聽強度君說 飛機雨天衝出跑道 是因為路滑嗎？

事件回顧

《印度斯坦時報》8月7日報導，當地時間周五傍晚7點40分，印度快運航空（Air India Express）一架從杜拜飛往印度南部喀拉拉邦科澤科德市的波音737-800客機在機場降落時滑出跑道，斷成了兩截，目前已造成至少20人死亡，123人受傷。事故發生時機場附近正下著大雨，能見度約為2000米，這是印度近10年來死傷最嚴重的一起商業航空事故。

印度快運航空是該國最大的廉價航空公司，隸屬印度航空旗下，2005年4月正式開航營運，主營中東和東南亞航線，執飛機型均為波音737-800。

圖一 事故現場

現代飛機安全性極高，飛行機組有極嚴格的訓練要求，大部分民用機場也都設施完備，具備複雜天氣下運營的條件，那為何會出現衝出跑道這樣的事件，是路滑胎軟，還是飛行員眼花手抖，還是有別的原因？

黑色10分鐘

下圖是民機典型任務剖面各階段的事故率，地面準備、滑行起飛、著陸等階段是事故高發的重點階段。以窄體客機最為常見的1.5小時飛行任務計，滑行起飛、初始爬升、進近、著陸只佔到飛行總時間6%左右，發生的事故量卻佔到了總數的近58%，其中著陸階段的事故數量明顯高於其他階段，飛行員的操縱、特殊天氣、突發情況等都可能造成事故，典型的如飛機重著陸後的回彈，剎車距離不足衝出跑道等，業界也將起飛過程的3分鐘，著陸過程的7分鐘，合併稱為「黑色十分鐘」。

圖二 起飛降落時事故高發階段

是因為路滑嗎？是因為手抖嗎？

開車的人都知道，雨天路滑，小心駕駛。首先是降速，其次是安全停車。但飛機飛在空中，不能輕易降速，否則飛機失速更加危險。

遭遇大雨、大雪或大霧等複雜天氣，飛行員著陸心理壓力會更大，同時對周邊環境的觀測能力會下降，更容易導致一些操作失誤，如著陸點判斷偏差、進場速度和姿態控制等；另一方面，大雨天機場跑道上積水來不及排乾，也會造成飛機輪胎與跑道道面間的摩擦力下降，如果飛機著陸後速度偏大，著陸姿態超限，或著陸點位置偏離，都可能使得有效剎車距離不足，導致飛機在跑道區內不能有效制動，嚴重時可能以較大的末速度衝出跑道，與周邊環境的障礙物發生各類碰撞事故，嚴重時可能導致起火、爆炸、機體斷裂破壞等後果，並危及乘員的生命安全。

2005年，載有297名乘客和12名機組人員的法國航空358航班（空客A340飛機執飛），由巴黎戴高樂國際機場飛往多倫多皮爾遜國際機場，遭遇了惡劣雷雨天氣，因機組失誤，飛機衝出跑道並起火燃燒，幸運的是機上309人全部逃出機艙無人死亡，僅有43人輕傷。

圖三 法航358號班機事故

是因為機場選址有問題嗎？

飛機衝出跑道有惡劣天氣原因（如低雲、風雪等低能見度等）、操作原因（如飛行姿態不佳、剎車未達等）、場地原因（跑道的有效長度不足、摩擦係數不足等）、機械故障原因等，上述引起飛機衝出跑道的各類原因互為誘因、互相影響。為減少因為衝出跑道造成的重大安全事故，國際民航組織（ICAO）在國際民用航空公約中要求機場必須設置跑道的末端安全區，其中一類、二類機場安全區長度為90米，三類、四類機場安全區長度為240米，但這只是世界範圍內的最低建議標準，ICAO補充說明即使240米的建議距離之內也尚有17%的飛機衝出跑道無法攔停。

受特殊地理位置的限制，全球範圍內有相當數量的機場難以按照ICAO要求設置安全區（在我國，如雲南騰衝機場、四川攀枝花機場等），這種機場也常被稱為「桌面機場「，即指建在丘陵、高原或山頂上的機場，典型的桌面機場的跑道中間平坦、跑道一端或兩端盡頭有高度差，在這種機場降落時會給飛行員造成視覺誤導，儘管已經到了懸崖的邊緣，但是跑道看上去還沒有到達盡頭。而且，桌面跑道給飛行員的容錯空間很小，衝出跑道事故一旦發生將造成極為嚴重的後果。

圖四 「桌面機場」

對於特殊天氣或其他原因造成跑道汙染情況下，飛機的安全著陸距離相比正常情況下要求更高。如在美國聯邦航空管理局（FAA）的機場諮詢通告中對飛機在汙染跑道運行的著陸距離也有如下規定：溼滑跑道可用著陸距離至少是幹跑道所需著陸距離的 115%。而我國民航局在 CCAR121 部和 FAR121 部的諮詢通告中，同樣給出了飛機在汙染道面運行時最小可用著陸距離不得小於幹跑道著陸所需距離的 115%的規定。這樣以來，對於受汙染的「桌面機場「跑道而言，飛機的著陸安全性更差。

如何確保極限安全？

1、充分驗證保安全

充分的地面試驗驗證是確保飛機極限安全的核心問題。對於極端天氣環境下飛機的著陸安全性能，需要通過飛機起落架溼滑道面剎車實驗和最小剎車距離實驗來進行全方位極限考核。

01 溼滑道面剎車實驗

飛機在溼滑道面運行時，在高速運動條件下，輪胎會擠壓周圍的水體，使水膜侵入道面與輪胎胎面的接觸區域，隔離道面與胎面的接觸，同時會使輪胎與道面之間產生動水壓強，使輪胎接地區域完全被水膜隔離，從而引起輪胎在道面出現打滑等現象即為滑水。滑水現象（圖五所示）會造成飛機剎車失靈和操控性能降低，同時會引起跑道偏離事故。

圖五 飛機的滑水現象

圖六所示為輪胎在連續積水條件下的試驗裝置，該裝置由標準輪胎、道面以及水膜噴灑裝置三部分組成。在試驗過程中，輪胎以一定的速度沿圖六中所示方向行駛，通過調整水流大小控制輪胎前緣水膜厚度，保證輪胎在均勻連續積水條件下行駛，逐步提高行駛速度以達到臨界滑水狀態，然後進行剎車制動，驗證溼滑道面下起落架系統的剎車性能。

圖六 溼滑道面剎車實驗

02 最小剎車距離實驗

飛機的最小剎車距離對其在極端著陸環境下的安全性具有關鍵影響，飛機的防滑剎車系統是保證飛機安全著陸、制動的重要設備，其可靠性、安全性意義重大。一般可通過慣性試驗臺來給飛機起落架施加不同的載荷，驅動裝置提供不同的轉速，滾輪裝置提供不同的路面約束，通過驅動裝置與剎車系統的聯合工作來測試起落架系統在特定道面環境和載荷環境下的最小剎車距離。其試驗裝置與溼滑道面剎車實驗類似，只是缺少水膜噴灑裝置。

2、氣象預報早預警

隨著我國氣象預報技術的日益成熟，高精度的氣象預報在飛機安全運行中發揮越來越關鍵的作用。對於起降條件不好的機場，如臨近江/海、居民區，以及陡坎或懸崖的機場，可結合高效的天氣預報技術對這些機場的氣象條件進行實時監測和分析，動態反饋給待起降航班以保障飛機安全。

圖七 氣象預報

3、神器加持加保險

飛機跑道端攔阻系統（也叫工程材料攔阻系統，Engineering Material Arresting System）是近年來發展的一種用於機場跑道末端應急攔阻裝置，將具有特定力學性能的潰縮材料（一般是泡沫混凝土）設計好的厚度與長度鋪設到跑道末端，形成一個攔阻床，其寬度與跑道一致，長度在數十米到一百多米之間。飛機一旦衝出跑道即進入其中，潰縮材料在機輪的碾壓下破碎，以此吸收飛機的動能，在保證飛機和機上人員安全的前提下，讓飛機逐漸減速並最終停止在攔阻床內。

圖八 EMAS對飛機的攔阻效果

雖然EMAS不能阻止飛機衝出跑道事件的發生，但可以通過飛機撞上它後，吸收飛機的動能，使飛機迅速減速並停住，從而減少人員的傷亡和降低飛機的損傷，為民航旅客提供了一份挽救生命的保險，為航空公司提供了一項重要安全保障。

4、飛機結構守底線

飛機衝出跑道後，主要與障礙物發生正面碰撞，只要碰撞條件不過於極端，可以通過部分結構的變形和破壞，如主要是機翼結構和部分機身結構的失效，也可以通過部分質量體的丟失，如起落架與發動機斷離等，耗散部分或全部能量，並儘可能的保持乘員艙的結構完整和應急撤離設施的有效，為乘員在飛機制動後儘快撤離飛機提供有利條件，避免遭受後續可能的起火、爆炸等嚴重次生災害的影響。

另外對成員安全有重要影響的就是座椅系統，座椅系統設計中，要求對縱向衝擊工況進行考核，要求座椅系統在16g縱向衝擊條件下保持與地板的連接，並限制乘員的傷害指數，但是前提條件是乘員要正確使用安全帶，何謂正確使用安全帶？兩個要求，一是系好，二是繫緊。

總結航空安全需要體系保障，飛機、機場、空管、機組、乘客等缺一不可。飛機設計要考慮典型的意外情況，並開展綜合的試驗驗證，提供足夠的安全冗餘；機組要通過應急訓練，保持緊急事態的有效處置能力；乘客也需要了解安全知識，關鍵時候保持冷靜；機場要提供足夠安全邊界，並保持設施有效運行；空管要提供有效信息支持和指揮等。