Когда люди планируют авиаперелет, последнее, о чем они задумываются – это взлетно-посадочная полоса (ВПП). Фокус всегда на самолете: кто производитель, какой тип, модель, компоновка салона, год выпуска. Между тем у ВПП характеристик не меньше, и все они играют ключевую роль для безопасности полетов, рассказывает рассказывает Игорь Провкин, генеральный директор «Опытный Завод N31 ГА:
Первая в мире и в истории
ВПП принадлежат той категории вещей, которые, кажется, окружали нас всегда. Допустить отсутствие аэровокзалов и, тем более, аэропортов в современном виде — нетрудно. Но разве могло быть время, когда самолеты летали, а ВПП еще не было?
Братья Райт свой первый взлет осуществили в 1903 году в дюнах Северной Каролины в Китти Хоук, а их первым аэропортом посадки стали коровьи пастбища в Дейтоне, Огайо. Первая взлетно-посадочная полоса располагалась не совсем на земле, поскольку братья Райт использовали для взлета катапульту.
Разгонная катапульта братьев Райт
Первая взлетно-посадочная полоса с твердым бетонным покрытием появилась во время Первой Мировой Войны в 1916 году во французском Клермон-Ферране.
Согласно сегодняшнему определению Международной организации гражданской авиации (ИКАО), ВПП – это прямоугольная область на аэродроме, подготовленная для посадки и взлета самолетов. В понятие ВПП включаются как поверхность самой полосы, так и рулежные дорожки, пандусы, перроны и т.д.
Современные ВПП играют важнейшую роль в надежности перелетов и чрезвычайно дороги в строительстве и обслуживании. Их создание обходится в десятки миллиардов рублей. В крупных аэропортах обычно есть несколько взлетно-посадочных полос в разных направлениях, чтобы экипажи самолетов и диспетчеры могли иметь оптимальный выбор с учетом направления превалирующего ветра.
Кстати, составление розы ветров фактически является одним из предварительных шагов при планировке аэропорта. Многие из первых аэропортов или военных авиабаз строились в виде треугольника из трех взлетно-посадочных полос под углом 60° друг к другу именно по этой причине – чтобы иметь лучшие условия для взлета/посадки при любом ветре. Со временем научились определять ВПП с наиболее интенсивной загрузкой, тогда крупные аэропорты стали планировать с главной и вспомогательными полосами.
На спутниковых снимках некоторых аэродромов США прекрасно видно остатки расположения ВПП в виде треугольника
Ключевое покрытие
Для покрытия ВПП, рулёжных дорожек и стоянок используются различные материалы. Существуют грунтовые, гравийные, асфальтовые и железобетонные полосы. Взлётно-посадочная полоса с искусственным покрытием обозначается аббревиатурой ИВПП. Ряд натуральных поверхностей – лед, песок, коралловая крошка, снег, глина, дерн – это экзотика.
Грунтовые аэродромы в непогоду «раскисают», что делает невозможным их эксплуатацию. Сегодня в качестве покрытия стандартно используют бетон – он отличается надежностью и долговечностью. В России бетонные ВПП могут быть как цельнолитые, так и выложенные из готовых стандартных рифлёных плит аэродромного покрытия.
В исторической перспективе именно бетон сыграл ключевую роль в формировании отрасли гражданской авиации. Высококачественные бетонные и асфальтовые поверхности могут выдерживать большой вес и момент удара колес самолета о поверхность в разных точках полосы, а также позволяют производить в аэропорту десятки тысяч взлетов и посадок в год.
Именно широкое распространение бетона и постоянное совершенствование технологий, обеспечивающих износостойкость и надежное сцепление колес самолета с поверхностью, позволили гражданской авиации превратиться в гигантскую отрасль мировой экономики.
Стандартная аэродромная плита ПАГ-14 имеет размеры 6х2 м, толщина 14 см. ПАГ-18 и ПАГ-20 — соответственно, 18 и 20 см в толщину.
Самые-самые
Размеры взлётно-посадочных полос могут серьезно отличаться: от 300 до 12 000 метров в длину и от 10 до 300 метров в ширину. Самая большая грунтовая ВПП – на американской авиабазе Эдвардс, расположенной на поверхности высохшего озера Роджерс, ее размеры: 11917×297 м. Другими «исполинами» можно назвать ВПП в аэропорту города Чамдо, КНР — 5500 м и в российских Жуковском – 5402×120 м и Ульяновск-Восточный — 5000×105 м. В мире насчитывается еще три полосы длиной около 5000 м – в Китае, Бразилии и ЮАР.
Самой короткой ВПП в мире принято считать полосу аэропорта Хуанчо-Ираускин на острове Саба (Малые Антильские острова). Её длина – всего 396 метров. В России самая короткая взлётно-посадочная полоса на аэродроме Новонежино в Приморском крае, ее длина – 472 метра.
Аэропорт Хуанчо-Ираускин. Выкатываться здесь точно не стоит.
Стандартная длина полосы для международного аэропорта – 3000-3500 м. Региональные аэропорты в России часто имеют ВПП до 2000 м.
Особые меры
Чтобы поверхность дольше не изнашивалась и обеспечивала безопасные взлет и посадку, применяются особые дополнительные покрытия из высокопрочных материалов. Их характеризует быстрая полимеризация, что позволяет в минимальные сроки проводить на ВПП работы по заделке сколов и трещин, а также выполнять герметизацию швов. Кроме того, они дают возможность наносить на поверхность ВПП антискользящий слой, обеспечивающий безопасное торможение самолета в дождь или гололед.
У ВПП есть характеристика – классификационное число покрытия (PCN), оно демонстрирует несущую способность искусственного покрытия для эксплуатации без ограничений. Этот показатель соотносится с классификационным числом воздушного судна (ACN), которое отражает относительное воздействие самолета на искусственное покрытие для установленной категории стандартной прочности основания.
Система ACN/PCN введена ИКАО как метод классификации прочности покрытия взлетно-посадочных полос, рулежных дорожек, перронов для воздушных судов с максимальной взлетной массой более 5 700 кг.
Соответственно, полосы делятся по категории прочности основания: «А» – высокий уровень прочности, «В» – средний, «С» – низкий, «D» – очень низкая прочность.
Рифленый бетон и формула будущего
Чтобы соответствовать самым высоким категориям, большинство крупных аэропортов сегодня стремятся к переходу на поверхности ВПП из рифленого бетона. При его использовании основным видом износа становится только смещение плит от тепловых нагрузок или из-за движения песчаной/гравийной подушки, на которых они лежат.
Плиты из рифленого бетона
Такие смещения могут происходить из-за сезонных перепадов температуры, критическими для базовых свойств ВПП они не является. Последствия такого смещения решаются либо обработкой межшовного пространства гудроном, либо заменой плит.
На сегодня – это самое эффективное покрытие ВПП. Оно без каких-либо дополнительных средств обработки обеспечивает максимально высокий коэффициент сцепления шасси с поверхностью. На других типах поверхности он достигается либо в идеальную погоду, либо за счет постоянного использования передовых абразивных материалов.
Довольно ненадежным покрытием ИВПП является асфальт. Под воздействием высокой температуры он практически всегда плавится и деформируется, крайне трудоемок в ремонте, после которого на нем остаются «заплатки».
Аналогичным считается покрытие ИВПП с миксом цементобетона и асфальта. Это так называемый асфальтобетон, когда бетонные плиты сверху закатывают в асфальт. Со временем с плоской и ровной поверхности бетона асфальт отваливается, образуя выбоины. Проблема в том, что это может произойти в любой момент, размер выбоины предсказать невозможно, а «подлатать» поверхность быстро не получится.
Это чревато повреждением и ускорением износа шасси при регулярных рейсах из такого аэропорта, не говоря уже о драматическом снижении коэффициента сцепления. Поэтому ремонт для поддержания нормального состояния таких ВПП должен производиться крайне внимательно и регулярно, но не во всех аэропортах за этим тщательно следят.
Для России рифленый бетон снимает еще и проблему резкой смены погоды. В ряде регионов в летний период жара достигает 40 градусов, а зимой температура опускается до минус 40. Такие резкие перепады пагубно сказываются на покрытии, и от серьезного и потенциально опасного для безопасности полетов износа спасает только «бронебойное» рифленое покрытие полосы, а также соблюдение технологии строительства: подготовка площадки, соблюдение последовательности и качества выполнения всех слоев, качественный дренаж и т.д.
Впрочем, вскоре представления о том, что такое по-настоящему прочная ВПП могут измениться. Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) сообщили, что им удалось почти в два раза повысить максимальную прочность бетона для взлетно-посадочных полос. Новый композит прочнее применяемых сегодня составов на 46% за счет более высокого уровня статической прочности на сжатие и более высокой ударной выносливостью. В его составе использована смесь портландцемента с суперпластификатором, доменным гранулированным шлаком, карбонатной мукой и карбонатом калия. Формула способствует интенсификации процессов гидратации при твердении, а использование карбоната калия позволяет применять новый материал для бетонирования при отрицательных температурах.
Игорь Провкин, генеральный директор «Опытный Завод N31 ГА»