圖可以檢驗數據是否符合指定的分布。當數據符合指定分布時，P-P圖中各點近似呈一條直線。如圖1和圖2可知多元線性回歸模型可以用來檢驗分析復雜道面下的飛機的著陸性能。

4.2? 模型摘要

決定系數（Coefficient of Determination，R方）是反映模型擬合優度的重要的統計量，為回歸平方和與總平方和之比。R方取值在0到1之間，且無單位，其數值大小反映了回歸貢獻的相對程度，即在因變量Y的總變異中回歸關系所能解釋的百分比。R是最常用于評價回歸模型優劣程度的指標，R方越大（接近于1），所擬合的回歸方程越優。如表4可知在虹橋機場時，模型3的R方=0.862，所以模型3具有比較好的擬合優度。如表5可知在長水機場時，模型3的R方=0.837，所以在長水機場的模型2也具有比較好的擬合優度。

4.3? 方差分析

如表6給出了三個模型方差的分析結果，三個模型的顯著性均小于0.05，可以認為在虹橋機場時，如模型1：因變量著陸距離和自變量自動剎車等級；模型2：著陸距離和自變量自動剎車等級、溫度；模型3；著陸距離和自變量自動剎車等級、溫度、跑道狀況代碼均有線性關系。表7可做類似分析。

4.4? 系數分析

表8是在虹橋機場的回歸系數。根據表8中數據非標準化系數B的數值可知，逐步回歸的過程中先后建立的3個回歸模型如下：

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可得在長水機場的回歸模型如下：

模型1：y=3 607.575-392.912x

模型2：y=3 943.976-396.199x-82.00x

4.5? 描述統計

由表10和表11可知長水機場的平均著陸距離為2 605.65m，虹橋機場的平均著陸距離為2 178.64m，兩數值相差較大，所以對與高原機場的著陸距離要尤其注意，防止最后進場或降落階段發生事故。

5? 結論與建議

隨著現代航空技術的發展，飛機的可靠性越來越高。但是根據飛機制造廠商的統計，近年來發生的事故和事故征候的主要類型為沖出跑道、偏出跑道，其中大多數發生在濕跑道和污染跑道上的著陸。飛機在濕跑道、污染跑道哈桑運行時可能會出現飛機滑水、飛機的方向控制能力變弱、飛機的剎車效應明顯變差。而且在高海拔時問題更為嚴峻。本文以多元線性回歸模型可以簡化模型算法，同時對于飛行員和飛行學院可以利用該簡化模型對高原機場和非高原機場在著陸距離方面快速地理解重要影響因素及預估。由此提出以下建議：

（1）航空公司在理論訓練方面應當針對濕跑道和污染跑道運行中各方面知識要點，修訂完善每一種機型的訓練大綱，內容包含濕跑道和污染跑道上運行時影響安全操作的各種因素，著陸距離、著陸區域的確定方法、著陸方法、剎車效應、飛機構型、最佳的減速技術、安全余量、著陸偏差的影響（高飄跳、速度大）、減速設備的工作延遲以及其他飛行操縱技術，同時要增加情景意識的訓練，要考慮到雨雪天氣對滑行道、停機坪等區域剎車效應帶來的不利影響等。在實操訓練所有的模擬機訓練中，應當包含不同氣象，不同海拔機場條件下濕跑道和污染跑道起飛著陸訓練。

（2）航空公司在針對高原機場與非高原機場兩種不同的飛行條件時，應分別對兩種機場派遣針對性機組，如高原機場機組人員應取得針對高原機場條件下培訓經驗以及飛行經驗的機組。

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