国际民航组织（ICAO）即将在2024年11月28日正式启用新的道面等级评价系统——ACR-PCR（Aircraft Classification Rating-Pavement Classification Rating），这一变革标志着机场道面等级评价系统进入了一个新的发展阶段。本文旨在深入剖析这一演变过程，并详细解读ACR-PCR方法。
首先，我们将回顾ACN-PCN（Aircraft Classification Number-Pavement Classification Number）方法的历史地位与作用。ACN-PCN作为国际民航组织在1981年颁布的标准化机场道面等级系统，一直被广泛应用于评估飞机停机质量大于5700kg的道面。它通过判断道面的结构承载能力是否满足航空器的使用要求，为操作员提供了确定飞机在道面上的允许重量的依据。
然而，随着航空业的快速发展和道面等级评价需求的日益复杂化，ACN-PCN方法逐渐暴露出其局限性。推导当量轮载法和评价机型法等传统计算方法虽曾广泛使用，但因计算结果的不稳定性和缺乏可比性而受到挑战。此外，这些方法在考虑交通量因素和机型差异方面的不足，也限制了其在现代机场道面等级评价中的应用。
在这样的背景下，ACR-PCR方法应运而生。相较于ACN-PCN，ACR-PCR不仅在评价维度上更加全面，还融入了更多的现代科技元素，从而为机场道面等级评价提供了更加准确、可靠的依据。这一变革无疑将进一步推动机场道面等级评价系统的发展，为航空业的持续安全与高效运行提供有力保障。
道面等级号（PCN，Pavement Classification Number）是衡量道面承载强度的关键数字，它表示道面能够承受的、不受次数限制的使用强度。这一数字由机场当局在航行资料汇编（Aeronautical Information Publication，简称AIP）中经过计算后发布。根据PCN与ACN（Aircraft Classification Number，飞机分类号）的对比关系，飞机在道面上的使用将受到不同程度的限制。
值得注意的是，ACN-PCN方法并非专为道面设计，且对于超载运行的情况缺乏标准程序，通常由机场或地区自行决定。因此，PCN不应被误解为道面的最大绝对承载强度。
然而，ACN-PCN方法存在诸多局限性。该方法源自20世纪30至40年代的经验公式，包括针对柔性道面的Boussinesq理论和刚性道面的Westergaard理论。但这些理论无法妥善处理“复杂”的起落架构型、道面新材料的特性、起落架横向位置的偏移分布以及PCN计算的统一指导等问题。尽管ACN-PCN方法经过多年改进，如修改CBR设计方程中的α因子和引入层等效因子等，但仍未能克服上述根本性问题。
综上所述，ACN-PCN方法不仅存在内在缺陷，而且与现代道面设计方法脱节。因此，迫切需要一种新的方法来进行道面等级评价，以适应航空业的发展需求。接下来，我们将详细探讨ACR-PCR方法的诞生与发展。
针对ACN-PCN方法的固有不足，国际民航组织机场道面专家组（APEG）于2012年着手探索新的道面设计技术，以期对ACN-PCN方法进行改进。为推动新方法的研究，APEG内部成立了ACN-PCN（ACR-PCR）专项工作组，该工作组汇聚了包括FAA、French CAA（DGAC-STAC）在内的多家机构以及空中客车和波音等飞机制造商的专家。经过多年的努力，ACR-PCR方法在2018年最终定型，并由ICAO启动了审查与采纳流程。随后，该方法在2020年7月开始正式生效，并在2024年11月实现了全面适用。
ACR-PCR方法简介
ACR-PCR的概念
航空器分类等级（ACR，Aircraft Classification Rating）
ACR是一个数字，用于表示给定配置的航空器对指定标准路基强度的道面结构的相对影响。
道面分类等级（PCR，Pavement Classification Rating）
PCR也是一个数字，它表示在不受限制的运行条件下，道面的承载能力。
ACR和PCR值的计算基础是相同的。在ACR-PCR系统中，道面能够支持ACR值等于或小于道面PCR的航空器。具体来说：
- 当ACR≤PCR时，航空器可以不受限制地运行；
- 当ACR>PCR时，航空器的运行会受到限制，可能包括运行重量和/或频率的限制。
ACR的确定方法
ACR通常由航空器制造商提供，这些数据仅涵盖固定重心下的最大和最小质量所对应的ACR。然而，ICAO提供了专门的计算程序ICAO-ACR，该程序能够计算飞机在任意质量和重心下的ACR。
PCR的确定方法
PCR的计算可以采用技术评定法或经验评定法。技术评定方法基于交通量和道面结构参数，通过疲劳损伤累积原则来确定PCR。而经验评定方法则是根据已有道面在各类飞机作用下的使用情况来确定PCR。值得注意的是，道面结构和飞机荷载是道面承载能力的两个关键因素。技术评定方法主要分析道面结构能够承受的荷载大小，而经验评定方法则从飞机荷载出发，反推道面结构的承载能力。根据ICAO的规定，在条件允许的情况下，应优先采用技术评定方法，只有在缺乏必要的交通量和道面结构资料时，才考虑使用经验评定方法。
ACR-PCR的格式
ACR-PCR的格式中除了道面等级号之外，还包括一系列符号，这些符号提供了关于道面结构类型、道基强度类型、最大允许胎压类型或允许胎压值以及评价方法的重要信息。
（1）道面结构类型的标识：刚性道面以R表示，柔性道面则用F表示。若刚性道面上加铺了沥青混凝土，该复合式道面应视作刚性道面进行处理。
（2）ACR-PCR系统依旧沿用四个标准的道基强度类型：A（高强度），其弹性模量E大于150MPa；B（中等强度），弹性模量E介于100至150MPa之间；C（低强度），弹性模量E在60至100MPa范围内；D（特低强度），其弹性模量E低于60MPa。
（3）关于最大允许胎压的类型，系统设定为：无限制胎压以W表示，胎压范围在25至75MPa之间的用X表示，50至25MPa之间的用Y表示，小于5MPa的则用Z表示。通常，刚性道面和新建的柔性道面允许无限制的胎压。然而，质量较差的柔性道面则需限制胎压。若道面未出现明显病害，其所能承受的胎压类别可依据其最大承受胎压（同时考虑运行频率）来判定。
（4）评价方法方面，系统提供了两种选择：技术评定以T表示，而经验评定则用U表示。
ACR-PCR系统的通报格式如下：
ACR-PCR与ACN-PCN的主要区别
ACR系统与ACN概念相似，但在实际应用中存在显著差异。以下是它们之间的主要区别：
（1）ACR-PCR系统通过线性弹性分析（LEA，Layered Elastic Analysis）来计算道面的力学响应，包括应力、应变和挠度。这些响应数据进一步用于量化道面损伤。相比之下，ACN-PCN系统主要基于CBR/Westergaard理论进行道面设计。
（2）在结构分析方面，ACR-PCR系统将刚性和柔性道面都视为层状弹性体系，从而避免了ACN-PCN系统中使用的α因子和层等效因子可能带来的不确定性。
（3）尽管ACR-PCR系统仍沿用四个标准道基强度，但它采用模量E而非CBR或k来定义这些强度。这提供了更加直观和一致的性能指标。
（4）对于柔性道面，ACR方法考虑了主起落架上所有轮载的影响，而ACN-PCN可能仅关注部分轮载。
（5）在标准轮胎压力方面，ACR-PCR系统将压力增加至5 MPa，以更贴近实际运行情况。
（6）同样地，柔性道面上的ACR标准覆盖率也提高至36500，以更全面地评估道面性能。
（7）此外，ACR-PCR的当量单轮荷载（DSWL）以100kg为单位，相比ACN-PCN的1000kg单位更为合理和适用。
（8）在运行程序方面，ICAO为ACR-PCR系统提供了一种新的超载程序。对于柔性和刚性道面，允许超载PCR的10%。若超载在合理范围内且不会对道面造成严重影响，则可获得许可。
值得注意的是，ACR与ACN之间、PCR与PCN之间无法进行直接转换。尽管在数值上，ACR/PCR数值可能比ACN/PCN高一个数量级，但这正是为了明确区分两个系统而特意设计的。
ACR-PCR方法不仅为飞机运营商、机场运营商和飞机制造商带来了显著效益，更在全球范围内推动了道面优化和减重。对于飞机运营商而言，该方法有效减少了因道面限制而导致的重量约束；机场运营商则通过ACR-PCR系统获得了一种统一且损伤导向的优化手段，能够更准确地评估超载运行的影响，并有望提升道面寿命的预测性。同时，飞机制造商也能从ACR-PCR系统中受益，为其未来产品的起落架构型优化提供有力支持。
