Коэффициент сцепления и условия торможения на взлётно-посадочной полосе

При покрытии взлётно-посадочной полосы слоем воды, слякоти, снега и льда условия торможения ухудшаются пропорционально ухудшению сцепления колёс самолёта с поверхностью полосы.

Условия торможения (Braking action) - это заявленное состояние покрытия зоны маневрирования воздушных судов на аэродроме, позволяющее пилоту оценить качество или степень торможения, которую он может ожидать. Условия торможения характеризуются следующими определениями: хорошее, среднее, плохое и отсутствует (нельзя полагаться на полученные сведения), а также могут применяться их производные: между хорошим и средним, между средним и плохим.

Коэффициент сцепления (Friction coefficient) - это отношение максимально возможной силы трения и вертикальной нагрузки, действующей на колесо, к фактической для данной взлётно-посадочной полосы. Максимально возможная сила трения и вертикальная нагрузка на колесо зависят от веса самолёта и величины подъёмной силы, создаваемой несущими поверхностями.

Когда условия торможения на ВПП из-за дождя, снега или образования льда начинают ухудшаться, администрация аэропорта использует специальное оборудование (MU-meter, Saub или Surface Friction Tester - SFT, Skiddometer, James Brake Decelelometer, советские устройства АТТ-2 и деселерометр 1155М) для определения коэффициента сцепления (friction measurement).

Советская методика измерения коэффициента сцепления (применяемая и сейчас во многих странах СНГ) несколько отличается от международной. Коэффициент сцепления, измеренный аэродромной тормозной тележкой АТТ-2 (в виде прицепной тележки к автомобилю) называется измеренным коэффициентом сцепления, который затем, с помощью графика, переводится в нормативный коэффициент сцепления, значение которого и сообщается в информации по аэродрому. Замер коэффициента сцепления деселерометром производится путём торможения автомобиля на скорости 40 км/час, а показания маятниковой стрелки этого прибора принимаются за нормативный коэффициент сцепления, который и сообщается в официальной информации. Значение нормативного коэффициента сцепления учитывается пилотом при принятии решения на посадку. Согласно требованиям НАС ГА - 86, полёты турбореактивных самолётов (советского производства) при (нормативном) коэффициенте сцепления менее 0,3 запрещены. График зависимости нормативного и измеренного коэффициентов сцеплений представляет собой исходящую из начала координат выпуклую вверх дугу нормативного коэффициента и выпуклую вниз дугу - измеренного коэффициента, которые сходятся в точке, всегда имеющей значение 0,45. Таким образом, нормативный коэффициент до значения 0,45 всегда имеет большее значение, чем измеренный коэффициент сцепления.

Справка: Согласно требованиям НАСГА-86, в зависимости от нормативных значений величин коэффициентов сцепления условия торможения на ВПП характеризуются:

• 0,5 и выше - торможение хорошее;

• 0,3 до 0,5 - торможение среднее;

• ниже 0,3 - торможение плохое.

При значении нормативного коэффициента сцепления ниже 0,3 посадки на ВПП самолётов с турбореактивными двигателями запрещаются.

Международная технология замера коэффициента сцепления не предусматривает разделения коэффициента сцепления на нормативный, и измеренный. Значение измеренного коэффициента сцепления указывается как в руководстве по лётной эксплуатации самолёта, так и в официальной информации по аэродрому. Измерение производятся в соответствии с процедурами, описанными в циркуляре АС 150.5320-12 (Measurement, Construction, and Maintenance of Skid-Resistant Airport Pavement Surfaces). Значение измеренного соответствующим оборудованием коэффициента сцепления непосредственно передаётся информационным службам аэропорта, которые передают пилоту его величину.

Информация о загрязнённой ВПП публикуется администрацией аэропорта и распространяется в виде «SNOWTAM», в котором указываются размеры расчищенной части ВПП (если она расчищена не полностью), время окончания работ по расчистке, состояние поверхности покрытия для каждой трети длины ВПП, а также рулёжных дорожек и перрона (сухое, мокрое, заснеженное и т.д.), коэффициент сцепления и средняя толщина слоя атмосферных осадков на каждой трети длины ВПП. Поскольку, в зависимости от используемого оборудования, могут иметься незначительные расхождения в результатах замеров измеренного коэффициента сцепления, в сообщениях, после коэффициента сцепления, может указываться трёхбуквенное обозначение оборудования, которым производились замеры. Ориентировочно (до недавнего времени за рубежом это разрешалось применять как официальные данные) коэффициент сцепления (К_сц) можно определять следующими величинами:

К_сц для мокрой ВПП = К_сц для сухой ВПП/2 (ограничен значением 0,4);

К_сц для загрязнённой ВПП = К_сц для сухой ВПП/4;

К_сц для покрытой снегом ВПП = 0,2;

К_сц для покрытой льдом ВПП = 0,05.

В авиационной терминологии приняты следующие характеристики состояния взлётно-посадочной полосы (ВПП):

• Сухая ВПП (Dry runway). Сухой ВПП считается полоса, которая не содержит на своей поверхности воды и грязи, а также полоса покрытая искусственным материалом со специальными порами или желобками для стока воды, что позволяет сохранять качество торможения такое же, как и на сухой полосе даже при наличии на ней влаги.

• Влажная ВПП (Damp runway). Влажной ВПП считается полоса, у которой поверхность не является сухой, но присутствующая на полосе влага не создаёт зеркального отражения. Такая поверхность образуется при обильной росе, тумане или мороси.

Для информации: В документах FAR нет упоминаний о влажной ВПП и поэтому она приравнивается к мокрой. В документах JAR такая полоса по её влиянию на лётно-технические характеристики самолётов приравнивается к сухой полосе. Однако в настоящий момент рабочая группа по доработке требований JAR приходит к выводу, что такую полосу необходимо относить скорее к мокрой, чем к сухой, поскольку на влажной полосе коэффициент сцепления колёс с поверхностью ВПП уменьшается.

• Мокрая ВПП (Wet runway). Мокрой ВПП считается полоса, поверхность которой покрыта водой или её аналогом (глубиной менее 3 миллиметров) либо когда на ВПП имеется достаточно влаги, создающей зеркальный эффект, однако без существенных участков поверхности со стоячей водой (т.е. без луж). При глубине водного покрова до 3 мм отсутствует существенный риск гидроглиссирования.

Для информации: В документах FAR и JAR определение мокрой полосы не конкретизирует её состояние, а поэтому пилот, получив сообщение, что полоса мокрая, не знает реального состояния (которое может быть от «влажной» до покрытой водой слоем воды толщиной до 3 мм). Поэтому в настоящее время рассматривается придание статуса Стандарта рекомендации, которая содержится в пункте 4.12.7 Приложения 3 «Метеорологическое обеспечение международной аэронавигации», где говорится об обязательном информировании пилотов о фактическом состоянии ВПП.

• Загрязнённая ВПП (Contaminated runway). Загрязнённой считается полоса, у которой более 25% по ширине и длине поверхности предназначенной для использования покрыто:

- лужами, т.е. стоячей водой (standing water) - это может быть в условиях ливневого дождя и/или неэффективности дренажной системы, когда глубина воды превышает 3 мм;

- слякотью (slush) - вода перемешанная со снегом, которая разбрызгивается, если резко наступить на неё - образуется обычно при температуре около 5°С и её плотность примерно равна 0,85 кг/литр;

- мокрым снегом (wet snow) - снегом, из которого легко слепить снежок, при этом плотность такого снега составляет примерно 0,4 кг/литр;

- сухим снегом (dry snow) - снегом, который переносится порывами ветра или рыхлым снегом, который рассыпается при попытке слепить из него снежок, а плотность такого снега составляет примерно 0,2 кг/литр;

- утрамбованным снегом (compacted snow) — снег, который утрамбован и обычно имеет коэффициент сцепления 0,2;

- льдом (ice) - коэффициент сцепления льда составляет 0,05 или ниже.

На лётно-технические характеристики любое отличное от сухого состояние ВПП влияет следующим образом:

• твёрдые компоненты (утрамбованный снег и лёд) уменьшают силу сцепления колёс с поверхностью полосы;

• жидкие и мягкие компоненты (вода, слякоть, рыхлый снег) уменьшают силу сцепления колёс с поверхностью полосы и создают сопротивление вращению колеса, а также могут привести к глиссированию.

Уменьшенный коэффициент сцепления всегда уменьшает значение боковой составляющей ветра, при которой самолёту разрешается выполнять посадку.