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為了讓飛機(jī)不再?zèng)_出跑道，空客研發(fā)出這樣一種新技術(shù)

2022-10-16 17:10| 發(fā)布者: z0106551513 860 2

摘要: 航空維修專業(yè)者，每天和你分享不一樣的飛機(jī)新鮮事！轉(zhuǎn)自：航空制造網(wǎng)；作者：阿拉瑩在分析航空事故時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，沖出跑道通常被認(rèn)為是飛機(jī)整機(jī)損失的頭號(hào)原因。這種事故很多都發(fā)生在由于污染導(dǎo)致剎車效應(yīng)降低的跑道。 ...

航空維修專業(yè)者，每天和你分享不一樣的飛機(jī)新鮮事！

轉(zhuǎn)自：航空制造網(wǎng)；作者：阿拉瑩

在分析航空事故時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，沖出跑道通常被認(rèn)為是飛機(jī)整機(jī)損失的頭號(hào)原因。這種事故很多都發(fā)生在由于污染導(dǎo)致剎車效應(yīng)降低的跑道。

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空客及其子公司NAVBLUE研究出一種新的技術(shù)：將飛機(jī)作為一種傳感器，來測定跑道的剎車效應(yīng)，空客還會(huì)將此數(shù)據(jù)分享，使后續(xù)到場飛機(jī)受益。

沖出跑道及其技術(shù)

沖出跑道被列為全球商用飛機(jī)三大事故之一。

事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1998年至2017年間，沖出跑道導(dǎo)致35%的整機(jī)損失事故，14%致命事故。根據(jù)此數(shù)據(jù)，空客及其他制造商正研究減少?zèng)_出跑道事故的技術(shù)。

一些產(chǎn)品，如空客的ROPS（Runway Overrun Prevention System跑道沖出預(yù)防系統(tǒng)）已經(jīng)投入使用，并為機(jī)組提供了實(shí)時(shí)能量及著陸性能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

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然而，對(duì)于著陸性能計(jì)算的有效性來說，精確的跑道狀態(tài)信息十分關(guān)鍵，從而能夠提高飛行員對(duì)跑道表面條件的感知。

確實(shí)，國家安全機(jī)構(gòu)，包括美國NTSB（國家運(yùn)輸安全委員會(huì)）以及英國AAIB（航空事故調(diào)查局）以明確對(duì)“一種操作可行的飛機(jī)剎車能力/道面條件測量和通信系統(tǒng)”的需求。

當(dāng)前測量道面條件的方法

當(dāng)前，一般有三種方法用于評(píng)估跑道的表面狀態(tài)：

跑道污染類型及深度觀察地面摩擦測量飛行員報(bào)告的剎車效應(yīng)

一般來說，第一種跑道污染類型及深度觀察是由機(jī)場人員實(shí)施的，采用目視觀察與污染點(diǎn)檢查相結(jié)合的方式評(píng)估跑道狀態(tài)。然而，采用這種方法，很難在跑道狀態(tài)報(bào)告中使用簡練的文字描述整條跑道中不同的表面狀態(tài)差異。

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此外，在降雨和/或結(jié)冰/融冰狀態(tài)下，待報(bào)告發(fā)出時(shí)，其中的信息可能已經(jīng)失去時(shí)效性。

地面摩擦測量能夠?yàn)榕艿谰唧w點(diǎn)的測量提供更加量化的方式。然而，正如NTSB說述，這種方法對(duì)于識(shí)別跑道表面狀態(tài)趨勢十分有效，但是不建議用于預(yù)測飛機(jī)剎車性能。

這主要由于飛機(jī)剎車性能缺乏關(guān)聯(lián)，以及設(shè)備設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)的多樣性。

機(jī)場運(yùn)營人負(fù)責(zé)生成跑道狀態(tài)代碼，飛行員負(fù)責(zé)提供精確的剎車效應(yīng)報(bào)告。實(shí)際上，飛行員提供的剎車效應(yīng)報(bào)告在預(yù)防飛機(jī)沖出跑道中起著十分重要的作用。

剎車效應(yīng)報(bào)告內(nèi)容包括飛行員對(duì)使用機(jī)輪剎車時(shí)飛行響應(yīng)狀態(tài)的評(píng)估。表1列出了此類報(bào)告中ICAO，F(xiàn)AA以及EASA規(guī)定的術(shù)語。

表1 污染跑道的跑道表面條件代碼（RWYCC）定義

注：道面條件代碼6指的是在干跑道和未污染跑道上的正常剎車效應(yīng)

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這些規(guī)則預(yù)計(jì)到2020年11月，將在全球范圍實(shí)施。在這些規(guī)則下，飛行員需要在ATC要求時(shí)，或當(dāng)飛行員人為剎車效應(yīng)小于此前報(bào)告情況時(shí)，向其報(bào)告剎車效應(yīng)。而ATC則需要將信息傳遞給機(jī)場運(yùn)營人，并根據(jù)具體情況，向近進(jìn)中的其他飛機(jī)播報(bào)。

這些規(guī)則還定義了當(dāng)跑道狀態(tài)惡化到連續(xù)收到兩份“Poor（差）”時(shí)應(yīng)采取的行動(dòng)。在這種情況下，機(jī)場需要重新評(píng)估跑道狀態(tài)。此外，如果收到“Less Than Poor （劣）”剎車效應(yīng)報(bào)告，應(yīng)關(guān)閉跑道直到機(jī)場運(yùn)營人改善了跑道狀態(tài)。

因此，這種報(bào)告在跑道表面狀態(tài)評(píng)估及報(bào)告程序中發(fā)揮著重要作用。

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剎車效應(yīng)報(bào)告的難點(diǎn)

飛機(jī)減速源于多個(gè)力：氣動(dòng)阻力，由機(jī)身特別是導(dǎo)流片產(chǎn)生；反推力，如有；機(jī)輪剎車。

一般來說，一份剎車效應(yīng)報(bào)告應(yīng)該包括機(jī)輪剎車的可用情況（抑或沒有）。對(duì)于飛行員來說，難點(diǎn)在于實(shí)時(shí)區(qū)分整個(gè)減速中哪些部分來源于機(jī)輪剎車。而在污染跑道上使用了自動(dòng)剎車會(huì)增加這個(gè)難度。自動(dòng)剎車系統(tǒng)控制減速率，當(dāng)沒有達(dá)到設(shè)定減速率時(shí)，飛行員能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)輪剎車不足，但是仍然很難確定每個(gè)部分為剎車貢獻(xiàn)多少。

當(dāng)飛機(jī)減速至較低的速度時(shí)（一般為低于60節(jié)），飛行員通常使用手動(dòng)剎車，在此速度下，氣動(dòng)阻力以及反推力可以忽略。通常在此剖面時(shí)，飛行員能夠通過使用剎車踏板知曉剎車效應(yīng)，更容易“感受到”跑道。

綜合這些復(fù)雜因素，對(duì)于飛行員來說做出精確的報(bào)告并不容易，而且剎車報(bào)告的質(zhì)量還可能因人而異。為了解決這個(gè)問題，提供客觀、標(biāo)準(zhǔn)的剎車效應(yīng)報(bào)告，空客研究出一項(xiàng)技術(shù)：使用飛機(jī)地面運(yùn)行測定的數(shù)據(jù)來確定剎車效應(yīng)。

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使用飛機(jī)作為測定道面條件的傳感器

剎車效應(yīng)計(jì)算功能

空客一直在研究飛機(jī)的一項(xiàng)新的功能來解決NTSB和其他國家安全機(jī)構(gòu)的需求——一種操作可行的飛機(jī)剎車能力/道面條件測量和通信系統(tǒng)。

在空客的飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)的這個(gè)功能被稱作“剎車效應(yīng)計(jì)算功能”（BACF）。

此功能基本原理為：在著陸之后，使用飛機(jī)在減速滑跑過程中測定的數(shù)據(jù)來確定剎車效應(yīng)等級(jí)。使用飛機(jī)性能模型，能夠區(qū)別出減速的哪些部分來自于空氣動(dòng)力、反推力或機(jī)輪剎車。

之后，通過將實(shí)際剎車性能與不同參考道面條件下的剎車性能進(jìn)行對(duì)比，找到最接近的跑道狀態(tài)，從而確定實(shí)際道面條件。

此外，在確定跑道狀態(tài)后，利用機(jī)上導(dǎo)航系統(tǒng)的GPS數(shù)據(jù)也能夠確定飛機(jī)所處的跑道的具體位置。此功能能夠確定跑道上不同位置點(diǎn)的多種狀態(tài)。

在飛機(jī)速度下降至30節(jié)以下幾秒鐘后，飛行員可以查看MCDU頁面中的跑道狀態(tài)詳細(xì)信息（見下圖）。如果飛行員認(rèn)為跑道較滑，或者與ATS（空中交通服務(wù)）所播報(bào)的條件不一致時(shí)，飛行員可以在適當(dāng)時(shí)機(jī)將此頁面信息報(bào)告給ATS。

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MCDU顯示中BACF跑道狀態(tài)數(shù)據(jù)頁面

NAVBLUE開發(fā)的RunwaySense（跑道感知）

如圖所示，除了飛行員能夠通過MCDU查看信息之外，BACF計(jì)算出的數(shù)據(jù)也會(huì)通過ACARS（飛機(jī)通訊尋址與報(bào)告系統(tǒng)）自動(dòng)發(fā)送至NAVBLUE。

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機(jī)場及航空公司運(yùn)營與BACF和NAVBLUE整合示意圖

此項(xiàng)技術(shù)與很多手機(jī)交通應(yīng)用軟件相似，將交通數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分享給駕駛員從而避免交通擁堵。

空客——NAVBLUE的新技術(shù)的目的是為用戶提供實(shí)時(shí)分享報(bào)告的平臺(tái)，以此用戶能夠?qū)Φ烂鏃l件趨勢有更好的感知。參與分享的飛機(jī)越多，實(shí)時(shí)道面條件圖就會(huì)越準(zhǔn)確。

這項(xiàng)服務(wù)的用戶能夠查看整個(gè)機(jī)場的道面條件數(shù)據(jù)，或者單獨(dú)查看某一特定跑道。機(jī)場級(jí)別的信息會(huì)提供機(jī)場的狀態(tài)，而通過跑道級(jí)別的信息，用戶能夠根據(jù)不同氣象條件，如風(fēng)、溫度及濕度等檢查道面條件趨勢。

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