第二章 文獻回顧
2.1 民用機場跑道及安全區域相關規範與研究
2.1.1 FAA 規範
美國聯邦飛航總署(Federal Aviation Administration, FAA)是美國運輸 部門(U.S. Department of Transportation)下主掌美國民航事務之機關，目前 為世界上最具影響力之官方飛航管理機構。FAA 除管理航空事務外，也致 力於發展航管與導航系統、改善飛航安全、推動飛航技術研發等業務。
FAA 有發布一系列聯邦航空規範(Federal Aviation Regulations, FAR)及 民航通告(Advisory Circular)，對各項機場、營運事務進行規範並提出具體 作法與建議。其中AC 150/5300-13 Airport Design[1]中對於機場各設施設計 有詳細規範，為保障航機運作安全，跑道需依照一定規範設計，且跑道周 圍有定義各種區域需保持淨空，自 1989 年發布以來，已經多次修正，目 前最新修正版本為2008 年 11 月發布之 Change14。而現行跑道長度設計則 獨立敘述於2005 年 7 月發布之 AC 150/5325-4B[2]中。每一機場跑道長度 設計時須依照不同設計機型取得基本跑道長度，再依照跑道坡度、潮濕情 形、海拔高度等參數進行修正，所得結果即為FAA 建議跑道設計長度。除 基本跑道長度外，FAA 也另外規範航機進場速度大於 121knots(海浬)的跑 道鋪面末端需保留300m(1,000ft)長度的安全區域，以避免衝出跑道事故發 生時的損傷。以下將對FAA AC150/5325-4B 中跑道長度設計進行概述。
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1. 設計基本跑道長度時有以下假設與定義：
(1) 假設跑道為無風、乾燥、無障礙且平坦無坡度
(2) 跑道各起降機種中需最大跑道長度者為跑道設計機型 (3) 最大起飛重 5,670kg(12,500lbs)以下者為小型飛機 (4) 最大起飛重 5,670kg 以上者為大型飛機
(5) 航機最大起飛重 Maximum Certificated Takeoff Weight 以簡稱 MTOW 表示
跑道中心線最高與最低點之高程差除以跑道長為有效跑道坡度 進場速度(approaching speed)以 1.3 倍失速速度(stall speed)計算 FAA 設計環境皆假設為無風狀態，並未考量順逆風之影響。
2. 設計跑道長度時須先決定設計機型，由未來至少五年內有定期航班 之航機中選擇跑道長度需求最大機型進行設計。
3. 由設計機型之 MTOW 不同等級分別計算跑道長度，當設計機型 MTOW 超過 27,200kg(60,000lbs)，各種機型將獨立計算跑道長；設 計機型 MTOW 介於 27,200kg 與 5,670kg 間者可以機隊(fleet)航機 組成進行計算，此法適用航空業發達、中小型機型眾多的美國，可 簡化航機種類複雜之區域機場設計難度，但並不適用於國內狀況，
且設計法中涵蓋之機型機國內皆無使用，應就現用各機型逐一討論；
MTOW 小於 5,670kg 者則可由 FAA 提供之圖表直接進行概算。各 種起降狀態計算所得跑道長度需求中最長者即為設計跑道長。
4. FAA 將不同重量與降落速度之機型分類列表，如表 2.1 所示，不同 類型使用不同計算法，但若航機製造商提供之飛機性能表現所需跑 道較長，則以較長者為準。
表2.1 跑道長度設計機型分類表[2]
航機重量分類(MTOW) 設計法
12,500lbs(5,670kg)以下
進場速度低於30knots 參考小型機航機組成 進場速度介於30~50knots 參考小型機航機組成 進場速度大於50knots 參考小型機航機組成 參考小型機航機組成 12,500lbs(5,670kg)~60,000lbs(27,200kg) 參考大型機航機組成 60,000lbs(27,200kg)以上或 Regional jet＊機型 大型機種獨立計算
*regional jet 通常指乘客 100 人以下的噴射機
5. 最大起飛重小於 12,500lbs(5,670kg)之機種中
(1) 小型飛機進場速度低於 30knots 者建議跑道長度為 300ft(92m)+”
機場海拔”×0.03
(2) 小 型 飛 機 進 場 速 度 介 於 30~50knots 者 建 議 跑 道 長 度 為 800ft(244m)+”機場海拔”×0.08
(3) 小型飛機進場時速高於 50knots，且乘客少於 10 人者須參考圖 2.1 設計，乘客數多於10 人則參考圖 2.2，由圖可得建議跑道長。
圖
海拔 議跑
圖2.1 小型 使用圖2 拔估算出跑 跑道長度。
型機進場速 2.1 時，設計 跑道長度。
。
速度>50kno 計者可由機 依照 95%
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ots 且乘客 機場最熱月
%機隊需求
客少於10 人 月平均最高 求或 100%機
人者跑道長 高日溫(℉)對
機隊需求可
長設計圖[2 對應圖上不 可得不同之 2]
不同 之建
圖2.2 小型機進場時速>50knots 且乘客多於 10 人者跑道長設計圖[2]
圖2.2 使用方式同圖 2.1，以年最熱月平均最高日溫對照圖表中不同海 拔高度得建議跑道長度。
以上設計都是基於無風、MTOW、理想襟翼設定等情形下變換機場海 拔與溫度求得，其餘因素如相對濕度、跑道有效坡度等雖會影響跑道長度，
但已設定為增加10%跑道長度並涵蓋於設計曲線中。
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6. 最大起飛重介於 12,500lb(5,670kg)至 60,000lb(27,200kg)之機型需 參考圖2.3 與圖 2.4 及表 2.2、表 2.3 進行設計。但此設計法僅適用 海拔8,000ft(2,439m)以下機場，其餘需洽詢航機製造商。另外，在 海拔 5,000ft(1,524m)以上時以圖 2.1 或 2.2 求得之跑道長可能較圖 2.3 與 2.4 長，此時以較長者為準。
圖2.3 75%機隊機型組成於 60%及 90%可用載重運作之跑道長度設計圖[2]
圖2.3 之使用方法為假設某機場能滿足 75%機隊機型以最大載重量(載 客量或貨物量)之 60%或 90%運作，對照圖表即可得知建議跑道長度。機 隊機型組成可參考表2.2，大多為美國境內常用小型飛機。
圖2.4 100%機隊機型組合於 60%及 90%載重運作之跑道長度設計圖[2]
圖 2.4 則是設定欲滿足全部機種起降需求時跑道長度表，機隊組成機 型可參考表2.2 與表 2.3，此圖為較保守狀態，故計算出之建議跑道長度較 由圖2.3 所得之長度稍長。
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表2.2 75%機隊組成參考機型[2]
表2.3 剩餘 25%機隊組成機型[2]
由圖 2.3 與圖 2.4 所求得之跑道長度，尚須依照機場環境做修正。以 下為修正項目及修正因數：
(1) 航機起飛需求之跑道長需依照跑道坡度而修改，跑道高程差每增 加0.3m 則跑道長需增加 3m。
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(2) 潮濕狀況之跑道，滿足 60%機型之跑道長需增長 15%，但全長不 應超過 1,676m；滿足 90%機型之跑道需增長 15%但全長不超過 2,133m。
(3) 海拔 1,524m(5,000ft)以上之機場需額外提供跑道長度以供 5,670kg 以上之螺旋槳飛機運作。
7. MTOW 超過 12,500lbs(5,670kg)之航機須參照各製造商所提供資料 求得建議跑道長度。航機性能表現通常列於航機之機場設計手冊 (Airport Planning Manual, APM)，或直接由航機製造商之網站取得。
若航機製造商未提供鋪面狀態或高層差等修正因子，將依以下項目 進行修正：
(1) 襟翼角度以最短跑道長度之狀態為設計基準。
(2) 潮濕鋪面之渦輪引擎航機降落跑道長度為乾燥狀態下跑道長度增 加 15%，但不超過 1,676m。
(3) 對於 5,670kg 以上航機，起飛狀態需求跑道長需依照跑道坡度而 修改，跑道高程差每增加 0.3m 則跑道長需增加 3m。
(4) 若無起飛長度資料，則可用濕跑道落地長度除以 0.6 得之，或乾 跑道落地長度除以 06 再乘以 1.15。
FAA 提供此種計算法之背景為美國航空運輸發達，境內機場極多，但 多數機場僅起降中小型飛機，故由FAA 直接提供中小型航機適用的圖表以 簡化設計難度。但國內現有機型大多未列於FAA 之小型航機表中，故應由 航機製造商資料獨立計算。
除AC150/5325-4B 獨立提供跑道長度設計外，與與跑道周遭安全區域 相關規範多列於AC150/5300-13 中，FAA 規範與跑道周遭相關之安全區域 種類繁多，以下將對跑道地面相關區域規範進行說明。因 FAA 規範中許多 跑道相關區域尺寸與設計機型大小有關，應先說明航機分類方式。
FAA 規定進場分類為航機以最大降落重時不同降落速度，分類如下：
A 類：進場速度 91knots 以下
B 類：進場速度介於 91knots 與 121knots 間 C 類：進場速度介於 121knots 與 141knots 間 D 類：進場速度介於 141knots 與 166knots 間 E 類：進場速度大於 166knots 者
表2.4 為 FAA AC150/5300-13 中之航機設計分類表，號數大者代表機 型較大較重，對跑道等設施要求也較高。
表 2.4 飛機設計群組(ADG, Airplane Design Group)[1]
Group# 尾翼高(ft) 翼展(ft)
I <20 <49 II 20<30 49<79
III 30<45 79<118 IV 45<60 118<171
V 60<66 171<214 VI 66<80 214<262
緩衝區(Stopway, SWY)：FAA 定義緩衝區為一矩形地區，位於起飛跑 道後方，中心對齊跑道中心線，鋪面可支承放棄起飛之航機不致造成機身 結構損壞，寬度至少要與跑道等寬。緩衝區因僅供緊急狀態使用，相較於 全強度設計的跑道實用價值不高且價格亦不低。緩衝區上方依照 FAA 規 定會漆有黃色箭號以供辨識，配置與外觀如圖2.5 所示。
中心 earway 寬度 5%，除跑道 障礙物以免 航機煞停。
Clearway, 為中心線對
障礙物淨空區(Object Free Area, OFA)：以跑道、滑行道等中心線向兩 側延伸，除助導航或地面調度必要設施外不可有任何障礙物的地區。OFA 位置如圖 2.7 所示。尺寸則依據機型及跑道設計而不同，寬度 75~240m，
長度自跑道端延伸72~300m 不等，如表 2.5 所示。
圖2.7 OFA 配置圖[1]
跑道安全區(Runway Safety Area, RSA)：FAA 定義為跑道周圍用以減 少航機衝出跑道損失的地區，依照設計機型有不同大小，以跑道中心線為 中心，向外延伸。若跑道有緩衝區(Stopway)則 RSA 自緩衝區底起算，若 無則由跑道端點起算。實際配置如圖 2.8 所示[3]，表 2.5 則為不同群組飛 機之RSA 尺寸表，大型機場建議值為自跑道端延伸 300m×150m。
圖2.8 FAA 規範跑道 RSA 範圍示意圖[3]
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表2.5 不同分類之跑道安全區域尺寸表[1]
落地分類 A&B，進場能見度 1,200m 以上
項目 設計群組
I* II III IV RSA 寬(m) 36 45 90 150
跑道進場端前方 RSA 長(m) 72 90 180 180
跑道末端 RSA 長(m) 72 90 180 300
跑道OFA 寬(m) 120 150 240 240
跑道端外OFA 長(m) 72 90 180 300
落地分類 A&B，進場能見度 1,200m 以下
項目 設計群組
I * II III IV RSA 寬(m) 90 90 120 150
跑道進場端前方 RSA 長(m) 180 180 180 180
跑道末端 RSA 長(m) 180 180 240 300
跑道OFA 寬(m) 240 240 240 240
跑道端外OFA 長(m) 180 180 240 300
表2.5 不同分類之跑道安全區域尺寸表(續) 落地分類 C&D
項目 設計群組
I * II III IV V VI RSA 寬(m) 150 150 150 150 150 150
跑道落地端前方 RSA 長(m) 180 180 180 180 180 180
跑道末端 RSA 長(m) 300 300 300 300 300 300
跑道OFA 寬(m) 240 240 240 240 240 240
跑道端外OFA 長(m) 300 300 300 300 300 300
* I 某些機型需求另有折減，請參考 FAA AC150/5300