Mi a futópálya-hornyolás?

Mi a hornyolás?

A futópálya-hornyolás keskeny keresztirányú hornyok vágása a futópálya felületébe, hogy a vizet elvezesse a repülőgép-gumiabroncsok alól. A keresztirányú horony a leszállás és a felszállás irányára merőlegesen fut. A hornyok rövid lefolyási útvonalat adnak a gördülő gumiabroncs alatti víznek. Az ICAO 14. melléklet útmutatása szerint a hornyolás elsődleges célja a felszíni lefolyás javítása, és a hornyok lerövidítik a lefolyási útvonalat. A futópálya keresztlejtése végzi a fő lefolyási munkát. A hornyok ehhez adnak hozzá.

Az Annex 14 és az EASA a „scored” (bevésett) szót is használja. A hornyolt vagy bevésett felületen olyan csatornák vannak, amelyeket vágtak vagy kialakítottak. Ez az oldal a „hornyolt” szót használja.

Miért hornyolják a futópályákat

Az első sugárhajtású gépek óta a nedves futópályán végzett fékezés biztonsági kérdés. Az FAA szerint a nehéz repülőgépek és a nagy leszállási sebességek a nedves fékezést jelentős biztonsági szemponttá tették. Két vizsgálat vezetett a hornyolás bevezetéséhez. A NASA a Langley Kutatóközpontban 1968-ban fejezte be az egyiket. Az FAA Műszaki Központja 1983-ban, Lakehurstben fejezte be a másikat. Mindkettő azt találta, hogy a szorosan elhelyezett keresztirányú hornyok nagy súrlódást adnak nedves burkolaton, mert az esővíz a leszálló gép gumiabroncsai alól elfolyik.

A vízen siklás az a jelenség, amikor a gumiabroncs elveszíti az érintkezést a nedves felülettel. A NASA 1963-ban írta le ezt a hatást. A gumiabroncs alatti víznyomás a földi sebesség négyzetével arányosan nő. Kritikus sebességnél a víz felemeli a gumiabroncsot a felületről. A p psi felfújási nyomású gumiabroncsnál a NASA csomóban adott vízen siklási sebessége 9-szerese p négyzetgyökének. 100 psi-nél ez 90 csomó. A képlet azt feltételezi, hogy a víz mélyebb a futófelület barázdáinál. Az ICAO szerint a felszíni lefolyás célja a vízmélység minimálisra csökkentése, és a hornyok lerövidítik a lefolyási útvonalat.

Az FAA a nedves futópálya felületének két tulajdonságát nevezi meg. A mikrotextúra az egyes adalékszemcsék finom érdessége. Segít a gumiabroncsnak áttörni a megmaradt vízhártyát. A makrotextúra a felület egészének látható érdessége. Elsődleges feladata, hogy vízutakat adjon, amelyeken a víz kifolyhat a gumiabroncsok alól, és nagyobb jelentősége van, ahogy nő a sebesség. Az FAA szerint mindkét tulajdonság alapvető.

Textúra és hornyok

Az ICAO a felület lefolyását a textúra és a hornyolás függvényeként írja le. A makrotextúrát A-tól E-ig osztályozza az ESDU 71026 skála alapján:

Ezen felületek bármelyikének hornyolása javítja a dinamikus lefolyást. A hatás a hornyok méretétől és a köztük lévő távolságtól függ. Az ICAO megjegyzi, hogy a teljesítménybeli kedvezmény a hornyolt vagy porózus súrlódó réteggel (PFC) ellátott futópályákat illeti meg, ha a tervezésük, kivitelezésük és karbantartásuk megfelel az állam által elfogadott kritériumoknak. Nagy vagy zuhogó esőt kapó repülőtereknél az ICAO azt javasolja, hogy az E osztályú hornyolt burkolatot fontolják meg.

Az FAA szabványos horony

Az FAA szabványos horony 1/4 inch (6 mm) mély és 1/4 inch (6 mm) széles. A távolság 1-1/2 inch (38 mm), középvonaltól középvonalig mérve. A hornyok a futópálya teljes hosszában folytonosak, és a repülőgép-mozgások irányára merőlegesek. A burkolat szélétől körülbelül 3 m (10 ft) távolságban megállnak, hogy a gép számára helyet hagyjanak.

A P-621 tétel adja meg az átvételi vizsgálatot. A hornyok legalább 90 százalékának mélysége és szélessége legalább 3/16 inch (5 mm) legyen. Legalább 60 százalékuk legalább 1/4 inch legyen. Legfeljebb 10 százalék haladhatja meg az 5/16 inch (8 mm) értéket. Betonban a hornyok 3-9 inch (8-23 cm) távolságra maradnak a keresztirányú dilatációs hézagtól. A burkolatba épített lámpatesttől 6-18 inch (150 mm-0,5 m) távolságra maradnak. Ahol világítási kábelek futnak a burkolatban, a gép nem vágja át a hosszirányú vagy átlós fűrészvágásokat.

A két futópálya kereszteződésében az elsődleges futópálya teljes hosszát hornyolják. A másodlagos futópályát lépcsős mintázatban fűrészelik. A nagy sebességű és a szögben kiágazó kigurulóutakon is lépcsős mintázat van. Ez a kiálló burkolatszéltől indul, és legfeljebb 40 inch (102 cm) szélességű.

A hornyok iránya

A futópályán a hornyok a haladás irányára merőlegesen futnak. Az Annex 14 és a CS ADR-DSN.B.090 azt javasolja, hogy a hornyok merőlegesek legyenek a futópálya középvonalára, vagy párhuzamosak legyenek azokkal a nem merőleges keresztirányú hézagokkal, ahol vannak ilyenek. Az FAA azt kéri, hogy a hornyok a teljes futópályahosszon folytonosak legyenek, és merőlegesek legyenek a leszállás és a felszállás irányára.

Ezek a futópályára vonatkozó szabályok csak a keresztirányú hornyokra vonatkoznak. A hosszirányú hornyok az utakon fordulnak elő (lásd: Hornyolás az utakon).

Hol kötelező

Az ICAO és az EASA nem ad meg hornyméreteket. A 14. melléklet és a CS ADR-DSN.B.090 azt javasolja, hogy az új felület átlagos textúramélysége legalább 1,0 mm legyen. Azt javasolják, hogy a hornyok a futópálya középvonalára merőlegesek legyenek.

Az FAA ennél egyértelműbb. Az AC 150/5300-13B előírja, hogy kereskedelmi szolgáltatást nyújtó repülőtereken az elsődleges és másodlagos futópályán, valamint a sugárhajtású gépeket kiszolgáló futópályákon hornyolást vagy más súrlódásnövelő kezelést kell biztosítani. Ugyanezt a tanácsot adja a nagy sebességű gurulóutakra is, ajánlott gyakorlatként. Az AC 150/5320-12C a sugárhajtású futópályák hornyolását kiemelt prioritású biztonsági munkának nevezi. Bekezdésének 2-21 félkövér tételei kötelezőek a szövetségi finanszírozású projekteken.

Egyéb futópályákra az AC felsorolja a mérlegelendő tényezőket:

• a vízen siklással kapcsolatos balesetek és események előzményei
• milyen gyakran nedves a futópálya, az éves csapadékmennyiség és intenzitás alapján
• lejtések, sík területek, mélyedések és más jellemzők, amelyek megakadályozzák a víz lefolyását
• a felületi textúra minősége, beleértve a polírozott adalékanyagot és a szennyeződés-lerakódást
• a futópálya burkolatának szilárdsága és állapota

Hogyan készülnek a hornyok

Az aszfaltba vágott hornyokat gyémántlapos fűrésszel vágják. Az FAA szerint a forró keverékű aszfaltban a hornyokat fűrészeléssel kell vágni, új és meglévő burkolatban egyaránt. A betonban a hornyokat fűrészeléssel vagy formázással lehet kialakítani. Új betonban rezgő bordázott lemez vagy bordázott henger alakítja ki a hornyokat, amíg a beton plasztikus. A henger nem mindig éri el a teljes, 1/4 inch-es mélységet.

A burkolatnak alkalmasnak kell lennie a hornyolásra. A dudorokat, a süllyedt részeket, az elmozdult hézagokat és az erősen repedezett vagy lepattogzott területeket előbb meg kell javítani. Ha a felület vagy a szilárdság nem megfelelő, előbb ráépítés készül. Aszfaltnál az FAA további tényezőket sorol fel, amelyek meghatározzák, mennyi ideig maradnak hatékonyak a hornyok: a maximális felületi hőmérséklet, a gumiabroncsnyomás, az, hogy milyen gyakran fékeznek a gépek az adott területen, a keverék és az adalékanyag.

Az új burkolat a hornyolás előtt 30 napig kikeményedik, hacsak nem igazolták a hornyok stabilitását. A hornyológép önjáró, és iszapelszívóval rendelkezik. A vállalkozó először egy próbasávot hornyol. A hulladék nem kerülhet a csapadékvíz-csatornába. Az FAA tisztítást kér a munka során végig, mert a futópályán maradt hulladék veszélyes lehet a repülőgépekre.

Hornyolás, drótfésűzés és porózus súrlódó réteg

A hornyolás nem az egyetlen mód arra, hogy a futópálya lefolyó textúrát kapjon. Az FAA két másiktól elkülöníti.

• Drótfésűzés és drótfogazás. Acéldrótok mély textúrát alakítanak ki a friss betonban. Az FAA ezeket textúrázási módszereknek nevezi. Nem helyettesíthetik a fűrészelt vagy a friss betonba vágott hornyokat, mert nem akadályozzák meg a repülőgépek vízen siklását.
• Porózus súrlódó réteg (PFC). Ez nyitott szemcseszerkezetű, melegen kevert aszfaltréteg, 3/4 inch és 1-1/2 inch (25-40 mm) vastagságban. Az esővíz a futópálya oldalához folyik át rajta. Az Egyesült Királyságban és az USA-ban végzett kutatások szerint jó súrlódást is ad. A gumi eldugíthatja a pórusait. Az FAA nem javasolja a PFC-t olyan futópályákon, ahol futópályavégenként naponta 91 sugárhajtású érkezésnél több van.

Az EASA ellenőrző listája mindkét felületre kiterjed. Azt kéri az ellenőrtől, hogy ellenőrizze, nyitottak-e a hornyok és tervezési határértékeiken belül vannak-e, és hogy a porózus súrlódó réteg a tervezettnek megfelelően vezeti-e el a vizet.

Kopás és gumi

A hornyokban lerakódott gumi csökkenti a hatásukat, és nagyobb valószínűséget ad a vízen sikláshoz (AC 150/5380-6C). A leszálló sugárhajtású gépek gumija a legkitartóbb szennyező. A földetérési területen halmozódik fel. Az ICAO hozzáteszi, hogy a gumi kitöltheti a textúrát, és csökkentheti a lefolyó kapacitást.

A forgalom is kopasztja a hornyokat. Az AC 150/5320-12C szerint az üzemeltetőnek időszakosan mérnie kell a hornyok mélységét és szélességét. Ha a hornyok 40 százaléka 1/8 inch (3 mm) vagy annál kisebb, 1 500 feet (457 m) hosszon, az üzemeltetőnek azonnal helyre kell állítania őket.

Az FAA négy módszert ad a gumi és más szennyezők futópályáról történő eltávolítására: nagynyomású víz, vegyszerek, nagy sebességű ütközéses (impact) módszer és mechanikus köszörülés. Kimondja, hogy senki sem ítélheti meg szemrevételezéssel a gumi eltávolításának eredményét. A munka után az üzemeltetőnek súrlódást kell mérnie. A Mu-értékeknek a futópálya tiszta középső részén mért értékek 10 százalékán belül kell lenniük. Az AC a gumi-eltávolítás gyakoriságát a futópályavégenként naponta érkező sugárhajtású leszállások számából javasolja:

Ha a leszállások több mint 20 százalékát széles törzsű gép végzi, az üzemeltető a következő magasabb sort választja.

Hornyok ellenőrzése

A 14. melléklet szerint a hornyokat rendszeresen ellenőrizni kell. Az EASA azt kéri, hogy az ellenőrzés igazolja, hogy a hornyok nyitottak, és tervezési határértékeiken belül vannak.

A szemrevételezéses ellenőrzés rögzítheti a hornyok romlását és a pangóvíz-képződést. Az AC 150/5320-12C szerint a súrlódás szemrevételezéses értékelése nem megbízható, és a textúramélységet sem lehet vele megítélni. A textúramélységet közvetlen méréssel kell meghatározni. A TarmacView nem méri a hornyok mélységét, szélességét vagy a súrlódást.

Hornyolás az utakon

A közútkezelők is vágnak hornyokat, hogy növeljék a csúszásállóságot és csökkentsék az esős időjárási baleseteket. Az FHWA irodalmi áttekintése (FHWA-HRT-14-065) a burkolat-hornyolást a felületbe vágott hosszirányú vagy keresztirányú vágásként határozza meg. Elsődleges célja a lefolyás javítása és a vízen siklás csökkentése.

A két iránynak az utakon más a használata:

• Hosszirányú hornyok a haladással párhuzamosan futnak. Az áttekintés szerint a jármű irányítottságához működnek a legjobban.
• Keresztirányú hornyok a haladásra merőlegesen futnak. Ritkábbak, részben azért, mert a hornyológépek a párhuzamos hornyokat könnyebben vágják. A csomópontokban és a fizetőkapuknál működnek a legjobban, ahol a járművek gyakran megállnak.

Az áttekintés szerint a jelentett esős időjárási balesetek csökkenése 55 és 72 százalék között volt. Figyelmeztet, hogy a vizsgálatok nem vették figyelembe a regressziót az átlaghoz (regression to the mean), ezért a számokat óvatosan kell kezelni. Megnevezi a lehetséges költségeket is: nagyobb zajt, a burkolat gyorsabb kopását és a kormányzásra gyakorolt hatást. Aszfaltnál a hornyok meleg időben és fiatal burkolaton visszafolyhatnak egymásba.