Čo je testovanie trenia na dráhe?

Testovanie trenia na dráhe je prieskum, ktorý meria trenie povrchu dráhy samozvlhčujúcim zariadením na nepretržité meranie trenia (CFME). FAA píše názov ako continuous friction measuring equipment. Zariadenie beží po dráhe a zaznamenáva koeficient trenia, označovaný Mu (μ), pozdĺž dĺžky dráhy. Môže byť samostatné, alebo ho môže ťahať vozidlo.

Čo test meria

Zariadenie zvlhčuje vozovku pred skúšobnou pneumatikou. Dýzy dávajú rovnomernú hrúbku vody 1 mm (0,04 inch). FAA uvádza, že mokrý povrch dáva vždy najnižšie hodnoty trenia, takže test ukazuje najhorší prípad. EASA opisuje túto hodnotu ako údaj o textúre, znečistení a odvodnení povrchu pod pneumatikou. Hodnota je dynamický koeficient trenia, lebo zariadenie vynucuje určitý relatívny pohyb medzi pneumatikou a vozovkou. Veľkosť tohto pohybu závisí od zariadenia.

Zariadenia

Mu Meter meria bočné trenie. Má dve voľne otáčajúce sa skúšobné kolesá, naklonené voči smeru jazdy. Vozidlo ho ťahá po vozovke konštantnou rýchlosťou pri konštantnom zaťažení. Jeho skúšobnou metódou je ASTM E670. Iné zariadenia brzdia skúšobnú pneumatiku pri pevnom prešmyku. Norsemeter RUNAR napríklad beží pri pevnom prešmyku 16 %.

EASA uvádza deväť zariadení v tabuľke úrovní trenia, ktorá je nižšie. Prevádzkovateľ môže použiť zariadenie, ktoré v tabuľke nie je. Zariadenie musí korelovať aspoň s jedným zariadením z tabuľky. Zariadenia FAA boli kvalifikované v korelačných testoch na NASA Wallops Flight Facility.

Výkonová špecifikácia FAA pre zariadenie žiada tieto vlastnosti:

• Nepretržitý záznam trenia po celej dráhe, bez rozbehu a brzdnej dráhy.
• Priemery pre každý úsek 150 m (500 ft) a pre každú tretinu dráhy.
• Skúšobné rýchlosti 65 a 95 km/h, s toleranciou 5 km/h.
• Samozvlhčujúci systém s hrúbkou vody 1 mm a prietokom v rámci 10 %.
• Opakované výsledky pre každý úsek 150 m v rámci dvoch smerodajných odchýlok ±0,06 Mu.
• Hladká skúšobná pneumatika bez dezénu, aby opotrebenie dezénu nemalo vplyv na výsledok.

Textúra a čo znižuje trenie

Dve úrovne textúry určujú trenie mokrej dráhy. Annex 14 opisuje obe.

• Mikrotextúra je textúra jednotlivých zŕn kameniva a okom sa takmer nedá zistiť. Je hlavnou zložkou protišmykovosti pri nízkej rýchlosti.
• Makrotextúra je textúra medzi zrnami a okom sa dá približne posúdiť. Má hlavný vplyv na odvodnenie pri vysokej rýchlosti.

Gumové nánosy v dotykovej zóne prekrývajú mikrotextúru, ale nemusia znižovať makrotextúru. Leštenie kameniva mikrotextúru odstraňuje. EASA uvádza tri príčiny straty trenia: gumové nánosy, leštenie povrchu a zlé odvodnenie. Povrch, ktorý sa pri dotyku zdá hladký, nemá mikrotextúru. Annex 14 odporúča pre nový povrch priemernú hĺbku textúry aspoň 1,0 mm.

Požiadavky

ICAO Annex 14 vyžaduje, aby štát stanovil minimálnu úroveň trenia. Letisko musí udržiavať spevnenú dráhu na tejto úrovni alebo nad ňou. Musí merať trenie pravidelne samozvlhčujúcim zariadením CFME a výsledky zdokumentovať. Frekvencia musí ukazovať trend povrchu. Osoby, ktoré merajú trenie, musia byť vyškolené. Ak dráha klesne pod minimálnu úroveň trenia, letisko musí prijať nápravné opatrenia a musí o tom informovať používateľov.

EASA Part-ADR.OPS uvádza rovnaké povinnosti. Jej AMC uvádza hodnoty pre každé zariadenie a skúšobnú rýchlosť:

Hodnoty sa líšia podľa zariadenia, takže hodnotu z jedného zariadenia nemožno porovnávať s hodnotou z iného. Tabuľka 3-2 FAA pridáva tretiu úroveň, konštrukčnú úroveň pre nové povrchy. Pre Mu Meter je to 0,72 pri 65 km/h a 0,66 pri 95 km/h.

Ako prebieha prieskum

• Úplný prieskum používa dve rýchlosti, 65 km/h a 95 km/h.
• Záznam sa začína 150 m od prahu pri 65 km/h a 300 m pri 95 km/h. Vozidlu to dá priestor na zrýchlenie. Záznam končí približne rovnakou vzdialenosťou od opačného konca, aby sa vozidlo mohlo zastaviť.
• Pre prevádzku úzkotrupých lietadiel je jazda 3 m až 5 m od osi dráhy. Pri zmiešanej prevádzke sú jazdy vo vzdialenosti 3 m a 6 m.
• Povrch dráhy je suchý a vodu pridáva samozvlhčujúci systém.
• Prevádzkovateľ porovnáva každý výsledok s predchádzajúcimi prieskumami tej istej dráhy a s tým istým zariadením.

Počas testu dráha nie je použiteľná pre lietadlá. FAA odporúča prevádzkovateľovi zvoliť čas, ktorý najmenej narúša letovú prevádzku.

Ako čítať výsledok

Jedna hodnota neurčuje príčinu. EASA uvádza, že jedno meranie nedá vyčítať žiadnu jednotlivú vlastnosť. Prevádzkovateľ však môže odvodiť určité vlastnosti, keď to isté zariadenie beží na tom istom povrchu. EASA spája dve rýchlosti s príčinami:

• Nízke hodnoty pri 65 km/h znamenajú menej odkrytú mikrotextúru, kvôli gumovému krytu alebo leštenému kamenivu.
• Nízke hodnoty pri 95 km/h znamenajú nahromadenie gumy spolu so slabým odvodnením. Pri vysokej rýchlosti môže byť vodný film taký hrubý, že mikrotextúra nedosiahne pneumatiku.
• Nízke hodnoty pri vysokej rýchlosti naznačujú aj menšiu makrotextúru. Makrotextúra vytvára odtokové kanály pre väčšie množstvo vody.

EASA uvádza, že prieskum na suchej dráhe nedokáže zistiť zatopenia ani vyjazdené koľaje. Samozvlhčujúci film ich nezobrazí. Mláky s hĺbkou už okolo 3 mm môžu pri vysokej rýchlosti spôsobiť aquaplaning, keď na ne narazia pristávajúce lietadlá. FAA uvádza, že samozvlhčujúce zariadenie nedokáže ukázať potenciál aquaplaningu. Prevádzkovateľovi odporúča kontrolovať povrch počas dažďa a zaznamenávať polohu a hĺbku zatopených plôch. FAA uvádza, že priemerná hĺbka vody viac ako 3 mm na úseku 152 m vyžaduje nápravu. Prevádzkovateľ vráti prehĺbenú plochu na štandardný priečny sklon.

Ako často testovať

ICAO a EASA neuvádzajú pevný interval. EASA hovorí, že prevádzkovateľ má zvážiť počet prúdových pohybov na koniec dráhy, hmotnosť lietadla, typ a vek povrchu a klímu. FAA odporúča minimálnu frekvenciu pre každý koniec dráhy:

FAA odporúča hodnotiť každý koniec dráhy osobitne. Ak tvoria 20 % alebo viac lietadiel širokotrupé lietadlá, prevádzkovateľ má použiť vyššiu úroveň. Každá dráha pre prúdové lietadlá sa má hodnotiť aspoň raz ročne.

Po nízkom výsledku

EASA uvádza, že meranie na úrovni plánovania údržby alebo pod ňou spustí úplný prieskum. Prieskum zahŕňa textúru, znečistenie a odvodnenie na postihnutej tretine dráhy. Prieskum overuje, že odkrytá textúra dokáže vtlačiť gumu pneumatiky do povrchu a že voda z vozovky odteká. Inšpektor sleduje tieto body:

• odkrytá mikrotextúra, zistená dotykom, ak leštenie alebo guma pokrýva 100 m zóny, ktorú používajú lietadlá
• makrotextúra
• otvorené drážky, v medziach ich návrhu
• porézna protišmyková vrstva, ktorá odvodňuje podľa návrhu
• sklony nad minimálnymi návrhovými hodnotami

Annex 14 vyžaduje nápravnú údržbu, aby trenie nekleslo pod minimum. Časť dráhy s dĺžkou okolo 100 m môže byť dôležitá pre údržbu alebo hlásenie. FAA uvádza tieto usmernenia, ktoré vychádzajú z úsekov 500 ft (152 m):

• Pod úrovňou plánovania, ale nad minimom, na 500 ft, pričom susedné úseky sú na úrovni plánovania alebo nad ňou: bez nápravného opatrenia. Sledovať pravidelnými prieskumami.
• Pod úrovňou plánovania na 1 000 ft (305 m) alebo viac: zistiť príčinu a rozsah a prijať nápravné opatrenie.
• Pod minimom na 500 ft, pričom susedné úseky sú pod úrovňou plánovania: prijať nápravné opatrenie ihneď po zistení príčiny.

FAA pridáva pravidlo pre novopostavenú dráhu pre prúdové lietadlá s drážkami vyrezanými pílou alebo s prekrytím PFC. Priemerná hodnota každého úseku 500 ft nemá byť nižšia ako konštrukčná úroveň.

Odstraňovanie gumy

Guma je najvytrvalejší znečisťujúci materiál. Vyskytuje sa v dotykovej zóne a môže prekryť celú textúru povrchu. FAA uvádza štyri metódy odstránenia: vysokotlakovú vodu, chemikálie, vysokorýchlostný náraz a mechanické brúsenie. Po odstránení má prevádzkovateľ znovu zmerať trenie. Hodnoty majú byť v rámci 10 % hodnôt na nekontaminovanom strede dráhy. Vizuálna kontrola nedokáže výsledok posúdiť. FAA navrhuje, aby zmluva o odstránení platila podľa konečného testu CFME. Uvádza aj odporúčanú frekvenciu odstraňovania:

EASA uvádza aj ďalšie zmierňujúce opatrenia. Znovuvytvorenie textúry alebo nový povrch rieši leštenie. Úprava tvaru rieši zlé odvodnenie.

Drážky a porézna protišmyková vrstva

Drážka vyrezaná cez dráhu dáva dažďovej vode krátku cestu spod pneumatiky. Annex 14 uvádza, že drážkovanie urýchľuje odvodnenie. Podľa FAA si povrch s drážkami pri mokrom stave zachováva vysokú úroveň trenia. Prevádzkovateľ musí čas od času merať hĺbku a šírku drážok. Ak je 40 % drážok hlboko 3 mm alebo menej na úseku 457 m, drážky už dobre nezabraňujú aquaplaningu. FAA žiada, aby prevádzkovateľ obnovil hĺbku a šírku drážok na 6 mm.

Porézna protišmyková vrstva (PFC) je tenká vrstva asfaltu s otvorenou zrnitosťou, hrubá 25 mm až 40 mm. Dažďová voda ňou preniká a odteká do strán. Podľa FAA si vysoká úroveň trenia na PFC udrží po celej dĺžke dráhy. Gumové nánosy môžu upchať dutiny a voda potom nepreteká vrstvou. Keď guma upchá dutiny, FAA uvádza, že gumu nie je možné odstrániť bez vážneho poškodenia vrstvy. Preto FAA neodporúča PFC na dráhach s viac ako 91 pristátiami prúdových lietadiel denne na koniec dráhy. EASA hovorí, že prevádzkovateľ má skontrolovať, či PFC odvodňuje podľa návrhu.

Trenie nie je brzdný účinok

Hodnoty trenia sa nepoužívajú na hlásenie stavu povrchu. Správa o stave dráhy uvádza kód stavu dráhy z matice hodnotenia. EASA povoľuje hodnoty trenia len na podporu zvýšenia alebo zníženia tohto kódu, a to porovnávacím spôsobom. Annex 14 odporúča, aby letisko neuvádzalo merania trenia na iných znečisteniach ako na spevnenom snehu a ľade. Merania na voľnom snehu a čľapavom snehu nie sú spoľahlivé.

Dráha je šmykľavá mokrá, keď je mokrá a testy ukazujú zhoršené trenie na významnej časti. Prieskum trenia je jednou z metód, ktoré to môžu ukázať. Ďalšie sú pozorovania údržbového personálu, opakované hlásenia pilotov a analýza brzdného výkonu. Annex 14 vyžaduje, aby informácie o šmykľavej mokrej dráhe boli dostupné.

Vizuálna kontrola

Vizuálna kontrola nemôže nahradiť test trenia. Nájde gumové nánosy a zatopenia. FAA dodáva, že vizuálne kontroly sú nevyhnutné pri problémoch s odvodnením, opotrebení drážok a konštrukčných poruchách. Ak prevádzkovateľ zariadenie nepoužije, EASA hovorí, že má posúdiť sklony, textúru a odvodnenie na celej vozovke. Prevádzkovateľ tiež hľadá gumové nánosy, leštenie kameniva a množstvo odkrytej textúry v oblasti, ktorú používajú kolesá lietadiel. TarmacView trenie nemeria. Dronový prieskum trhlín a porúch test dopĺňa a nenahrádza.