A319机型高原机场运行的着陆性能

A319机型高原机场运行的着陆性能
段黄科;张立
【摘要】首先分析了影响高原机场着陆性能的限制因素,通过结合A319机型具体分析了高原机场湿滑道面的着陆性能,得出了高原机场各限制因素对着陆距离的影响程度.通过对到达时着陆性能的评估,发现了在部分因素改变后,高原运行实际着陆距离很容易超出之前评估的所需着陆距离.总结了正确评估着陆距离的方法.
【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》
【年(卷),期】2016(033)002
【总页数】7页(P75-81)
【关键词】高原机场;着陆性能;着陆距离;签派
【作者】段黄科;张立
【作者单位】国航运控中心西南分控中心成都610202;国航运控中心西南分控中心成都610202
【正文语种】中文
【中图分类】V355.2
根据民航局2007年咨询通告“航空承运人高原机场运行管理规定(AC-121-21)，高原机场包括一般高原机场(1 500 m<标高<2 438 m)和高高原机场(标高≥2 438 m)2类，在高高原机场运行的飞机必须进行特殊的高原适航审定[1]。

我国海拔1 500 m以上的高原地区占全国总面积的1/3，其中青藏高原平均海拔超过4 000 m，是全球航空运输运行环境最为恶劣的地区。

目前国内对高原机场运行的性能研究主要有：杨乐就高原机场民用飞机起飞性能关键技术进行了研究，结合高原机场运行环境特点，分析了影响起飞性能的各种因素，并对供氧分析及起飞一发失效应急程序展开相关研究[2]。

段钧剑对高原机场起飞
性能进行了研究，主要将飞机的起飞性能参数与高原机场运行环境之间建立了数量关系，具体分析了性能参数与外界环境的变化关系[3]。

赵炜对高原机场与山区航
线的飞行性能进行了研究，总结了进行高原机场起飞和着陆性能分析时应该注意的问题[4]。

吴劲松在“浅析高原机场及航线的飞机性能管理”中提供了高原机场及
航线的飞机性能研究方法和管理策略[5]。

但是以上研究都侧重在起飞性能分析和
单发飘降和供氧方面，对飞机的着陆性能研究不够充分，对高原机场污染道面运行的风险未展开论述。

2006年8月27日，某航空公司B757飞机执行成都-九寨航班，到达九寨机场进近时，天气为小雨，湿跑道，风090/3Kts，能见度5公里，在九寨机场着陆滑跑过程中偏出跑道。

2009年7月24日，一架B737-700飞机
执行昆明至丽江航班任务，丽江机场有小到中阵雨，在仪表进近过程中，短五边顺风瞬间加大，跑道湿滑，导致着陆滑跑过程中，飞机前轮越过跑道端线7.48米，
进入停止道[6]。

从以上事件分析可以看出，高原、特殊机场运行过程中出现不安
全事件多发生在顺风与湿跑道条件下。

本文结合目前高原运行广泛使用的A319高原性能飞机，研究高原运行的着陆性能，为提高高原着陆安全水平提供了理论支持。

我国高原机场多位于欠发达地区，在机场建设初期，由于受技术、资金和地形的限制，建设的跑道长度较短，机场净空差，绝大多数高原机场被列入特殊机场[7]，
飞行难度大，运行保障要求高，对飞机性能有更高要求。

1.1 飞机的着陆距离显著增加
在高原机场运行，相同的着陆重量，飞机的真空速要比平原机场大得多，如邦达机场(标高4 334米)17 ℃的条件下140 KT的表速对应的真空速为183 KT，发动机的推力明显减小，飞机加、减速变慢，这2个不利因素的叠加使飞机在高原机场
着陆距离显著增加。

1.2 飞机进近爬升和越障能力下降
由于高原机场空气密度小，发动机推力减小明显，同时空气密度小，飞机翼面的空气动力性能变差，飞机的爬升和越障能力变差。

而且高原机场本身净空差，超高障碍物多，在一发失效时，这种影响更加突出[6]，如图1所示。

为满足进近爬升最低2.1%的梯度要求，在20 ℃的外界温度条件下，飞机在上海(海平面)的最大落地性能限重为73.4吨；而在稻城机场(标高14 472)的进近爬升
性能限重为53.7吨，只相当于海平面机场的73%。

为了确保飞机在高原机场的安全运行，航空公司应该使用空客性能软件PEP对特
殊高原机场进行着陆性能分析，制作不同跑道的着陆分析表供放行人员使用，签派放行人员应根据当日实际的风、温度和跑道状况，采用最不利的跑道污染物预报进行综合分析判断，谨慎进行放行前着陆距离评估。

确保飞机着陆重量满足性能要求。

下面以九寨机场为例，分析最大着陆重量的确定。

九寨机场气象报文如下：
ZUJZ SA
2015/08/01 08:00
SACI66 ZUJZ 010000
METAR ZUJZ 010000Z 00000MPS 7000 SHRA FEW003 BKN026 10/08
Q1013 NOSIG=
2015/08/01 07:00
SACI66 ZUJZ 312300
METAR ZUJZ 312300Z VRB01MPS 8000 -RA FEW003 BKN023 09/08 Q1013 NOSIG=
ZUJZ FC
2015/08/01 06:32
FCCI66 ZUJZ 312232
TAF ZUJZ 312232Z 010009 VRB01MPS 7000 -RA FEW006 BKN033
TX21/07Z TN10/00Z=
当日航班业载为11919 kg,飞机从广州飞往九寨黄龙机场。

因受航行通告影响，九寨机场限制加油，需带下段JZH-CTU油量，该航班飞行计划如下：AIRCRAFT PERFORMANCE ALL STRUCTURE LIMITED WEIGHTS IN KGS: MTAXIW 070400 MTOW 070000 MLDW 062500 MZFW 058500 OEW 042101
TAXIWT 66798 BRWT 66548 LDGWT 60460 ZFWT 54020 PLD 11919
FLT RELEASE CCA 4394 ZGGG/ZUJZ 01AUG15
FUEL TIME CORR BRWT LDGWT ZFWT REGN
DEST ZUJZ 6088 02.14…66548 60460 54020 B6044
TOTAL 12778 04.45
通过计算，该航班起飞油量12 778 kg,最大着陆重量为60 460 kg,由于九黄机场预报有雨，通过场道人员观测，证实跑道有积水(积水是由于大量降雨和/或跑道排水不畅而导致跑道表面积水的深度超过 3 mm)。

考虑静风因素，飞机预达时刻大气温度15度，查落地性能分析表(见图2)，得最大落地重量58吨。

由于60 460>58 000，为确保满足落地限重，飞机需要减载60 460-58 000=2 460 kg。

从图2中，我们还可以得出：温度、风和跑道道面污染情况对着陆性能的巨大影响。

跑道污染、湿滑将减低机轮刹车力量，对着陆的影响主要是增长着陆距离。

在实际运行中，仅满足实际着陆距离不大于可用着陆距离是远远不够的，因为没有任何安全裕度。

规章提出了所需着陆距离RLD的概念。

规章规定：人工着陆干跑道所需着陆距离为实际着陆距离除以0.6[8]，即RLD干=ALD干
/0.6=1.667×ALD干，如图2九寨干跑道15 ℃，静风的所需着陆距离为
1.667×1 181 M=1 968 M。

如果道面为湿跑道(既非干跑道也非污染跑道，下雨
但没有明显积水，道面潮湿有反光，积水或相当的物质深度为3毫米[含]以下时，称为湿跑道)，所需着陆距离必须至少是干跑道所需距离的115%，即RLD湿
=1.15×RLD干=1.15×1.667×ALD干，如图2九寨湿跑道15 ℃，静风时的湿跑
道所需着陆距离为1.15×1.667×1 181 M=2 263 M。

对于JAR-OPS运营人，如果道面被污染，所需着陆距离必须至少是湿跑道所需着陆距离和按照批准的污染跑道着陆距离数据确定的着陆距离的115%，这两个距离的较长者[8]，即RLD污染=MAX(1.15×ALD污染;RLD湿)。

为了具体分析各因素对高原机场的性能影响，可以通过FOCM，简要计算污染跑
道RLD。

考虑九寨20号跑道10 kt的顺风，RLD(积水/58T,11 311 ft,VLS，10 kt顺风，
所有反推)=2 010+150×11.3+390×2-120×2=2 010+1 695+780-240=4 245米。

而A319海平面机场干跑道58吨、静风的RLD=1 390米。

污染跑道增加RLD(2 010-1 390)/1 390=45%；高海拔跑道增加RLD(150×11.3)/1 390=122%；污染道面顺风10 kt增加RLD(390×2)/1 390=56%；总的所需着陆距离增加
RLD(4245-1390)/1390=205%。

可见高海拔对跑道RLD的增加最为显著，在顺风条件污染道面着陆需要海平面干
跑道着陆3倍的距离，这就是高原机场飞机容易冲出跑道的直接原因。

在签派放行时，必须满足所需着陆距离不大于可用着陆距离。

若道面有大于2～3
毫米水层，可能出现“机轮飘浮”现象，刹车效能降低，甚至制动失效。

现代飞机上使用了各种各样的制动装置，其中反推和扰流板是最主要的减速手段。

放行前若知道飞机系统有故障，要影响着陆距离，这时的可用跑道长度必须至少等于有故障时的所需着陆距离，即无故障时的所需着陆距离乘以飞行手册或主最低设备清单中
的系数。

例如起飞前发现扰流板1不工作，查该机型MMEL27-64-02A,规定当扰流板1或3不工作，着陆距离增加10%[10]，即必须满足可用着陆距离不小于无
故障RLD×110%。

因受降水量、气温、跑道的使用情况和污染物的处理等因素影响，跑道的道面条件可能会在非常短的时间内就明显地变差或好转[11]，甚至与上一份报告的情况大为不同。

机组需要利用当时最新的信息，使用适用的最不利的可靠刹车效应报告，或者预期最坏的跑道或跑道部分道面条件，在着陆前进行实际着陆性能的评估。

进行评估的位置不得晚于仪表进近程序的起始点或目视进近起落航线的加入点[8]。

飞行机组应根据到达时的实际条件进行着陆性能评估。

这些实际条件包括气象条件(机场气压高度、温度、风向和风速等)、跑道条件、进场速度、飞机重量、构型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。

如不能保障15%的安全余量，就不得进行着陆。

例如九寨机场飞机到达时实况如下：
ZUJZ SA
2015/08/01 09:00
SACI66 ZUJZ 010100
METAR ZUJZ 010100Z 20002MPS 7000-RA FEW005 BKN026 14/08 Q1013 NOSIG=
机组决定使用20号逆风落地，跑道无积水，预计LW为58 T，湿跑道，进近速度=VLS，所有反推工作。

首先确定着陆跑道刹车效应，使用着陆跑道状况评估矩阵表RCAM，判断湿跑道
报告的刹车效应为好。

然后确定相应道面的实际着陆距离选用图4。

[12]
OAT为14 ℃；ISA条件T标准=14 ℃-(2 ℃/1 000 ft)×11 300 ft=-7.6 ℃；ISA 偏差=T实际-T标准=14 ℃-7.6 ℃=21.6 ℃，表示为：ISA+21.6 ℃。

由图2可知
跑道坡度为-0.5%。

实际着陆距离ALD(湿/58T,11 311 ft,VLS，无风，-0.5，所有反推)=1 480-
20×5+11.3×70+70×2.16+60×0.5-40×2=2 272米，再加上15%的安全余量ALD×115%=2 613米，小于3 168的跑道可用距离，飞机可以落地。

但是此时
的ALD距离2 272已大于着陆限重分析表(见图2)中湿跑道所需着陆距离2 263米。

着陆性能评估可以采用根据FCOM等相关手册图表内容进行计算的方式，也可以利用着陆限重分析表进行评估；着陆距离评估完成后，如果在着陆以前相关条件发生了变化，飞行机组需要考虑继续着陆是否更安全，或者再次计算着陆距离，并且制定并在复飞或中断着陆时执行备用方案。

例如在着陆前，收到雨势突然加大，跑道积水4 mm，使用着陆跑道状况评估矩阵表RCAM见图5，因积水大于
3 mm小于12.7 mm判断积水跑道的刹车效应为中至差。

然后确定相应道面的实际着陆距离选用图6[12]。

全构型实际着陆距离ALD(积水/58T,11 311 ft,VLS，无风，所有反推)=1 970-
20×5+11.3×110+90×2.16+160×0.5-110×2=3 167米;再加上15%的安全余量ALD×115%=3 643米，大于3 168的跑道可用距离，飞机不可以落地。

上面的
分析说明，低海拔机场如果以湿跑道所需着陆距离做基准，与不同道面情况下的实际着陆距离相比较，对干跑道或刹车效果“好”的滑跑道，在施加最大人工刹车时实际着陆距离有比较大的裕度，机组可以不进行评估；而对于高原机场在刹车效果为“好”时实际着陆距离就超过了湿跑道所需着陆距离，即:如果按湿跑道确定了
最大允许着陆重量，在着陆时如果跑道稍微变滑或刹车效果变差，就可能冲出跑道。

所以在高原机场运行，要把湿跑道当成一般机场的污染跑道来对待，禁止机组在高原机场污染道面条件下着陆。

尽管在放行前已按飞行手册或最低设备清单MMEL对着陆性能进行了分析，在确
定最大允许着陆重量时己经留有一定裕度，但如果在飞行中出现了系统故障，或者
机组希望选择自动刹车(放行前确定最大允许着陆重量时按使用最大人工刹车计算)，此时就需按当时飞机的实际情况确定选用构型的实际着陆距离。

当飞行中飞机系统失效，并且影响着陆性能，需要考虑的跑道长度是未失效实际着陆距离乘以失效着陆距离系数，此系数在FCOM和QRH中给出。

只要可用着陆
距离=无故障的实际着陆距离×FCOM3.02.80和QRH中给出的系数即可着陆。

与放行前不同，此时所需着陆距离的概念不再适用。

例如，飞机到达九寨机场时，1号和2号扰流板发生故障，采用构型3，使用着陆跑道状况评估矩阵表RCAM，判断出湿跑道报告的刹车效应为好(见图7)。

2个扰流板故障实际着陆距离ALD(58T,11 311 ft,VLS，无风，所有反推)=1 820-10×5+11.3×100+90×2.16+100×0.5-90×2=2 964米，超过湿跑道所需着陆距离(RLD=2 263米)。

ALD×115%=3 409米大于可用跑道长度3 168米，飞机不
能落地。

在一般机场大多数非正常着陆构型，增加的实际着陆距离不超过正常构型所需着陆距离。

然而，对于高原机场可迅速导致超过。

如果可能，应避免任何影响刹车能力的失效(扰流板，反喷)与下坡、顺风、进近速度增加、湿滑道面等因素在着陆时同时发生，或针对预期着陆距离仔细检查可用跑道长度，重点是对高度的修正。

从运行控制的角度出发，高原机场航班少，机务维修能力不足，带故障飞机如在高原落地，除考虑着陆性能外，还要考虑故障情况对起飞性能的影响，避免出现航班不能满足起飞性能而长时间延误。

同时监控飞机是否通过航路关键点[13](一发失
效飘降和供氧)，当性能不满足要求时，确保飞机能飞往非高原机场备降。

由于高
原航线可选备降场少，保障能力有限，比如不能加油或不能除冰等，运行控制人员在监控飞机时必须就油量、天气、飞机状况等情况给予综合考虑，如失效部件引起燃油损耗增大或最小进近速度VAPP的增加，都将影响着陆距离。

要确定进近速
度VAPP,需要使用QRH有失效的进近速度表；VAPP=VREF+ΔVREF+APPR
COR而影响到着陆距离的是进近速度修正APPR COR项(见图8)。

例如九寨机场着陆天气特选报如下：
ZUJZ SP
2015/08/01 09:15
SPCI66 ZUJZ 010115
METAR ZUJZ 010115Z 20006MPS 7000 -SHRA FEW010 BKN026 14/08
Q1013 NOSIG=.
·Wind / OAT:12 kt 顶风/ 14 ℃
·Estimated Landing Weight:58 吨
·Autothrust:ON
·In-Flight Failure:1号和2号扰流板发生故障
由图7可知，2个扰流板故障ΔVREF=10，APPR COR为使用自动推力(5kt)、积冰条件(0)和1/3顶风分量(4 kt)的最大值5 kt。

该例APPR COR为5 kt大于1/3顶风分量(4 kt)，需要修正使用速度(见图7)。

1号和2号扰流板发生故障后实际着陆距离ALD(58T,11 311 ft,VLS+5，顶风，所有反推)=1 820-
10×5+11.3×100+90×2.16+160+100×0.5-90×2=3 124米。

高原机场海拔高，由于高空风通常很大，接近地面的空气因太阳照射导致向阳和背阴方向的受热不均匀，加上地形对风的阻挡、加速，使高原机场经常出现大风，风速、风向变化也很大，极易形成乱流、颠簸和风切变[14]。

如果机组决定增加进近速度(如侧风或阵
风比较大的情况下)，则要考虑速度修正一栏修正着陆距离，最大增加至VLS+15 kt。

当侧风或阵侧风超过20 kt时，VAPP最小为VLS+5节，以提高飞机应对乱
流的能力。

我国高原地区面积大、地形复杂、气候多变，对飞机的着陆性能分析提出了很高的要求，飞行机组应理解和掌握相关条件对着陆距离的影响：对于高原机场，每高于
海平面1 000英尺，着陆增加约3%；每10节顺风着陆距离增加19%(干)和23%(湿)，进近速度每增加5节(无影响着陆性能实效)着陆距离增加8%(所有跑道条件)。

高原机场跑道可用裕度本来就小，任何影响刹车能力(扰流板、反喷、液压)的失效都可能导致飞机冲出跑道，尤其是当与顺风、下坡度、高温和道面湿滑等增加着陆距离的条件同时存在时，增加后的实际着陆距离往往超过签派放行时评估的所需着陆距离。

高原机场运行，航空公司应强化飞行员的复飞和备降意识，避免不稳定进近和着陆，在湿跑道或污染跑道上着陆时尤为重要。

此外还应积极使用所需导航性能(RNP)、连续下降最后进近(CDFA)等技术，尽可能避免飞机大下滑角进近、顺风着陆或目视盘旋着陆。

本文将高原的客观因素与飞机着陆涉及的性能参数结合起来进行分析，解决了高原机场飞机在着陆过程中所面临的安全问题。

【相关文献】
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