苏晓雯 宋晓旭 吴晓萍
(中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089)
谈民机试验场飞行区规划研究
苏晓雯 宋晓旭 吴晓萍
(中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089)
通过对民机试验场专用试验跑道、滑行道系统和停机坪等的设计分析，提炼了其与运营机场的不同之处，并从科学化、合理化、全过程发展的角度，提出了民机试验场飞行区规划的发展对策，从而实现试验和运输的发展要求。
机场，规划，试验跑道，特殊性
1 现状及发展需求
目前，我国在民机的探索研究试飞和演示验证试飞领域处于起步阶段，民机试飞总体上处于发展初期。伴随着航空科技和民机产业的发展，以及系统的复杂化，军机和民机试飞都存在独有的特殊性，专业化分工越来越细，飞行试验将会逐步分离。航空发达国家都建立了民机试验场，承担综合性、战略性、基础性、前瞻性的民机研究任务，开展新机研制试飞和合格审定试飞。借鉴国外经验，建成以国家民机试飞基地为龙头，带动和辐射相关试飞站的发展，形成分工合理、各有侧重、优势互补、统一有序的民机试飞资源体系。促进民机事业快速发展，建设专用的民机试验场是必要的。
2 民机试验场飞行区规划的原则
民机试验场不同于一般的运营机场，具有很强的特殊性，需要结合实际试飞需要合理的规划。民机试验场规划不仅满足国际民用航空公约附件十四的要求，还应该满足民机试验的特殊要求。
2.1 民用机场飞行区规划要求
1)规划必须结合地貌、周围环境、土地使用及远期航空业务量预测的要求进行；2)确定机场的容量，合理规划跑道的数量及方位;3)规划应满足使用的飞机运行特性、尺寸、重量以及风力负载、净空条件及机型组合和运行架次的要求。
2.2 民机试验场飞行区规划的特殊要求
民机试验是指在规定的特殊试验环境条件下，开展飞行试验和地面试验，以验证考核民用飞机、直升机、发动机、机载系统和设备的功能与性能、安全性、可靠性及保障性等特性是否满足研制标准和适航规章要求。
1)民机试验场飞行区规划应满足全国民用航空科研试飞、产品研制试飞与适航试飞需求；2)试验跑道不仅满足民航标准，即满足大型客机和运输机起降要求，还应该满足地面最小操纵速度试验、刹车试验、发动机溅水试验和起落架试验等要求；3)飞行安全是科研试飞的重中之重，规划应为保障飞行安全创造良好条件。
3 民机试验场的飞行区规划
民机试验场的规划设计区别于其他机场设计，它有特殊的规律，考虑到民机试飞任务量大的特点以及民机试飞过程中很多的试验项目需要在跑道上进行，试验跑道主要满足试飞需要，为各类民用飞机进行研发试飞和适航取证。
3.1 试验跑道的规划
3.1.1 跑道长度的设计
跑道的长度应满足使用该跑道的主要设计机型的运行要求，根据主要涉及机型的性能，选择最长的跑道长度。飞机对跑道长度的要求包括飞机正常起飞滑跑过程Lq(如图1所示)、着陆滑跑过程Ll(如图2所示)、飞机滑跑过程以及中断起飞滑跑过程Lg，同时必须满足飞机对跑道长度的基本要求。在设计跑道长度时，最后的跑道长度应满足各种情况的最大值，以满足飞行安全的需要，即L=max(Lq,Ll，Lg)。
在实际设计跑道长度时，对跑道长度设计还有一些具体要求，跑道长度要保证有关飞机的安全。民机的安全要求性更高。对于跑道长度设计，它不但要满足飞机对跑道长度的基本要求，而且还要满足飞机在起飞滑跑过程中有一台发动机出现故障时能够安全地继续起飞或中断起飞的特殊要求。
1)正常起飞要求:
La=Ka(Sa+C·Sh)。
其中，La为飞机在全部发动机正常工作情况下能够安全起飞所需跑道长度；Sa为飞机在全部发动机正常工作情况下的起飞地面滑跑距离；Sh为飞机从离地点爬升至安全高度10.7 m(35 ft)所对应的水平距离；C为起始上升距离的折减系数，英国取C=1/3，美国取C=1/2；Ka为考虑飞行员驾驶误差而采用的安全系数，通常取1.15(见图1，图3)。
2)正常着陆要求：
Lb=Kb·Sb。
其中,Lb为保障飞机安全着陆所需跑道长度；Sb为飞机的着陆距离，即从飞机在一定的高度(英国为30 ft，美国为50 ft)，以一定的速度进入跑道端算起，直至飞机停住的距离；Kb为考虑飞行员着陆驾驶有误差而采用的安全系数，英国为1.08，美国为1.67(见图2，图4)。
3)一发失效情况下能够安全地继续起飞或中断起飞的要求。
Lc=Sc+C·Sjh。
其中，Lc,Sc,Sjh分别为保证飞机在起飞滑跑过程中有一台发动机在决断速度V1B之前2 s～3 s时出现故障的不利情况下能够安全地继续起飞所需的跑道长度、起飞滑跑距离、起始上升距离。
4)保证安全中断起飞对跑道长度的要求。
Ld=Sd-l0。
其中，Ld为保证飞机在起飞滑跑过程中有一台发动机在决断速度V1B之前2 s～3 s时出现故障的不利情况下能够安全地中断起飞所需的跑道长度；Sd为相应的中断起飞滑跑距离；l0为在雨季等不利季节仍能保证飞机安全滑跑的端保险道长度。
根据以上计算可知跑道长度，由于民机试验场的特殊要求，跑道还应满足地面最小操纵速度试验、刹车试验、发动机溅水试验和起落架试验等要求。例如：根据中国民用航空规章第25部(CCAR25)§25.1091(d)(2)条款规定，民用飞机必须进行进气道溅水试验，验证发动机能在模拟的阵雨条件下工作而不会对使用造成不利影响。根据运输类飞机合格审定飞行试验指南的要求，当跑道上飞机滑行部分，积水、泥浆或湿雪的深度超过1/2 ft时就不应试图起飞(参见AC91-6A)。试验应在蓄水试验区内进行，需要在坡度为0的跑道内进行，并需要一定的长度，在设计时需考虑。最小操纵速度试验、刹车试验和起落架试验等，对跑道有不同的需求，在设计跑道时，应满足各种试验的要求，并结合国外试飞跑道的建设经验等因素，最终设计试验跑道长度。
3.1.2 跑道宽度的设计
跑道宽度考虑飞机类型，同时起飞、着陆的飞机数量，飞行员的技术水平，气象条件，助航和导航设施的需要，跑道必须具有足够的宽度，使得飞机在起飞着陆滑跑过程中稍偏离跑道中心线时，不会偏出跑道，以保障飞行安全。此外，还要适当保证飞机在着陆滑跑结束后，能够在跑道上就地作180°转弯，然后沿着跑道滑回起飞线，见图5。跑道宽度按照标准建设，根据飞行调查，有的飞机着陆偏移跑道最远达70 m。设计时，为了保证飞机着陆一旦偏出跑道时的安全要求来确定，同时考虑起飞着陆和迫降要求以及特殊环境下开展飞行的试验和地面试验等特性，最终确定民机试验场的跑道宽度。
3.2 滑行道系统规划
滑行道系统包括：进口与出口滑行道；平行与双平行滑行道；旁通、相交或联络滑行道；机坪滑行道与滑行通道。
3.2.1 滑行道的设计
滑行道通常设置在跑道的一侧，平行于跑道，中间由平地区相隔。滑行道设计成直线形，其长度一般与跑道长度相同，宽度可根据等级分为一级、二级、三级和四级。
3.2.2 联络道的设计
跑道和滑行道之间建数条联络道，在跑道两端和中部设置垂直联络道，除了在跑道两端设置端联络道外，使飞机着陆时不需要滑到跑道头才转弯，在跑道中间设置中间联络道，从而达到迅速退出跑道和缩短滑行距离的目的。中间联络道的位置可根据以满足主要机型为主，计算飞机迅速滑出所需的跑道长度。
4 拟建民机试验场的飞行区规划
根据上节规划原则设计民机试验场，近期以国家“十二五”民用飞机的发展方向，满足各类专项实验，计算得出，一条4 000 m×100 m的专用试验跑道，在试验跑道一侧计算出一条4 000 m×25 m的平行滑行道。根据近期发展，平行滑行道宽度按D，E类飞机为主，远期发展为F类飞机。在跑道与滑行道之间规划2条端联络道，2条中间垂直联络道和1条快速出口滑行道。端联络道按满足F类飞机需要规划，中间联络道按满足D，F类飞机规划，距主降方向跑道端某合适位置规划快速出口。
5 结语
本文依据国家中长期航空工业发展规划和飞行试验“十二五”及中长期发展规划，在分析民机试飞任务需求、现有能力以及现状差距的基础上，借鉴航空强国发展经验，结合国内实际情况，提出了建设民机试验场的规划方案。民机试验场的规划设计，促进新型民用机型以及试飞能力的提升，满足试验综合保障需求，满足民用飞行器、发动机、机载系统、机场设备和空管设备试飞需求，与我国民用航空工业发展相适应。
综上所述，本文结合民机试验场规划，通过理论分析和现场调研相结合的方式研究。机场规划涉及面广、需考虑的因素多,本文从规划角度进行了初步的探讨和思考,以合理确定机场规划,满足战略和运输的要求，实施具有可行性。
[1] 国际民航组织公约附件十四(2004版)[Z].
[2] CCAR-25，中国民用航空规章[S].
[3] MH 5001-2006，民用机场飞行区技术标准[S].
[4] MH 5023-2002，民用航空支线机场建设标准[S].
Discussion on civil aircraft test field area planning research
SU Xiao-wen SONG Xiao-xu WU Xiao-ping
(ChinaFlightTestInstitute,Xi’an710089,China)
Through analysis the design of civil aircraft test field special test runway, taxiway and apron etc.. Refining its differences with the operation of the airport. From the scientific, reasonable, the whole process of development point of view, put forward the development countermeasure of civil aircraft test field of plane layout, so as to realize the requirement of the development of test and transport.
airport， planning， runway test， special
1009-6825(2014)34-0030-02
2014-09-25
苏晓雯(1983- )，女，工程师； 宋晓旭(1981- )，男，工程师； 吴晓萍(1982- )，女，工程师
V551
A
