【民航科普】跑道強度是如何設計的？
201年01月19日
圖：跑道開槽是為了增加摩擦力，減少暴雨後的滑水。
（本文原載NYCAviation，作者加布·安迪諾是NYCAviation副主編，航空愛好者和機場管理專家，現居新澤西州）
不言而喻，跑道是機場最關鍵的區域。主要機場的跑道每天要承受成百上千次飛機起落。這些鋪砌面需要提供堅實、穩定和耐用的表面，在各種天氣條件下都必須能給飛機施加的重量提供充分的支撐。
新跑道的施工規劃在跑道動工之前幾年就開始了。長度、寬度、強度取決於機場的類型（比如是通航機場還是主要商業機場），主要服務的飛機的大小和目前每年的交通量以及未來幾年的交通量。在跑道位置方面，要考慮到最終形成路基、支撐道面的土壤情況。如果土壤不穩定，這將意味著需要更厚的道面來更好地分配其承擔的載荷。
圖：一個典型的跑道規劃和道面橫截面展示圖（FAA）
下一步考慮的是使用的材料。在絕大部分機場，跑道是由人造材料製成的，通常是瀝青、水泥，或兩者的混合。道面的材料取決於當地地面的情況、飛機的類型和成本。水泥在主要商業機場是廣泛被採用的材料。儘管它比瀝青成本高，但水泥道面更耐用，壽命更長。
在美國，跑道道面的設計要根據美國聯邦航空管理局（FAA）諮詢通告150/5230-6E："機場道面設計和評估"。在跑道設計階段，會選擇一種代表性機型的重量和用所有將使用機場的機型的運行數量來進行分析。用來分析道面的機型往往不是最重的機型，而是根據其起落架佈局和重量分佈而言，所需道面最厚的機型。出於分析的目的，機場所有機型的運行都等量地轉換為所選設計機型。這些運行用於計算道面所需的厚度。厚度因機場而不同，服務重型飛機的商業機場，跑道表面厚度在10英寸到4英尺之間，包括路基。一旦道面鋪好以後，就要開槽，以便雨水排出，減少飛機在大雨後滑水的風險。
機場道面強度評估使用的是國際民航組織在上世紀80年代早期制定的飛機等級序號-跑道道面等級序號(ACN–PCN) ，所有開放機場的跑道都有一個總重量和一個分配的PCN值。這個數值指示道面在通常情況下的承重能力。所有重量125000磅以上的飛機都會被分配一個ACN值，用以表達其對道面的影響。飛機製造商根據飛機重心後限、最大機坪重量、輪距和胎壓計算ACN。ACN也把道面的土基強度考慮在內。土基強度被分為四個等級：高（A），中等（B），低（C），非常低（D）。胎壓也有類似的分類：高（W），中等（X），低（Y），非常低（Z）。
PCN有兩種評定方法：一種是經驗評定（Using aircraft method，U），一種是技術評定（Technical method，T）。經驗評定是按照機場設施允許的最大飛機的ACN值來決定的。技術評定PCN值的來源是運行頻次、應力水準限制、起落架種類和特定跑道所允許的最大全重。總的來說，PCN代碼由五個部分組成：PCN數值、道面類型、土基類型、最大可用胎壓和PCN評定方法。將PCN和ACN相結合，機場和飛機運行者就能夠很好地瞭解跑道的承受能力以及在日常使用情況下跑道可以起降什麼飛機。例如，甘迺迪國際機場的13R/31L跑道的PCN是98 /R/B/W/T，意味著它的承載能力是98，剛性道面（R），中等土基強度（B），可以承受各種胎壓（W），PCN計算方式使用的是技術評定。
有些時候，道面等級也許會被超過。例如，極少情況下，重型的寬體飛機在一個通常不接收這種飛機的機場降落。而飛機的重量和ACN也許會超過跑道的PCN，道面不一定會立刻受損。不過如果飛機超過PCN值很多，或者變成機場的常客，就會出現問題。一個極端的例子就是2013年，波音的夢想運輸者飛機（Boeing Dreamlifter）意外地降落在威奇托的詹姆斯·賈巴拉上校機場，600000磅（約合272噸）是機場水泥跑道的設計承受能力的10倍。夢想運輸者飛機離開之後，工程師檢查了跑道，沒有發現可見損傷，不過再加上冬季結冰/化凍期，跑道可能產生裂縫，這就需要修補。
跑道的設計和施工通常需要2到4年。主要機場的跑道通常在建成20-30年後才需要一次全面的修復。跑道修復可以通過兩種方式進行。一種是在修復過程中關閉跑道。儘管能把工程總用時減半或者更多，但是容量減少對機場運行來說代價太高。因此機場也許會選擇在夜間關閉跑道進行施工。這樣跑道在白天和傍晚還可以使用，儘管這樣會把工期延長到一年或更長。
圖：用高壓水進行跑道除膠
跑道道面定期檢查是否有裂痕、鬆散塊或者其他潛在問題。發現問題的時候，就會對其進行修補。另外一項定期維護就是除膠。在數千次的降落之後，飛機輪胎的脫落物在接地地帶累積，會給跑道的摩擦力和飛機的刹車造成問題。美國聯邦航空管理局（FAA）要求跑道摩擦力水準在一定水準。機場可以選擇使用加壓水、化學洗劑或者物理方法除膠。
全球的機場全年365天不間斷地接收數百萬次航班，這一條條的跑道都是按照這樣一貫的需求而建造的。
新聞來源：民航資源網
