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轉自：航空制造網；作者：阿拉瑩

在分析航空事故時我們發現，沖出跑道通常被認為是飛機整機損失的頭號原因。這種事故很多都發生在由于污染導致剎車效應降低的跑道。

空客及其子公司NAVBLUE研究出一種新的技術：將飛機作為一種傳感器，來測定跑道的剎車效應，空客還會將此數據分享，使后續到場飛機受益。

沖出跑道及其技術

沖出跑道被列為全球商用飛機三大事故之一。

事故的統計數據顯示，1998年至2017年間，沖出跑道導致35%的整機損失事故，14%致命事故。根據此數據，空客及其他制造商正研究減少沖出跑道事故的技術。

一些產品，如空客的ROPS（Runway Overrun Prevention System跑道沖出預防系統）已經投入使用，并為機組提供了實時能量及著陸性能監控數據。

然而，對于著陸性能計算的有效性來說，精確的跑道狀態信息十分關鍵，從而能夠提高飛行員對跑道表面條件的感知。

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

當前測量道面條件的方法

當前，一般有三種方法用于評估跑道的表面狀態：

跑道污染類型及深度觀察地面摩擦測量飛行員報告的剎車效應

一般來說，第一種跑道污染類型及深度觀察是由機場人員實施的，采用目視觀察與污染點檢查相結合的方式評估跑道狀態。然而，采用這種方法，很難在跑道狀態報告中使用簡練的文字描述整條跑道中不同的表面狀態差異。

此外，在降雨和/或結冰/融冰狀態下，待報告發出時，其中的信息可能已經失去時效性。

地面摩擦測量能夠為跑道具體點的測量提供更加量化的方式。然而，正如NTSB說述，這種方法對于識別跑道表面狀態趨勢十分有效，但是不建議用于預測飛機剎車性能。

這主要由于飛機剎車性能缺乏關聯，以及設備設計和校準的多樣性。

機場運營人負責生成跑道狀態代碼，飛行員負責提供精確的剎車效應報告。實際上，飛行員提供的剎車效應報告在預防飛機沖出跑道中起著十分重要的作用。

剎車效應報告內容包括飛行員對使用機輪剎車時飛行響應狀態的評估。表1列出了此類報告中ICAO，FAA以及EASA規定的術語。

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

這些規則預計到2020年11月，將在全球范圍實施。在這些規則下，飛行員需要在ATC要求時，或當飛行員人為剎車效應小于此前報告情況時，向其報告剎車效應。而ATC則需要將信息傳遞給機場運營人，并根據具體情況，向近進中的其他飛機播報。

這些規則還定義了當跑道狀態惡化到連續收到兩份“Poor（差）”時應采取的行動。在這種情況下，機場需要重新評估跑道狀態。此外，如果收到“Less Than Poor （劣）”剎車效應報告，應關閉跑道直到機場運營人改善了跑道狀態。

因此，這種報告在跑道表面狀態評估及報告程序中發揮著重要作用。

剎車效應報告的難點

飛機減速源于多個力：氣動阻力，由機身特別是導流片產生；反推力，如有；機輪剎車。

一般來說，一份剎車效應報告應該包括機輪剎車的可用情況（抑或沒有）。對于飛行員來說，難點在于實時區分整個減速中哪些部分來源于機輪剎車。而在污染跑道上使用了自動剎車會增加這個難度。自動剎車系統控制減速率，當沒有達到設定減速率時，飛行員能夠發現機輪剎車不足，但是仍然很難確定每個部分為剎車貢獻多少。

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

綜合這些復雜因素，對于飛行員來說做出精確的報告并不容易，而且剎車報告的質量還可能因人而異。為了解決這個問題，提供客觀、標準的剎車效應報告，空客研究出一項技術：使用飛機地面運行測定的數據來確定剎車效應。

使用飛機作為測定道面條件的傳感器

剎車效應計算功能

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

在空客的飛機上實現的這個功能被稱作“剎車效應計算功能”（BACF）。

此功能基本原理為：在著陸之后，使用飛機在減速滑跑過程中測定的數據來確定剎車效應等級。使用飛機性能模型，能夠區別出減速的哪些部分來自于空氣動力、反推力或機輪剎車。

之后，通過將實際剎車性能與不同參考道面條件下的剎車性能進行對比，找到最接近的跑道狀態，從而確定實際道面條件。

此外，在確定跑道狀態后，利用機上導航系統的GPS數據也能夠確定飛機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的多種狀態。

在飛機速度下降至30節以下幾秒鐘后，飛行員可以查看MCDU頁面中的跑道狀態詳細信息（見下圖）。如果飛行員認為跑道較滑，或者與ATS（空中交通服務）所播報的條件不一致時，飛行員可以在適當時機將此頁面信息報告給ATS。

MCDU顯示中BACF跑道狀態數據頁面

NAVBLUE開發的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計算出的數據也會通過ACARS（飛機通訊尋址與報告系統）自動發送至NAVBLUE。

機場及航空公司運營與BACF和NAVBLUE整合示意圖

此項技術與很多手機交通應用軟件相似，將交通數據實時分享給駕駛員從而避免交通擁堵。

空客——NAVBLUE的新技術的目的是為用戶提供實時分享報告的平臺，以此用戶能夠對道面條件趨勢有更好的感知。參與分享的飛機越多，實時道面條件圖就會越準確。

這項服務的用戶能夠查看整個機場的道面條件數據，或者單獨查看某一特定跑道。機場級別的信息會提供機場的狀態，而通過跑道級別的信息，用戶能夠根據不同氣象條件，如風、溫度及濕度等檢查道面條件趨勢。

NAVBLUE的RunwaySense軟件跑道詳情圖示，包括最近著陸飛機提供的跑道狀態信息

研究與測試

BACF技術原型的研究于2015年在空客開始進行。之后，自2017年開始，一直在同個別航空公司一起進行在線測試。

截止到今天，這項功能完成了對超過50,000個航班的監控，也證明了其能夠探測跑道污染并確定道面條件的能力。

其中，在查看歐洲某機場幾架裝備BACF飛機雪天著陸的數據時發現，隨著雪量增大，剎車效應隨之發生變化。

降雪條件下的使用測試闡明了飛機作為跑道狀態傳感器的優點

之后，在大約35分鐘后，四架裝備BACF飛機著陸時，報告“中到差”（RWYCC2）剎車效應。這也說明了使用飛機作為傳感器能夠增加準確性。

在ATC初始播報發出大約40分鐘后，雪量增大。道面條件隨后被五架飛機記錄為“差”（RWYCC1）剎車效應。由此可以看出機場接收實時測定數據對于提高運行安全管理大有裨益。

最初BACF將會首先裝備到A320系列飛機。計劃從2018年9月開始，有6家航空公司率先投入使用。

A330系列將是第二個使用BACF的機型，計劃在2020年進行初始加裝。

在飛機的定義階段，可以選擇此項功能。也可以之后進行加裝——將AOC（航空公司運行中心）應用程序下載至ATSU（空中交通服務單元）。

在2019年，空客將決定是否在A350XWB以及A380機型上使用BACF。

而這項功能將不會在A300/A310飛機上實現。

文章原文來源于外文網站，航空制造網編譯整理