ACN-PCN介绍

附录一ＡＣＮ与ＰＣＮACN－飞机等级号,是AircraftClassificationNumber的缩写,PCN－道面等级号,是PavementClassificationNumber的缩写。在国际民航组织公约附件14“Aerodromes”1990年6月第一版引入的ACN／PCN系统提供了一个标准的、国际性的飞机／道面等级系统（RatingSystem）,用于取代世界上使用的S、T、TT、LCN、AUW、ISWL等各种等级系统。ACN／PCN系统对硬道面使用ＰＣＡ（波特兰水泥协会）的PDILB程序计算ACN,对软道面使用S-77-1计算ACN。ICAO推荐采用ACN与PCN评价道面等级、确定道面限制的飞机起降重量。一PCNPCN反映了道面的承载能力,PCN越大道面承载能力越强、允许起落越重的飞机。跑道一般分为水泥跑道和沥青跑道(不考虑砂石跑道等非铺筑跑道),跑道的剖面结构示意图如下:水泥(混凝土)跑道沥青跑道一条跑道的PCN,一般来说是固定的,但是如果道面强度受冰冻等条件影响而有季节性变化的话,则可以在不同季节有不同的PCN值(冰冻影响土基强度)。跑道的PCN由修建部门提供,可以在机场细则中查到,表示方法如下:PCN90/R/B/X/T、PCN38/F/A/X/U、......附表一给出了国内一些机场各跑道的PCN值。PCN后面的数字代表了该跑道的等级号,它与道面厚度、道面材料(水泥铺筑面还是沥青道面)有关。在数字后面跟有4个字母:第一个字母可以是R或是F,R(RIGID)－代表刚性道面(硬道面)即水泥铺筑面,F(FLEXIBLE)－代表柔性道面(又称软道面)即沥青铺筑面。第二个字母可以是A、B、C、D之一,反映了道基的强度的大小。A－地下土质高强度B－地下土质中等强度C－地下土质低强度D－地下土质特低强度至于如何衡量地下土质(即道基)的强度详见后述。第三个字母可以是X、Y、Z、W之一,代表允许的轮胎压力。第四个字母是T、U之一,表示评价手段,T－技术监定,U－试飞或经验评定。关于轮胎压力分类:超低压轮胎:轮胎压力＜0.5兆帕＝72.5PSI＝5.1KG/平方厘米＝5Bar低压轮胎:轮胎压力在0.5兆帕～1.0兆帕之间(72.5～145PSI)中压轮胎:轮胎压力在1.0兆帕～1.5兆帕之间(145～218PSI)高压轮胎:轮胎压力＞1.5兆帕注:1兆帕＝1000000帕＝145PSI＝10.2KG/平方厘米＝10Bar1Bar＝100000Par1帕(Par)＝1牛顿/平方米W－表示允许的轮胎压力是高压,即1.5兆帕及以上;X－表示允许的轮胎压力是中等压力,即1.0～1.5兆帕(145～218PSI)之间;Y－表示允许的轮胎压力是低压,即0.5～1.0兆帕(72.545PSI)之间;Z－表示允许的轮胎压力是超低压,即0.5兆帕及以下。现在飞机的轮胎压力绝大多数＜218PSI,属中压轮胎。个别机型(如MD82)使用高压轮胎。如要求飞机在砂石道面上起降则应用低压轮胎(如B737－200、BAe146－100可选装低压轮胎)。关于道基强度的评定:1)对硬道面,道基强度用地基反应模量ｋ的大小来划分:地基反应模量ｋ的定义是:在置于地基上的直径为30英寸、一定厚度的钢板上用千斤顶在其中心加压,测量形变(称为弯沉),产生0.05英寸形变时的压力(指压强－LB/平方英寸)与形变0.05英寸之比即地基反应模量ｋ,其单位是:LB/立方英寸(或兆牛顿/立方米,1兆牛顿/立方米＝3.683785LB/立方英寸)ｋ＜25兆牛顿/立方米时道基称为超低强度的,用Ｄ表示,或用ｋ＝20代表;ｋ＝25～60兆牛顿/立方米时道基称为低强度的,用Ｃ表示,或用ｋ＝40代表;ｋ＝60～120兆牛顿/立方米时道基称为中等强度的,用Ｂ表示,或用ｋ＝80代表;ｋ＞120兆牛顿/立方米时道基称为高强度的,用Ａ表示,或用ｋ＝150代表;2)对软道面,道基强度用加利福尼亚承载比即CBR值的大小来划分:CBR是CaliforniaBearingRatio的缩写,是美国加州公路局于1928年提出的概念,用它来测定道基强度,再按CBR决定公路道面的厚度。二次大战中美陆军工程兵团修建机场时借用这个方法来决定跑道软道面的厚度。CBR的定义如下:在天然土基上取10LB土壤装入6直径的模子中,压实并在此土壤试件的表面加上载荷,放入水中4天(放4天是为了让试件充分吸水达到饱和,来模拟雨季道基支承道面的最坏条件),而后用直径2英寸的钢柱以规定的加载速率贯入已浸透的试件中,则钢柱贯入土壤试件规定深度所需的应力CBR＝------------------------------------×100钢柱贯入标准碎石同样深度所需的应力这个深度一般取0.1英寸,分母这个应力一般取1000LB/平方英寸(贯入标准碎石0.1英寸所需的应力为1000LB/平方英寸)。CBR是无因次量,根据它和一个机轮上承受的载荷来决定软道面的厚度,见图B-1。CBR＜4时道基称为超低强度的,用Ｄ表示,或用CBR＝3代表;图B-1CBR＝4～8时道基称为低强度的,用Ｃ表示,或用CBR＝6代表;CBR＝8～13时道基称为中等强度的,用Ｂ表示,或用CBR＝10代表;CBR＞13时道基称为高强度的,用Ａ表示,或用CBR＝15代表;跑道的强度或者说是承载能力取决于道面本身的厚度、道面材料、轮胎压力和道基强度。铺筑面越厚,强度越高,这点用数字大小反映出来。道面材料不同,相同压力的轮胎对道面产生的应力、撞击程度就不同,跑道的承载能力也就不同,这点用R、F来反映。轮胎压力越大,轮胎越硬,飞机重量相同时,对道面产生的应力就越严重,所以在PCN中用字母W、X、Y、Z来指明允许的轮胎压力,如原来的PCN的数值是针对中压轮胎给出的,而飞机用的是高压轮胎,那么PCN应重新按高压轮胎给出。跑道可看为躺在道基上的一块板子,显然,道基强度越高,同样厚的道面的跑道的承载能力越强，因此,在PCN的表达式中用A、B、C、D来反映道基强度的影响。即使PCN后面的数字相同,例如:PCN40/R/A/X/T、PCN40/R/B/X/T、PCN40/R/C/X/T,它们能承受的飞机重量是不同的。道基强度高的,能承受的飞机重量大。道面材料、道基强度、轮胎压力这几个因素对跑道承载能力的影响不是折算到PCN后面的数字中表现出来,而是体现在飞机的等级号ACN中,同样重量的飞机对不同的道面材料、不同的道基强度有不同的ACN值,道基强度越低,ACN值越大。二、ACN飞机等级号ACN的定义:对于给定的飞机(总重、重心、轮胎压力给定)所需的道面厚度ACN＝--------------------------------------------------------基准飞机(标准轮胎压力)500KG重单轮载荷时所需的道面厚度标准轮胎压力指1.2兆帕,所需厚度指为能长期起降而又不损坏跑道所需道面厚度。ACN与飞机重量、重心(它影响主起落架上的载荷)、轮胎压力、道面的软硬、道基强度有关,见附表二。ACN值由飞机制造厂家提供。表二中一个主起落架上的载荷百分比就反映了重心的影响,重心越靠后,这个百分比越大,ACN值越大。表二中的ACN值是针对一个固定的重心位置给出的,一般按后重心给出ACN值。ACN与重量近似成线性关系,见下图和表。--------------------------------------------------------------------------飞机重量|一个主起落架上|胎压│硬道面|软道面(KG)|的载荷(KG和％)|兆帕│ＡＢＣＤ|ＡＢＣＤ---------|---------------|-----│--------------------|--------------------182000|8617747.35|1.28│34.537.043.050.0|38.540.546.061.5200000|9470047.35|1.28│37.040.547.555.5|42.545.551.569.0220000|10417047.35|1.28│39.545.053.062.0|47.050.558.077.5240000|11364047.35|1.28│43.049.558.068.4|51.555.564.086.5254400|12045847.35|1.28│46.053.063.075.0|55.059.069.093.0--------------------------------------------------------------------------图B－2A340-300的ACN与重量的关系如有上述曲线,则可由曲线查出任一重量下的ACN值或和给定的ACN值对应的重量。一般厂家给出两个重量下的ACN值,如附表2所示。可以用线性插值计算任一中间重量的ACN或和给定的ACN值对应的重量。公式如下(参见图B-3):ACN＝ACN1＋(W－W1)×(ACN2－ACN1)／(W2－W1)(B-1)W＝W1＋(ACN－ACN1)×(W2－W1)／(ACN2－ACN1)(B-2)如要确定一机型在某条跑道上的ACN值,首先看该道面允许的轮胎压力是否和该机型的轮胎压力相同。如相同,再看该道面是硬道面(R)还是软道面(F),然后看其道基强度的高低,是A、B、C、D中那一种,再由该机型的ACN值表中和给定道面、道基强度对应的列查出(算出)给定重量下的ACN值。例1.A340-300重240吨,由图B-2或上面的表可查得:在广州白云机场的ACN＝49.6,在上海虹桥机场的ACN＝58,在桂林奇峰岭机场的ACN＝43,如机重254.4吨,在广州白云机场的ACN＝53,在上海虹桥机场的ACN＝63,在桂林奇峰岭机场的ACN＝46。例2.如果A340－300的ACN值是由附表二给出的（假设没有图B-2及该图上面的表）,设A340－300重量＝230000KG,试用附表二计算在道基强度为B的硬道面上的ACN:由表二查得对于硬道面、道基强度＝B,W1＝200000KG时ACN＝40.5,W2＝254400KG时,ACN＝53,按(B-1)式算得W＝230000KG的ACN为:ACN＝40.5＋(230－200)×(53－40.5)／(254.4－200)＝47.4为了能长期、反复在跑道上起降而不损坏该跑道,要求飞机对该跑道的ACN≤PCN。如例１中的A340-300,当重量＝254.4吨时在上海虹桥机场ACN大于该跑道的PCN(58),如A340-300要长期使用该机场,则应该减少起降重量到240吨,使ACN＝PCN。当飞机对跑道的ACN＞PCN时，应该按(B-2)式根据跑道的PCN确定由道面强度限制的起降重量:W＝W1＋(PCN－ACN1)×(W2－W1)／(ACN2－ACN1)(B-3)例3.计算A340-300在乌鲁木齐机场由PCN限制的起降重量在乌鲁木齐机场PCN为45/R/B/X/T,要求ACN＝PCN,按(B-3)式得:W＝200＋(254.4－200)×(45－40.5)／(53－40.5)＝219.584吨如重心前移,则作用在主起落架上的载荷减小,ACN减小,使由跑道PCN限制的起降重量增大。附表2是按后重心给的,由附表2算出的PCN限制的起降重量对任何重心位置都适用。由于ACN～W的曲线是稍向上弯曲的（见图B-2）,因此按线性插值算出的ACN值稍稍偏大、由道面强度限制的重量稍稍偏小。如只是偶尔使用该跑道,允许ACN稍大于PCN,如经常这样,则可能损坏跑道、使道面出现裂纹。在1976年国际民航组织公约的附件十四中对这种偶尔使用跑道的情况做了如下规定:对刚性道面,若偶尔使用该跑道,允许ACN超过PCN5％,对柔性道面,若偶尔使用该跑道,允许ACN超过PCN10％,超载起降次数不超过该道面年度总起降次数的5％,当道面已呈现破损迹象时不得超载运行,在冰冻后的融化期或受雨水影响道基强度减弱时不得超载运行,在超载运行时有关当局应定期检查道