干货！冬季污染跑道运行，你需要知道的是……

原来如此chr6vu 2019-02-14

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2005年12月8日美国西南航空由华盛顿飞往芝加哥中途岛机场的1248航班，B737飞机降落时冲出跑道，撞破围墙，于中央大街和55大道交汇处与两辆轿车相撞，造成汽车中1名6岁男孩死亡，另有11人受伤，其中3人为机上人员。

2019年1月19日下午（当地时间），美联航UA656航班，波音737客机从凤凰城飞往芝加哥。在芝加哥奥黑尔机场降落后冲出跑道，事发时，芝加哥正遭遇暴风雪天气。当地两个国际机场19日取消了1000多架次进出航班。

……

冬季污染跑道运行，一直是民航业界最头疼的问题之一！污染跑道下飞机性能的评估，该何去何从？又如何将风险尽可能降低？机组和地面支持人员又该如何操作？

如果您从事民航相关工作，请停下脚步，花几分钟的时间，我将向您介绍关于污染跑道运行、特别是污染跑道下着陆性能评估相关知识！为安全民航，储备一些应该了解的知识！

一、污染跑道定义

1.潮跑道（DAMP RUNWAY）：

Getting to Grips withCold Weather Operations:

跑道表面不干燥，但跑道表面的水并不使跑道反光时，视为潮的跑道。FAA建议将潮跑道的适用性能考虑为湿跑道。

2.湿跑道(WET RUNWAY)：

Getting to Grips withCold Weather Operations:

跑道表面由于薄层积水引起反光为湿跑道，这层积水未超过3MM（1/8”）,不会产生严重的滑水危险。当跑道上的污染物层很薄，也被认为是湿跑道，而不是污染跑道。

《AC-121-FS-2009-33》：

当跑道表面覆盖有厚度等于或小于3毫米（0.118英寸）的水，或者当量厚度等于或小于3毫米（0.118英寸）深的融雪、湿雪、干雪；或者跑道表面有湿气但并没有积水时，这样的跑道被视为湿跑道。

3.污染跑道(CONTAMINATED RUNWAY)：

《AC-121-FS-2009-33》：

飞机起降需用距离的表面可用部分的长和宽内超过25％的面积（单块或多块区域之和）被超过3毫米（0.118英寸）深的积水，或者被当量厚度超过3毫米（0.118英寸）水深的融雪、湿雪、干雪，或者压紧的雪和冰（包括湿冰）等污染物污染的跑道。如果跑道的重要区域，包括起飞滑跑的高速段或起飞抬轮和离地段的跑道表面被上述污染物覆盖，也应该算作污染跑道。

FAA AC 25-31:

A runway is considered contaminated when more than 25 percent of the runway surface area(within the reported length and the width being used) is covered by frost, ice,and any depth of snow, slush, or water.

EASA CS-25:

A contaminated runway is a runway where more than 25% of therequired field length, within the width being used, is covered by standingwater or slush more than 3·2 mm (0·125 inch) deep, or that has an accumulationof snow or ice. However, in certain other situations it may be appropriate to considerthe runway contaminated. For example, if the section of the runway surface that is covered with standing water or slush is located where rotation and lift-off will occur, or during the high speed part of the take-off roll, the retardation effect will be far more significant than if it were encountered early in thetake-off while at low speed. In this situation, the runway might better beconsidered ‘contaminated’ rather than ‘wet’.

二、污染物类型&性能影响

1.液体污染物（FLUID CONTAMINANTS）：

干雪（DRY SNOW）:用手压实时，一松手不会保持压实的雪，风可以吹起干雪。其密度约为0.2 kg/l (1.7 lb/US Gal)。

湿雪（WET SNOW）:若用手压实，松开时会保持压实，并且能形成雪球的雪，但不会有水被挤出。其密度约为0.4 kg/l (3.35 lb/US Gal)。

积水（STANDINGWATER）:由于大雨和/或跑道排水不充分造成的，其深度大于3MM。

雪浆（SLUSH）:被水浸湿的雪，当用力踩时会溅洒；气温约5℃时会出现，其密度约为0.85 kg/l (7.1lb/US Gal)。

2.固体污染物（HARD CONTAMINANTS）:

压实的雪（COMPACTED SNOW）:机场维护人员使用除雪机将跑道上的雪压实以获得坚硬的道面；（当环境温度低于-15℃时，机场特意将跑道上的雪压实“specially prepared winter runway”;但当环境温度高于-15℃时，已经不再是完全意义上的压实的雪，为了安全运行，此时应该考虑风险裕度。）

霜（FROST）:跑道上冰晶的沉淀物被称为霜，当跑道表面的温度低于冰点，跑道上空气中的湿气直接凝华形成霜；

积冰（冷且干）（ICE (COLD ANDDRY)）:在干且冷的条件下，跑道上形成的积冰。

湿冰（WET ICE）: 当跑道上的冰融化时，或冰上有松散/液体污染物时，被称为“湿冰”。当跑道上有湿冰（湿冰、压实的雪表面有水、冰面上的干雪或湿雪）时，因为跑道道面非常滑，刹车和方向控制较为困难或不能进行刹车和方向控制。

3.液体污染物与固体污染物分别如何影响飞机性能

1）道面上的液体类污染物首先会减小摩擦系数，并且会导致滑水；其次，由于道面上的污染物飞溅在起落架、机身上，或者轮胎排挤前方道面的污染物都会产生额外的阻力。因此，液体污染物将同时影响减速和加速性能。

2）道面上的固体类污染物，仅会降低摩擦系数，从而影响飞机的减速性能。

三、摩擦系数（μ）

飞机地面减速能力，可由四种方式获得：机轮刹车、气动阻力、扰流板和反推。并且，机轮刹车是主要的减速方法。机轮刹车效率主要取决于摩擦系数，摩擦系数是最大减速摩擦力与作用在轮胎上的垂向载荷之比。

reported μ：报告摩擦系数是机场通过测量设备（测量车）测量的值发布一个的摩擦系数；

effective μ：有效摩擦系数（飞机运行时的真正μ），是轮胎和跑道的相互作用的结果，取决于轮胎胎压、轮胎磨损程度、飞机速度、飞机重量、防滞系统。（轮胎速度与防滞性能共同作用于摩擦力，从而改变摩擦系数。）

那么reportedμ和effective μ之间如何进行联系与转化呢？

想要进行将他俩进行关联，有两个主要的问题需要解决：

弄清不同测量设备得到的摩擦系数之间的联系；
测量设备测量得到的摩擦系数和飞机性能之间的联系。

截止目前，全世界范围内，行业内虽然做了很多努力，仍尚未在reported μ和effectiveμ之间建立明确的相关关系，而且，就算是不同的测量设备之间测量的reported μ值，也基本没有定量关系。

因此：仅仅依靠机场公布的reported μ，很难得到污染跑道的实际性能数据。

但是，如果当reportedμ=effective μ时，便可以根据reportedμ得到污染跑道的性能数据。那么，什么时候reported μ=effectiveμ呢？

只有当机场的测量设备在重量、速度、胎压上与实际运行的飞机基本一致时，才有可能达到这么理想的结果。

也就是说，想要精确地评估一架A340以胎压240PSI、着陆重量150000KG、140KT着陆速度着陆时的刹车效果，机场得有一架类似的A340当做测量设备。

空客一直在做把飞机当做测量设备的工作，空客飞机上，可以实现一种叫做BACF (Braking ActionComputation Function)的功能，“an operationally feasible airplane-based braking ability / runway surface condition measurement and communication system”，可以通过当前着陆飞机的相关数据，报告基于飞机的有效刹车效应。详细参见：https://safetyfirst./using-aircraft-as-a-sensor-on-contaminated-runways/

四、目前签派、机组能收到的道面状况报告类型

道面条件的三种报告方式：

1）Contaminant type & depth (污染物类型&深度)

SNOTAM中的F 和G 项分别代表了污染物的类型和深度：

2）Estimatedsurface friction （估算道面摩擦）

IACO提倡减少向机组报告ESF，因为对于大部分污染物来说，地面测量设备的摩擦估计值与飞机性能之间没有建立有意义的相关性。但世界上任有部分地区报告ESF，一般ESF以摩擦系数μ或者GOOD / GOOD TO MEDIUM /MEDIUM / MEDIUM TO POOR / POOR 的形式报告，ICAO 附件14中，关于μ和报告刹车效应（并非实际刹车效应）报告的关系如下：

3） Pilot Reports of Braking Action (PiRep of BA 驾驶员报告刹车效应)

驾驶员报告刹车效应，因地域不同，其使用也千差万别。主要是通过前机落地后向管制单位报告跑道的刹车效应，具有很强的个人主观性。与机组是否熟悉污染跑道运行、熟悉特定的污染物，以及所驾驶的飞机类型以及减速设备的使用等等都有很大关系。同时，刹车效应是轮胎和道面的相互作用，但飞机整体的减速效果是机轮刹车、空气动力阻力、反推等减速设备的共同作用，报告机组很难准确的将机轮刹车效应从整体减速效果中单独提取出来。而且，不同的接地点，意味着使用的跑道部分也不是完全一致，这也会造成报告与实际的偏差。但是，由于是PiRep of BA通常（不总是）能提供动态天气条件下的最新的道面信息，其作用也是不可忽视的。

我们简单了解一下促进污染跑道道面状况评估的历史背景：2005年12月8日美国西南航空由华盛顿飞往芝加哥中途岛机场的1248航班，B737飞机降落时冲出跑道，撞破围墙，于中央大街和55大道交汇处与两辆轿车相撞，造成汽车中1名6岁男孩死亡，另有11人受伤，其中3人为机上人员。

这次事件之后，FAA当局成立了“起降性能评估航空立法委员会”（The Takeoff and Landing Performance Assessment (TALPA) AviationRulemaking Committee (ARC)），旨在改进行业政策、管理冬季运行安全风险。

在主要飞机制造商、航空公司、美国国内及国际管理当局、机场等方面的参与下，经过几年的时间，在污染跑道运行方面有了很大的进步。其中，最重要的研究成果之一，就是全世界机场、航司目前正在使用的用于评估道面状况的一种工具——RCAM(the Runway Condition Assessment Matrix.)

机场报告使用的RCAM版本

机组使用的RCAM版本

需要注意的是，该矩阵仅仅适用于铺筑道面，对于草坪、泥土、砾石甚至水上道面，是不能使用该矩阵的。

另外，RwyCC(道面条件等级代码)仅仅适用于跑道，对于停机坪、滑行道等任何低速的环境，也是不适用的。

如何使用该RCAM？

① 识别跑道上的污染物类型和深度，从左向右使用RCAM（非阴影部分），找到污染物相应的代码；

② 如果没有其他的信息，那么就可以根据①的判断结果发布信息（机场）/计算性能（航司）；

③ 如果有其他额外的信息（阴影部分）：测量得到的道面μ值，那么可以根据μ值对第一步的代码进行升级或者降级。值得注意的是，仅仅只有一种情况下可以进行升级：仅对于一条处理过的积冰跑道（treated ice）（跑道代码1或2），如果跑道每1/3测量得到的μ值均高于0.4（跑道代码5），并且其他所有的观测、判断、设备测量报告结果都显示并能支持该结果，才能将道面状况等级代码升级为“中”（跑道代码3），而且，法规表明，这种升级仅仅能在处理积冰跑道很有经验的机场才可以，比如Scandinavia 和 Alaska。

④ 如果有其他额外的信息（阴影部分）：Vehicle deceleration and directional control或ESF或PiRep of BA，则应该根据这三个参数进行降级，而且这三个参数只能用于降级由污染物类型和深度所确定的跑道状况代码，不能升级。

⑤ 从设计来说，RCAM是不能进行升级的。在很苛刻的条件下，仅仅对于RwyCC 1或0可以升级，其余的RwyCC（2/3/4/5）不可以升级。

⑥ 相对于道面污染物类型&深度来说，摩擦系数、Vehicle deceleration and directional control、ESF、PiRep of BA具有更强的人为主观性（虽然，测量人员会将污染物类型&深度报告的很保守）。

⑦ 因此，空客建议，使用RCAM时，永远不要对由污染物深度和类型决定的跑道代码进行升级！

在空客FCOM/QRH中，RCAM是长这样的：

可以看出，目前FAA公布的机组使用的RCAM版本和空客版本的RCAM，与机场使用版本最大的区别就是对于摩擦系数μ的删减。

对于机组来说，通过道面等级代码，可以迅速对即将使用的跑道建立摩擦效应的心理预期；另外，由于道面等级代码是基于飞机性能的一个参数，而摩擦系数则不是，机组可以通过道面等级代码去实际计算飞机的性能。

那么问题来了，机组/签派员/性能工程师什么时候应该使用这个RCAM呢？

① 起飞前做起飞性能计算是否可以？不可以！

决定起飞性能和着陆性能的参数是不一样的！首先，该RCAM仅能单向输出道面状况代码，用于评估着陆性能，而不能输出污染物类型和深度的逆向运用。而起飞性能的计算需要污染物的类型和深度。其次，对于着陆，一些性能等级是被简化了的：积水和雪浆，仅仅被分类为一个性能等级：2——MEDIUM TO POOR;该分级并未考虑污染物的深度；但是，如前所述，液体污染物的深度对起飞性能会产生不同的影响。

② 放行时计算所需着陆距离可不可以？不可以！

放行时，着陆性能的计算同样需要污染物的类型，而不是道面等级代码。而通过道面等级代码逆向输出污染物类型是对RCAM的错误用法！

③ 着陆前飞行机组/签派评估着陆距离可不可以？可以，而且是唯一可以！

换句话说，该RCAM仅用于着陆距离评估，并且仅仅用于空中着陆距离评估！从它被设计时，就是这么定义的！

五、空客RCAM 使用举例

1）（RCAM降级使用）

ZCZC YUA0714 150559
GG ZJHKOIXX ZJHKOIXX
150558 EUECYIYN
SWUM0368 UMBB 01150600
(SNOWTAM 0368
A) UMBB
B) 01150600 C) 11 F) 4/4/4 G) 10/10/10 H) 1/1/1 L) TOTAL M) 0900 N) 4 R) 4
T) RWY,TWY AND APRON COVERED DRY SNOW DEPTH 10 MM AERODROME CLOSED TILL 0900)
NNNN
本通告中，报告污染物干雪（F项），深度10MM（G项），从左向右使用RCAM，初步确认着陆性能代码3-MEDIUM,；同时，报告ESF为1-POOR（H项）；综合判断，该跑道道面着陆性能等级为1-POOR。

2）(强烈建议不要对特殊情况升级)

报告积冰，摩擦系数0.42。

冰对应的着陆性能代码1-POOR，摩擦系数0.42大于0.4，对应Rwycc为5-GOOD；是否可以将其当做特殊情况，将着陆性能等级代码升级为3-MEDIUM呢？

答案是否定的！前面提过，要进行此特殊情况升级，必须要结合其他的道面状况报告信息，并且针对的是对积冰处理有经验的机场！并且，空客也不建议进行升级运用！因此，该跑道道面着陆性能等级为1-POOR。

3）（RCAM不升级使用）

报告冰上有干雪，刹车效应中。

冰上覆盖干雪，对应着陆等级代码NIL,不建议着陆；报告刹车效应MEDIUM，是否可以升级呢？

不可以！该跑道道面着陆性能无对应等级，不可着陆。

六、关于污染跑道运行的问题思考与建议

1.什么情况下，不可以进行污染跑道运行？

1） AC－121－FS－2009－33（航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定）中明确指出：

“对应刹车效应为“劣”的条件是不安全的，因此，当报告或预期的道面的刹车效应为劣时，禁止在该道面上运行。”

“跑道表面有超过13毫米（0.5英寸）（含）深的积水或当量厚度的其他污染物时禁止起降。”

2)我司飞行运行手册中9.9节明确规定如下:

“禁止机长在刹车性能报告不可靠或摩擦系数为0.3（不含）以下的跑道上起飞和着陆”

就是说，对于我司，当评估后的着陆性能代码为2-MEDIUM TO POOR及以下时，即便空中着陆距离评估可以满足着陆需求，也不可以进行着陆！

2.什么时候应该做空中着陆距离的评估？15%的安全裕度是强制的吗？

AC－121－FS－2009－33中指出：

“多数情况下，由于起飞前的计算准则已经计入了较大的安全余量，所以在到达时的着陆距离能够满足至少15%的安全余量要求。只有在航路飞行中目的地机场的相关条件（例如：道面条件、将要使用的跑道、风、飞机的着陆重量/构形/速度/减速设备等）变差的情况下，或者起飞是基于CCAR-121部195（c）（e）款来实施的前提下，通常就需要采用计算或其他方法来确定实际着陆距离。”

也就是说，并不是每一次着落前都需要进行空中着陆距离评估。如果着陆当前条件（天气、道面、飞机等状况）和放行时的条件基本一致或者有转好，则机组可以不进行空中着陆距离评估。

另外，关于空中着陆距离评估安全裕度方面，FAA、空客、国内三方面的有一定的差异。

FAA和空客建议：评估完空中实际着陆距离以后，非紧急/特殊情况下，应至少再增加15%的安全裕度。但是如果处于紧急情况时，则可以不进行相关裕度的增加。

下图为空客QRH中无故障空中着陆距离评估的流程，其中红色框里:“Airbus recommends a 15% margin. Under exceptional circumstances, theflight crew may disregard this margin.”

但是，根据AC－121－FS－2009－33的明确要求：

“航空公司应为飞行机组提供相关的程序以便其根据到达时的实际条件而不是签派放行时的预报条件来进行着陆性能的评估。这些实际条件包括气象条件（机场气压高度、风向和风速等）、跑道条件、进场速度、飞机重量和构形以及将要使用的减速设备等。根据上述条件得到实际着陆距离后，应该再加上15%的安全余量，并且仍然不大于跑道的可用着陆距离。飞行机组使用上述相关程序进行了着陆距离的评估之后，如果不能保证至少15%的安全余量，就不得进行着陆。”

国内对于15%的安全裕度，没有任何的偏离，任何时候必须满足LD X 1.15≥LDA方可进行着陆。

因此，对于符合CCAR121的运行来说，15%的安全裕度的强制的！

3.签派放行时，可以使用空中着陆距离作为放行依据吗？

依据目前的法规要求来说，是不可以的，任何时候，空中着陆距离都不应该成为签派放行的依据！对于放行时的所需着陆距离和到达时的实际着陆距离，咨询通告中都有明确的规定，二者依据的参数，是完全不一样的。

AC－121－FS－2009－33 6.2.b.(4) 条明确规定了污染跑道放行要求如下：

“在有关的气象报告和预报表明目的地机场跑道在预计着陆时刻可能是污染的时，该目的地机场的有效跑道长度应当至少为以下距离中的较大者：CCAR-121部195条（b）款所要求的跑道长度的115%，以及根据认可的污染跑道实际着陆距离数据确定的着陆距离的115%。否则，该飞机不得起飞。如果上述污染跑道的道面已经进行了特殊处理，而且实际着陆技术证明，对特定型号的飞机，已经批准了某一较短但不小于CCAR-121部195条（b）款要求的着陆距离，并且已经载入飞机飞行手册，则可以按照手册的要求执行。”

简单来说，放行污染跑道的所需着陆距离是：MAX{湿跑道所需着陆距离，1.15×根据认可的污染跑道实际着陆距离数据确定的着陆距离}；

而着陆当前空中着陆距离评估的所需着陆距离是：1.15×污染跑道实际着陆距离

关于评估着陆距离，FAA、AIRBUS、CAAC各自的参数如下：

其中涉及的定义与系数关系，这里不再一一赘述。