CCAR 25.113条款解析及审查要点研究

张妙婵 汪发亮

摘要：CCAR 25.113是民用运输机起飞距离和起飞滑跑距离的适航条款。起飞距离和起飞滑跑距离是反映民用运输机起飞性能的关键因素，其合理制定是保障飞机起飞安全的重要环节。通过开展CCAR 25.113起飞距离和起飞滑跑距离适航条款的研究，本文梳理了条款的发展历程，解析了条款的技术要求和安全意图，提出了民用运输机起飞距离和起飞滑跑距离的符合性方法及审查要点，为民用运输机起飞距离和起飞滑跑距离的适航审查提供了一定的参考。

关键词：民用运输机；起飞距离和起飞滑跑距离；审查要点

Keywords：civil transport aircraft；take-off distance and take-off run distance；review key points

0 引言

民用运输机起飞阶段是飞机飞行过程中的关键阶段，起飞性能是飞机性能的重要组成部分，起飞性能的确定不仅关系到飞机的起飞安全，而且关系到飞机的运行环境包线。在CCAR 25部中与起飞相关的条款包括25.105～25.115共6个条款[1]。起飞距离和起飞滑跑距离作为起飞性能确定的重要环节，在CCAR 25.113条款进行了详细要求。

1 条款发展历程

1965年2月，FAA制定了FAR 25部。作为运输类飞机适航审定标准，25.113（a）条给出了干跑道起飞距离的定义和要求，25.113（b）条给出了干跑道起飞滑跑距离的定义和要求。

1970年，根据FAA颁布的25-23修正案，该条款进行了第1次修订。本次修订将25.113（a）（2）和（b）（2）中的“发动机工作”统一更改为“全发工作”，进一步规范了条款用语的准确性。

1998年，根据FAA颁布的25-92修正案，该条款进行了第2次修订。本次修订考虑了跑道表面条件的影响，增加了湿跑道起飞距离和起飞滑跑距离的要求，并将湿跑道上的起飞距离末端由高于起飞表面高度35ft（screen height）降低至15ft[2，3]。

2 條款技术要求解析

2.1 条款安全意图和实质要求

2.1.1 安全意图

第25.113条的安全意图是按照申请人制定的起飞操作程序，开展一定数量的特定重量和试验大气条件下飞机在干或湿跑道下的起飞试验，得到飞机在试验条件下的起飞距离和起飞滑跑距离，并将试验结果换算至标准大气条件下。校准起飞性能的计算模型为飞行手册起飞性能部分提供数据，以确保飞机在不同运行条件下的起飞安全。

2.1.2 实质要求

第25.113条的实质要求可以描述为：

1）在25.113（a）中，要求干跑道条件下的起飞距离为（a）（1）和（a）（2）中距离的较大值。（a）（1）中的距离为临界发动机失效时的起飞距离，如图1所示。（a）（2）中的距离为全发工作时的起飞距离，如图2所示。

2）在25.113（b）中，要求湿跑道条件下的起飞距离为（b）（1）和（b）（2）中距离的较大值。（b）（1）中的距离为25.113（a）确定的起飞距离。（b）（2）中的距离为临界发动机失效时的湿跑道起飞距离，其示意图如图3所示。

3）在25.113（c）中，对于含净空道的起飞距离允许腾空部分获得净空道带来的收益。对于不包含净空道条件的起飞距离，起飞滑跑距离等于起飞距离。干跑道条件含净空道的起飞滑跑距离为图4和图5中所示距离的较大者。湿跑道条件含净空道的起飞滑跑距离应为图3和图5中所示距离的较大者。

4）由于可能存在临界发动机失效情况下的起飞滑跑距离大于起飞距离的情况，或者在全发工作时起飞距离大于起飞滑跑距离，因此必须按照两种情况来考虑，以较大的为制定依据。

2.2 专用术语、符号解释

1）净空道

净空道[4]（Clearway，CWY）是对称地位于跑道中心线的延长线上，宽度不小于152m（500ft），从跑道端头向上延伸的一个斜平面，其坡度不大于 1.25%，没有任何物体或地形伸出在该斜面上，除了跑道两侧高度不大于0.66m（26ft）的跑道灯，如图6所示的蓝色区域。

2）湿跑道

FAA在AC25-7D中对湿跑道的定义为：跑道是湿透的，但没有明显的表面积水。FAA在AC-25-31中对湿跑道的定义为：非干、非污染的道面，且跑道可用长度和宽度范围内超过25%的面积上有可见潮气或深度不大于3mm的积水[5，6]；并补充说明：如果跑道满足此条件，可以忽略表面是否有明水的情况。而CAAC对于运行要求的湿跑道定义与此不同，AC-121-FS-2009-33中对湿跑道的定义为：跑道表面覆盖有厚度等于或小于3mm（0.118ft）的水，或者当量厚度等于或小于3mm（0.118ft）深的融雪、湿雪、干雪，或者跑道表面有湿气但并没有积水[7]。

3）本文中出现的速度V1、VEF、VLOF和V2的定义见CCAR25.107条款。

3 条款符合性方法

25.113条款的验证一般通过设计说明、分析计算和飞行试验的方法展开。

3.1 采用设计说明MOC1的方法

设计说明应包括对飞机的最大起飞重量、起飞襟/缝翼构型、临界发动机、发动机是否具有ATCCS功能；自动顺桨功能；申请运行的跑道条件；起飞操作程序以及起飞距离是否包含净空道等情况进行说明。综合分析计算和飞行试验结果，按照CCAR25.113条的要求给出飞机起飞距离和起飞滑跑距离的符合性验证结果，并说明写入飞行手册的起飞距离和起飞滑跑距离的相关内容。

3.2 采用MOC2的方法

3.2.1 开展试验前的理论分析计算

试验前的理论分析计算包括：

1）起飞速度的确定

起飞速度是起飞性能计算的核心，CCAR25.107条对各起飞速度（包括VEF、V1、V2MIN、VMU、VR和VLOF）进行了定义。VSR、VMCG和VMCA作为起飞速度的参考速度，与起飞速度存在一定的大小关系。可简单由图8来表示。

2）起飞距离的计算

起飞距离的计算可分解为三部分[8]：地面三点滑跑段、抬前轮滑跑段和离地35ft或者15ft（湿跑道）的空中段。不同阶段的计算模型有所不同，计算模型应详细写入性能数据扩展的相关文件中。

3.2.2 开展飞行试验后的分析计算

试验后的计算分析主要包括：

1）通过对试验数据的分析计算，得出试验条件下干和湿跑道条件的起飞滑跑距离、起飞距离结果。

2）采用试验结果校准起飞距离和起飞滑跑距离数据扩展模型。

3）使用校准后的计算模型进行数据扩展，用于为飞行手册提供依据。

3.3 采用飞行试验MOC6的方法

3.3.1 试验项目

本条款验证主要的试验项目如下[9]：

1）全发干跑道起飞试验；

2）临界发动机停车的干跑道起飞距离试验；

3）全发湿跑道起飞试验；

4）临界发动机停车的湿跑道起飞距离试验。

起飞距离和起飞滑跑距离可通过正常起飞性能试飞得到，也可以与其他的起飞性能试飞（如 起飞速度、中断起飞、起飞航迹、第一阶段爬升等试飞）结合起来进行。

3.3.2 试验状态点的选取

1）应覆盖飞机整个重量、推重比范围。

2）試验机场高度选取应根据飞机的运行机场高度范围来选取，必须符合AC25-7D中3.1.9对于机场标高海拔高度扩展的要求；申请高原机场运行的飞机还应包含高原机场的试飞状态点。

3）试验状态点应包含临界发动机失效和全部发动机工作两种发动机工作条件。

3.3.3 试验机构型及试验条件要求

1）试验时飞机处于临界重心位置，一般为前重心状态。

2）试验时机翼襟翼处于起飞位置。若飞机有多个起飞襟翼构型，则应开展各起飞襟翼构型的试验。

3）湿跑道条件需满足2.2节中湿跑道的定义要求。

4）试验时风速限制为5kn。

3.3.4 试验关键参数

1）飞机高度速度参数：飞行高度、指示速度、动压、静压、总温、无线电高度、GPS三向速度。

2）飞机位置参数：GPS经度、纬度、光电经纬仪参数。

3）环境参数：风速、风向、场压和场温。

4）飞行过载参数：纵向过载、侧向过载和法向过载。

5）飞行操纵及姿态：三向操纵位移、俯仰角、滚转角、偏航角、迎角和侧滑角、舵面偏度。

6）飞机构型状态：飞机重量、重心、襟翼偏度、缝翼偏度、起落架系统（转弯、刹车、起落架状态）和空调工作状态。

7）发动机参数：油门杆位置、发动机转速、燃油流量、排气温度和反推信号。螺旋桨发动机参数还应包括：变距杆位置、螺旋桨扭矩、螺旋桨转速、顺桨信号、反桨信号等。

4 加速—停止距离技术审查要点

4.1 试验前分析评估和检查

1）试飞前理论计算和风险评估审查。由于临界发动机停车条件下的起飞试验为中高风险试飞科目，试飞前需充分开展理论计算和风险评估审查工作。

2）起飞试验前的制造符合性检查。应重点关注飞机的构型、跑道道面条件，发动机功率调定、ATTCS、试验测量设备和装置（包括试验时用于测量跑道气象条件的设备）等。

3）确认湿跑道条件。试验前需确认试验的湿跑道条件是否符合2.2节中湿跑道的定义要求。

4.2 试验时机上相关系统的状态

1）为了得到保守的试验结果，一般在试验前将工作发动机的起飞功率调至容差下限。

2）试验时ATTCS正常工作，同时，为了得到保守的结果，试验时将发动机负载设置为最大功率消耗状态，如打开空调系统、防冰系统。

3）对于螺旋桨运输机，临界发动机停车的起飞试验允许使用螺旋桨自动顺桨功能。

4.3 试验动作

1）在试验过程中，不得在飞机速度小于VR时操作抬前轮。

2）在进行临界发动机失效的起飞试验时，临界发动机在VEF停车，随后飞机加速至V2，在加速至V2的过程中，飞机以不小于VR的速度抬前轮，在飞机到达起飞表面10.7m（35ft）前必须达到V2，且直到高于起飞表面120m（400ft）为止，速度不得小于V2（EASA AMC25.113中要求速度不得小于V2+10kn）。

3）对于涡喷运输机，如果在确定飞行手册AFM单发不工作起飞性能时使用了发动机失效期间由瞬时推力带来的性能收益，应采用切断供油的方法，完成足够次数的试验，并对比发动机慢车油门，确定推力衰减。对于螺旋桨类运输机，为了确保在临界发动机突然失效而其螺旋桨处于应处位置的情况下获得起飞速度和距离，采用切断供油的方法更为重要。

4）在演示验证起飞距离时，离地和开始收起落架之间的时间不得小于建立正爬升率指示值所必需的时间再加1s。

4.4 试验次数

同一跑道、同一起飞重量、同一场高条件下，需开展3～6次起飞试验。

4.5 系统失效分析

对于螺旋桨类运输机，应充分论证在飞机起飞过程中螺旋桨自动顺桨与发动机组合失效发生的可能性，确保此类组合失效的概率为极不可能（小于10-9/ fh）。对于螺旋桨的失效情况分析，还应充分考虑在失效发动机上正常作用时，不能在工作发动机上自动启动，应表明其在工作发动机上的非预期启用概率为极不可能（小于10-9/fh）。但无论发动机的失效概率如何，螺旋桨自动顺桨的失效概率都应确保小于10-4/fh。如果未对此进行充分分析和论证，当发生某台发动机和其螺旋桨自动顺桨功能组合失效情况，或者工作发动机发生了误顺桨情况时，可能会导致飞机不能继续安全飞行。

5 结束语

开展适航规章条款研究是提升适航审定能力的有效途径，也是中国民航自主适航规章标准体系建设的必经之路。本文通过开展25.113起飞距离和起飞滑跑距离条款相关研究，全面解析了条款的安全意图和实质要求，总结和提出了条款全面的符合性方法和申请人需要具体开展的符合性验证工作的内容，重点分析了该条款的技术审查要点，尤其是起飞试验审查时的技术细节，为民用运输机起飞距离和起飞滑跑距离的适航审查和申请人的表明符合性工作提供实践指导。未来，随着条款研究和型号审查实践的不断积累，将逐渐形成条款符合性验证系统性的指导文件，为我国民航自主适航规章标准体系的建设提供保障。

参考文献

[1] 中国民用航空局.CCAR-25-R4 中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航标准[S].北京：中国民用航空局，2016.

[2] 郑作棣.运输类飞机适航标准技术咨询手册[M].北京：航空工业出版社，1995.

[3] 白杰. 运输类飞机适航要求解读第1卷性能试飞[M].北京：航空工业出版社，2013.

[4] 陈治怀，谷润平，刘俊杰.飞机性能工程[M].北京：兵器工业出版社，2006.

[5] 周艳萍，徐有成. FAA污染跑道运行飞机起飞性能数据适航要求[J].民用飞机设计与研究，2018（3）：73.

[6] Federal Aviation Administration. AC25-31 Takeoff performance data for operations on contaminated runways [S]. U.S：U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration，2015.

[7] 中國民用航空局. AC-121-FS-2009-33 航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定[S].北京：中国民用航空局飞行标准司，2009.

[8] 陈迎春，宋文斌，刘洪，等.民用飞机总体设计[M].上海：上海交通大学出版社，2012.

[9] Federal Aviation Administration. AC25-7D Flight test guide for certification of transport category airplanes [S]. U.S：U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration，2018.

作者简介

张妙婵，高级工程师，主要从事飞机性能操稳试飞审定研究。

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