为了防止飞机冲出跑道，我们都上了哪几道保险

前段时间华夏航空的一架CRJ飞机在阿克苏着陆时冲出跑道，我看到新闻的第一反应以为是强风或低能见引起的，后来仔细看发现当时风和能见度都还可以，只是有雷暴中雨。

虽说飞机冲出跑道的情况时有发生，但从跑道头冲出去的不多，即便发生也大多出现在高原或短跑道机场。

我们常听到的冲出跑道事件实际上大多数应该叫偏出跑道，就是飞机着陆时没控制好方向从跑道侧边冲出去了，通常是由于强风、低能见或滑水造成的。

阿克苏机场跑道并不短，有2800米，对于CRJ飞机的着陆所需距离来说绰绰有余。所以这事刚发生的时候，我看好几个微信群都在讨论这事，很多人也一头雾水，猜测各种可能的原因。

好在官方很快公布了初步调查结果，引起事件发生的原因总结下来就一句话：接地晚，刹车晚，地上还有水。

一看就是典型的事故奶酪模型，这三个环节有一个做好了事件也许就不会发生。

我们都知道，民航运行的安全冗余极高，往往为了控制一个风险点，会上好几道保险。所以一旦发生不安全事件，通常不是一个环节没做好，而是所有环节都没做好。

今天我们就来聊一聊为了防止飞机冲出跑道，我们都上了哪几道保险。

一、规章依据

确保飞机不会冲出跑道最基本的前提条件就是跑道够用，也就是说对于指定机型，运行的跑道不能太短或太窄。

121部对跑道长度有非常明确的要求，针对不同性能的飞机，提出了在干跑道和湿跑道，以及目的地机场和备降机场等不同情况下的要求。

具体内容大家可以去查看CCAR121.195和121.197条款，这里只做个简单阐述。

首先我们先介绍一下审定着陆距离（ALD）这个概念，其实从字面翻译应该叫实际着陆距离。

但这个“实际”并不是日常实际运行中的那个“实际”，而是在特定条件下的“实际”，为避免混淆，我们还是叫审定着陆距离。

审定着陆距离是在标准温度、干跑道、着陆形态并且不使用反推的条件下确定的。尽管没有考虑风的影响，但实际运行中飞机着陆通常会使用反推，所以审定着陆距离一般会大于实际的着陆距离。

下面介绍一下所需着陆距离（RLD），简单地说，在审定着陆距离之上增加一定的安全裕度，得到的就是所需着陆距离。

不同飞机由于性能差异，它们的审定着陆距离各不相同，但在计算所需着陆距离时所增加的余量在规章中有统一要求。

如果是在目的地机场干跑道条件下着陆，飞机的所需着陆距离应为审定着陆距离的1.67倍，而跑道的可用着陆距离（LDA）不能小于这个距离，写成公式就是：

LDA（干）≥RLD=ALD×1.67

如果是湿跑道，飞机的所需着陆距离则需要在干跑道所需着陆距离之上再增加15%，写成公式就是：

LDA（湿）≥LDA（干）×1.15≥RLD=ALD×1.67×1.15=ALD×1.92

大家可以死记住干湿跑道对应的1.67和1.92这两个系数，在计算最小跑道长度时常会用到。

对于备降机场，所需着陆距离都是审定着陆距离的1.67倍。也就是说备降机场即便是湿跑道也无需增加15%的余量。

这里要说一下，前面所说的这些要求都是放行要求，不是实际运行要求。

也就是说，飞机在放行前，相关机场跑道的可用着陆距离需要满足前面所说的那些要求；航班一旦起飞，由于天气或其它因素影响无法满足这些要求，那么只要确保跑道的可用着陆距离大于飞机的实际着陆距离就行。

121部对跑道宽度没有具体要求，但在ICAO附件十四和很多手册中都有机场等级与跑道宽度的对应关系，其背后的依据就是各机型运行所需的最小跑道宽度。

本质上也是为了确保飞机滑跑时有足够的余量避免偏出跑道，这里面的计算原理我在《跑道宽窄对运行有什么影响？》这篇文章中已经讲得很清楚了，感兴趣的朋友可以看一下，这里不再赘述。

二、手册要求

文章开头我猜测事件原因时首先想到了风，因为强风常常是造成飞机偏出或冲出跑道的原因之一。如果强风再加上道面湿滑的buff，分分钟让你体会到民航这碗饭不好吃。

因此每种机型都有各自的最大风速限制，但由于限制与性能相关，规章中没法统一要求，顶多说一句要考虑风的影响，而具体限制内容都写在飞机手册或运行手册上。

就拿A320和波音737举例。

A320飞机手册根据道面情况从干到湿甚至到结冰等不同条件，对侧风的限制也不一样。在干跑道上运行，侧风风速限制是不超过38节；而在结冰跑道上运行，侧风风速限制则是不超过15节。

波音737跟A320差不多，干跑道侧风限制为40节，湿跑道侧风限制为15节。

从这些限制上我们也能看出来，湿滑跑道对起飞和着陆滑跑影响非常大，严重的时候甚至可以使侧风限制的风速减小一多半。

除此以外，飞机手册对顺风、逆风甚至阵风也都有相应的限制。这些风速限制虽然不仅仅是为了防止飞机冲出跑道，但的确也是将其作为重要因素考虑在内。

当然，在飞机手册的基础上，各航空公司还可以制定相对更加保守的风速限制，实际上很多公司也的确都在这么干。

三、飞机设备

1.机载性能计算软件

飞机着陆时到底存不存在冲出跑道的风险是通过着陆分析来评估的，因此很多时候着陆分析是起飞前或飞行中一项相当重要的工作。

以前，机组大多是通过性能表格来进行着陆分析，计算过程需要考虑飞机的重量、构型、外界温度以及道面情况等多种因素。

如果在放行前做这个工作还好，时间相对充裕，计算环境也比较友好。但有些时候为了更接近实际情况，可能需要在空中甚至落地前进行计算，这个时候无论是时间还是环境都比较苛刻，虽然也能完成计算，但在效率和准确性上往往不尽如人意。

这几年随着EFB在国内各航司机队的普及，这个问题逐渐被解决了。

借助EFB这个载体，除了搭载官方的计算软件，例如波音的机载性能工具（OPT：Onboard Performance Tool）和空客的Flysmart，很多航空公司甚至还自己开发了各种性能计算工具。

只要能及时获取相关运行信息和飞机数据，这些性能计算工具都可以为机组提供快速精确的着陆分析，计算出所需着陆距离。

2.跑道意识与咨询系统（RAAS）

跑道意识与咨询系统（RAAS）和后面要介绍的防冲出跑道系统（ROPS）功能类似，都是帮助机组建立跑道相关位置情景意识的系统，只不过前者是波音的系统后者是空客的。

RAAS的目的是为机组提供飞机在地面或最后进近时与跑道的相对位置信息，但它只能提供声音提示，不提供可视化的信息。

RAAS通常跟EGPWS（增强的近地警告系统）合装在一起，但这两个设备是独立运行的，互不干扰。RAAS只是从EGPWS中获取一些运行数据，例如GPS位置、航向、地速以及跑道数据，并且RAAS的提示优先级低于EGPWS的各种告警。

RAAS可以提供五种常规提示和一些非常规提示。常规提示包括：接近跑道（空中）、接近跑道（地面）、上跑道、剩余跑道长度、相对跑道末端位置。

非常规提示包括：短跑道进近、跑道长度不够、跑道上延长等待、滑行道上起飞、中断起飞后剩余距离、滑行道着陆等等。

总之，RAAS可以提供与跑道位置相关的很多告警，基本能做到让你时刻都能知道自己与跑道的相对位置，以及在跑道上起飞或着陆时是否存在冲出跑道的风险。

下面我们可以通过几个例子看一下RAAS的具体工作场景。

当飞机位于上图中的位置时，RAAS就会发出语音提示“Approaching One One”，来提醒机组飞机正在接近11 跑道。

当飞机位于上图中的位置时，RAAS会随着飞机的滑跑不断提示跑道剩余距离，例如“4000 Remaining”“3000 Remaining”“2000 Remaining”……

当飞机位于上图中最后进近阶段位置时，RAAS也会提示机组飞机正在接近跑道，提示音为“Approaching Three-Four Left”。

3.防冲出跑道系统（ROPS）

ROPS的功能相对于RAAS来说比较单一，基本上就聚焦在了防止飞机冲出跑道这一个功能上，没有类似于RAAS中的提示飞机与跑道相对位置之类的功能。

因此ROPS的工作原理也比较简单，就是通过计算飞机的减速曲线来推算飞机是否有冲出跑道的风险，所需数据也是飞机的各种运动参数以及性能数据。

但与RAAS不一样的是，ROPS除了有语音提示告警功能以外，还提供了可视化的告警信息。

如果ROPS计算出跑道长度不够着陆，则会在PFD中显示”RWY TOO SHORT“的字样，并在飞机下降到200英尺以下时会通过语音进行告警。

此外，ROPS的计算逻辑还会考虑道面情况，对于A350机型可以由人工输入道面情况然后系统进行计算；其他机型系统则会同时计算干跑道或湿跑道两种情况。

如果计算结果表明在湿跑道情况下存在冲出跑道的风险，ROPS则会提示“IF WET:RWY TOO SHORT”。

四、机场防护设施

这里的防护设施主要是指特性材料拦阻系统（EMAS:Engineered Material Arresting System)。

EMAS又叫拦阻床，是一个在跑道尽头，使用特性材料建造而成的路面，可用来降低飞机冲出跑道后的损失。

它的工作原理也比较简单，就是飞机在冲出跑道之后，通过压碎EMAS来吸收飞机的动能，从而避免人员受伤以及减少飞机损伤，有点像有些高速公路旁的应急刹车带的作用。

下面就是航科院在天津机场对国产EMAS做真机验证试验时的景象。

从它的原理我们能看出来，EMAS并不能防止飞机冲出跑道，实际上等到EMAS发挥作用的时候表明飞机已经冲出了跑道，它的作用只是用来减少飞机冲出跑道之后可能造成的损失。

而且，也并不是所有机场都有必要建造EMAS。EMAS最早是在美国研发并投入使用的，但是截至目前全美有两万多个机场，而装了EMAS的机场不超过一百个。

我们前面也说过，实际运行中，飞机真正从跑道头冲出去的概率很小，包括这次阿克苏事件，官方初步通 中的表述也是飞机在接近跑道末端时偏出跑道。

而对于飞机偏出跑道而非冲出跑道头的情况，EMAS就发挥不了什么作用了。

而且即便是冲出跑道头的情况也要一分为二来看，大多数机场跑道周围不是草坪就是泥土地，多少也能发挥出一些和EMAS类似的作用，这些机场再建造EMAS就显得有点鸡肋了。

真正需要EMAS的是那些跑道周边是沟壑或悬崖的机场，也就是我们俗称的高台机场。

这些机场往往都是高原或高高原机场，受地形限制跑道长度本来就捉襟见肘，再加上飞机着陆速度大，冲出跑道的风险比较高。

而且一旦冲出跑道，飞机可能还面临从高台坠落的危险，所以这种情况安装EMAS可以将损失降到最低。

不信大家可以查一查我国安装EMAS的机场，基本都是西南地区的高原机场。