机场跑道的介绍
(2013-09-12 07:40:05)
跑道是机场工程的主体。机场的构形主要取决于跑道的数目、方位以及跑道与航站区的相对位置。跑道是供飞机起降的一块长方形区域。它提供飞机起飞、着陆、滑跑以及起飞滑跑前(和着陆滑跑后)运转的场地。因此,跑道必须有足够的长度、宽度、强度、粗糙度、平整度以及规定的坡度。跑道数目取决于航空运输量的大小。跑道的方位主要与当地风向有关。
跑道的基本参数
1.方位。跑道的方位即跑道的走向。飞机最好是逆风起降,而且过大的侧风将妨碍飞机起降。因此,跑道的方位应尽量与当地常年主导风向一致。跑道方位还受到周围地形、机场发展规划、可用面积大小以及相邻机场状况的影响。跑道方位以跑道磁方向角度表示,由北顺时针转动为正。跑道方位识别号码按照跑道中心线的磁方向以10度为单位,四舍五入用两位数表示。同时,将数字置于跑道相反的一端,作为飞行人员和调度人员确定起降方向的标记。如天津滨海国际机场的跑道磁方向角为160-340度,则南端识别号码为34,北端识别号码为16。又如方向为267度的跑道,其跑道方位识别代码为27,而这条跑道的另一端的磁方向为87度,跑道方位识别代码为09,二者的磁方向相差180度,而跑道方位识别代码相差18。
2、数量。跑道的数量主要取决于航空运输量。运输不繁忙,且常年风向相对集中的机场,只需单条跑道。运输非常繁忙的机场,则需要两条或多条跑道。其基本构形可以是平行、交叉或开口V形。非平行跑道可以避开过大的侧风。平行跑道的间距、交叉跑道交叉点的位置对跑道容量(单位时间内可能容纳的最大飞机运行次数)是有影响的。
3、跑道的长度。跑道的长度是机场关键参数,是机场规模的重要标志,它直接与飞机起降安全有关。设计跑道长度主要是依据预计使用该机场飞机的起降特性(特别是要求跑道最长的那种机形的构形和性能特点)。此外,跑道长度还与下列因素有关:飞机起降质量与速度,飞机起飞(或降落)质量越大,离地速度(或接地速度)越大,滑跑距离就越长;跑道条件,如表面状况、湿度和纵向坡度等;机场所在环境,如机场的标高和地形;气象条件,特别是地面风力、风向和气温等。当海拔高度高,空气稀薄,地面温度高时,发动机的功率就会下降,因而都需要加长跑道。拉萨贡嘎机场的跑道为4000米,是我国对外开放的机场中最长的跑道。此外,跑道长度在一定条件下需进行适当修正。通常,飞机生产厂都提供适当的飞机手册用于机场跑道长度设计。飞机手册以图线和表格形式给出飞机的起降性能。当飞机手册没有提供海拔、气温等修正数据时,可利用基本跑道长度按下列方法修正跑道长度。基本跑道长度是在标准大气压、海平面、无风、平坡的条件下,满足起飞或降落的跑道长度。海拔修正。机场海拔高度每高出海平面300米,跑道长度增加7%。非常热或高海拔地区另外考虑。气温修正。机场基准温度每超过机场海拔高度的标准大气温度1度,起飞跑道长度增加1%。气温修正是在海拔修正的基础上进行的。如果海拔和气温两项修正的总来超过修正前长度的35%,则应做专门研究。坡度修正。下坡起飞,滑跑距离缩短;上坡起飞,滑跑距离增长。经过海拔和气温修正后,跑道长度再按跑道有效坡度(跑道中心线上的最高点与最低点的标高差与跑道长度之比)进行修正。有效坡度每增加1%,跑道长度增加10%。此外,还有风向、风速、道面摩擦系数等引起的跑道长度修正。
4、跑道的宽度。飞机在跑道上滑跑、起飞、着陆不可能总是沿着中心线,可能会有偏离,有时还要调头。因此,跑道应有足够的宽度,但也不宜过宽,以免浪费土地。跑道的宽度取决于飞机的翼展和主起落架的轮距,一般不超过60M。
5、跑道的坡度。一般来说,跑道是没有纵向坡度的,这主要是为了保证飞机起飞、着陆和滑跑的安全。所以,应尽量避免沿跑道的纵向坡度(简称纵坡)及坡度的变化。当无法避免时,其最大值应尽量减小,且变坡之间距离不应小于要求的值。在有些情况下,可以有3度以下的坡度,在使用有坡度的跑道时,要考虑对飞机性能的影响。跑道横向应有坡度,其尽量采用双面坡,以便加速道面的排水。当采用双面坡时,中心线两侧的坡度应对称。整条跑道上的横破应基本一致。横坡坡度不小于0.01,但也不能大于0.015或0.02,以利于飞机滑跑安全。
6、道面。通常跑道道面是指结构道面,可分为水泥混凝土、沥青混凝土、碎石、草皮和土质等若干种。跑道道面分为刚性道面和非刚性道面。刚性道面由混凝土筑成,能把飞机的载荷承担在较大的面积上,承载能力强,在一般的中型以上的空港都是用刚性道面。国内几乎所有民用机场跑道均属此类。非刚性道面有草坪、碎石、沥青等各类道面,这类道面只能抗压不能抗弯,因而承载能力小,只能用于中小型飞机起降的机场。同时,水泥混凝土道面和沥青混凝土道面为高级道面。跑道道面要求有一定的摩擦力。为此,在混凝土道面的一定距离内要开出5厘米左右的槽,并定期(6-8年)打磨,以保持飞机在跑道积水时不会打滑。当然,有一种方法就是在刚性道面上加盖高性能多孔摩擦系数高的沥青,即可减少飞机在落地时的震动,又能保证有一定的摩擦力。
7、强度。对于起飞重量超过5700千克的飞机,为了准确地表示飞机轮胎对地面压强和跑道强度之间的关系,国际民航组织规定使用飞机等级序号(ACN)和道面等级序号(PCN)来决定该型飞机是否可以在指定的跑道上起降。PCN数是由道面的性质、道面基础的承载强度经技术评估而得出的,每条跑道都有一个PCN值。ACN数则是由飞机制造厂根据飞机的实际重量,起落架轮胎的内压力,轮胎与地面接触的面积以及主起落架机轮间距等参数计算得出的。当ACN值小于PCN值时,这种类型的飞机可以无限制地使用这条跑道。在一些特殊情况下,ACN值可以在大于PCN值5%到10%以下时使用这一跑道,但这会带来跑道使用寿命的缩短。
跑道附属区域
跑道附属区域主要包括跑道道肩、跑道安全带、净空道。
1、跑道道肩。跑道道肩是在跑道纵向侧边和相接的土地之间有一段隔离的地段,这样可以在飞机因侧风偏离跑道中心线时,不致引起损害。此外,很多大型飞机采用翼吊布局的发动机,外侧的发动机在飞机运动时有可能伸出跑道,这时发动机的喷气会吹起地面的泥土或砂石,使发动机受损,有了道肩就会减少这类事故。有的机场在道肩之外还要放置水泥制的防灼块,防止发动机的喷气流冲击土壤。跑道道肩一般每侧宽度为1.5米,道肩的路面要有足够的强度,以备在出现事故时,使飞机不致遭受结构性损坏。
2、跑道安全带。跑道安全带的作用是在跑道的四周划出一定的区域来保障飞机在意外情况下冲出跑道时的安全,分为侧安全带和道端安全带两种。(1)侧安全带:是由跑道中心线向外延伸一定距离的区域。对于大型机场这个距离应不小于150米,在这个区域内要求地面平坦,不允许有任何障碍物。在紧急情况下,可允许起落架无法放下的飞机在此地带实施硬着陆。(2)道端安全带:是由跑道端至少向外延伸60米的区域。建立道端安全带的目的是为了减少由于飞机起飞和降落时冲出跑道的危险。
在道端安全带中有的跑道还有安全停止道,简称安全道。安全道的宽度不小于跑道,一般和跑道等宽,它由跑道端延伸,它的长度视机场的需要而定,它的强度要足以支持飞机中止起飞时的质量。
3、净空道。净空道是指跑道端之外的地面和向上延伸的空域。它的宽度为150米,在跑道中心延长线两侧对称分布。在这个区域内除了有跑道灯之外不能有任何障碍物,但对地面没有要求,可以是地面,也可以是水面。净空道的作用在于飞机可在其上空进行一部分起始爬升,并达到安全高度(35ft)。
跑道的布置形式
跑道的布置形式取决于跑道的数量和方位。跑道的数量主要取决于航空交通量的大小。跑道的方位主要取决于风向、场地及周围的环境的条件。在航空交通量小、常年风向相对集中时,只需单条跑道。在航空交通量大时,则需设置两条或多条跑道。跑道的布置形式由单条跑道、平行跑道、交叉跑道和开口v形跑道等基本构形组成。
1、单条跑道。单条跑道是最简单的一种布置形式。单条跑道在目视飞行规则(VFR)情况下每小时的容量约为50-100架次。而在仪表飞行规则(IFR)情况下,根据不同的飞机组合情况和具备的助航设备,其容量减至每小时50-70架次。
2、平行跑道。通常为两条和四条平行跑道。多于四条平行跑道时,会使空中交通管制变得很困难。平行跑道的容量,在很大程度上取决于跑道的数目和跑道间的间距。平行跑道之间的间距,差别可以很大。为便于讨论,可将间距分为近距、中距、和远距三种。“近距”平行跑道之间的间距为210-750米,在IFR情况下,一条跑道上的运行同在另一条跑道上的运行是相互制约的,每小时容量为50-60架次。“中距”平行跑道之间的间距为750-1300米,在IFR情况下,一条跑道上的着陆同另一条跑道上的起飞无关,容量为每小时60-70架次。“远距”平行跑道之间的间距为1300米以上,在IFR情况下,两条跑道能独立地进行着陆和起飞,容量为每小时100-125架次。在VFR情况下,近距、中距和远距平行跑道的每小时容量为100-200架次,间距对容量无影响,容量取决于飞机组合情况。
3、交叉跑道。两条或更多的方向不同的相互交叉的跑道,称作交叉跑道。当机场所在地区相对强烈的风向在一个以上时,如果只有一条跑道,就会造成过大的侧风,因此就要求有方向不同的交叉跑道。在风力强烈时,一对交叉跑道中,只能使用其中的一条跑道,这就使飞行区的容量显著减少。如果风力相对较弱,两条跑道则可同时使用。交叉跑道的容量,在很大程度上取决于交叉点的位置(例如是在中间还是接近端部)和跑道的使用方式(例如是起飞还是着陆)。交叉点离跑道的起飞端和着陆入口越远,容量就越低。交叉点接近于起飞端和着陆入口,容量就越大。此时,交叉跑道的每小时容量为60-70架次(IFR)或70-175架次(VFR)。由于交叉跑道的相互干扰大,容量偏低,所以应尽量避免使用。
4、开口V形跑道。两条跑道散开而不交叉时,称为开口V形跑道。与交叉跑道一样,当某个方向的风力强烈时,只能使用一条跑道。当风力减弱时,两条跑道可以同时使用。跑道的容量与飞机起飞和着陆的方向有关。当起飞和着陆从V形顶端向外散开时,其容量最大,此时,开口V形跑道的每小时容量为50-80架次(IFR)或60-185架次(VFR)。
从跑道的容量和空中交通管制的难易情况来看,单向跑道是最可取的。因为在其他条件相同时,单向跑道的容量比别的跑道要大。对空中交通管制来说,引导飞机在单方向运行不象多方向运行那样复杂。
随着对常年风向的准确把握和飞机侧风降落的能力和加强,新的大型多跑道空港都采用平行跑道布局。就交叉跑道与开口V形跑道两种形式比较,后者更为可取。
跑道的道面标志
跑道的类别不同,它的道面标志不同,目视跑道有下列基本标志:中心线、跑道号、等待位置标志。非精密进近跑道要加上跑道端标志和定距离标志。对于精密进近跑道还要增加着陆区标志和跑道边线标志。跑道端标志表示跑道可用部分的开始,通常是由铺设道面的起点作为跑道端。但在有安全道或起降不能使用跑道时,跑道端就会移入跑道一定的距离。
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