交通运输之机场工程

第八章机场工程运输机场应具有三方面功能：①保证飞机安全、准点、平稳地起飞和降落；②安排旅客和货物及时、方便、舒适地上下飞机；③提供便利和迅捷的地面交通连接市区陆域机场系统空域：航站区空域，供进出机场的飞机起飞和降落。进出机场的地面交通•机场：航空运输系统中运输网络（航线）的交汇点，是旅客和货物由地面转向空中或由空中转向地面的接口（交接面）。飞行区航站区第一节机场系统的组成机场系统飞行区旅客航站楼航站区空域陆侧部分空侧部分航站楼附属设施地面交通设施货运航站楼跑道滑行道飞机维修机库和机坪停机坪图8-1图8-2一、跑道构形•跑道布置的内容：确定跑道的条数及其方位，并布置成不同的构形。第二节飞行区平面布置•飞行区平面布置：飞行区内各项主要设施的总体布局，包括——跑道的数目、方位和构形，跑道同航站区的相对位置，滑行道的安排，各种机坪的位置及各种附属设施的布置等。跑道的布置方案飞行区的布置格局基本决定图8-3•跑道布置的构形分为单条跑道、多条平行跑道、开口V形跑道或交叉跑道四种基本形式。空中交通管制因素机队组成环境因素飞行区所需设置的跑道条数决定跑道通过能力跑道布置和使用方案影响规划期预计的飞机运行次数二、跑道通过能力1.空中交通管制因素•跑道上不允许同时有两架飞机运行，前后飞机的间隔时间便决定了跑道的通过能力。影响跑道的通过能力空中交通管制系统的完善程度管制系统的执行效率显著影响前后飞机的间隔时间2.机队组成•采用机队指数MI来反映这一特性：式中：C——最大起飞重为55.6~133.4kN的飞机的运行次数占总次数的比例；D——最大起飞重为133.4kN的飞机的运行次数占总次数的比例。机队中各类飞机的组成不同平均速度和飞机间隔时间不同通过能力出现差异(3)(%)MICD4.环境因素布置多条跑道间距为＞1310m间距＜760m两条跑道方可分别独立起降两架飞机不能平行起降通过能力与单条跑道几乎一样间距为760~1310m通过能力取决于着陆跑道的通过能力同时分别进行起飞和着陆3.跑道布置和使用方案•能见度、风、跑道表面状况等环境因素均会影响跑道的通过能力。•能见度差时，增加飞机间隔时间和跑道占用时间。•分析跑道通过能力时，对能见度分为三种情况：（1）当云层高为地面以上305m以外，能见度至少为4.83km时，可采用目视飞行规则（简称VFR），即驾驶员可凭目视保持飞机间的间隔和观测地面目标；（2）当云层高在152m以上305m以下和（或）能见度为1.61~4.83km时，需采用仪表飞行规则（简称IFR），即由空中交通管制人员利用仪表指定具体航路、飞行高度和飞机间最小间隔；（3）当云层高152m以下和（或）能见度为1.61km以下时，属云层低和能见度差的情况（简称PVC）。三、跑道方位•跑道的方位应平行于主导风向布置，使飞机在一年内能有95％以上的时间可在侧风风速低于容许值的情况下使用该跑道。基准场地长度≥1500m侧风速度分量≤10.3m/s（37km/h）基准场地长度1200m~1500m侧风速度分量≤6.7m/s（24km/h）基准场地长度＜1200m侧风速度分量≤5.3m/s（19km/h）•最大的容许侧风速度与飞机尺寸、机翼构形和跑道表面状况有关。•技术标准规定的数值为：四、航站区同跑道的相对位置•航站区的位置——应布设在从它到跑道起飞端之间的滑行距离最短的地方，并且尽可能使降落飞机的滑行距离也最短。航站区宜设在跑道中部位置起飞和降落可在两个方向进行对于单一跑道航站区不宜放在两条跑道的外侧。跑道的端部宜错开布置，航站区设在接近起飞端的部位对于设置两条平行跑道一条供降落，另一条供起飞每个方向的起飞和降落次数大致相等时航站区宜设在中间部位五、滑行道布置•最简单的滑行道布置，是在跑道两端设置可供飞机调头用的滑行道，并用短段滑行道同机坪相连。•随着飞机运行次数的增加，可以设置短段平行滑行道。•而当飞机运行次数预期在5年内将达到年运行50000次或者年平均周高峰小时达到20次时，需设置全长的平行滑行道。出入跑道的滑行道为飞机提供从跑道到航站区的来往通道，使降落的飞机迅速离开跑道，提高跑道的运行效率。滑行道停机坪上的滑行道•当飞机运行次数预期将达到跑道容量的40%-75%时，应在跑道中部设置快速出口滑行道。•当年运行次数将达到75000次，或者高峰小时运行次数将达到30次时，应在跑道端部或其附近设施等待起飞机坪。•在飞机需要沿着滑行道的两个方向滑行时，可考虑在第一条滑行道的外侧增设平行滑行道。图8-5六、净空要求•为保障飞机的起飞和降落安全以及机场的正常使用，在机场周围一定范围的空域内必须没有障碍物影响飞机的运行。因此机场场址和跑道方位选择时，必须考虑净空要求。•以下为一些主要限制面：（l）内水平面、（2）锥形面、（3）进近面、（4）过渡面、（5）起飞爬升面。•按进近程序的不同，可将跑道分为：非仪表跑道非精密进近跑道精密进近跑道一、跑道长度•确定跑道长度时，主要考虑以下四方面因素：1.飞机起飞和着陆性能的要求2.飞机质量3.气候条件4.跑道特性第三节跑道系几何设计•跑道系的组成：跑道、道肩、跑道端安全地区、防吹坪和升降带等。•跑道系几何设计的内容：确定各组成部分所需的长度、宽度、纵断面和横断面。1.飞机起飞和着陆性能的要求其跑道长度不乘以1.15倍的安全系数•飞机在正常起飞情况下所需的起飞距离：从跑道端部开始启动到离开地面并爬升到离地面的安全高度为10.7m处所需的长度，再乘以1.15倍的安全系数。•两种发动机出现故障的情况：起飞过程中一只发动机出现故障，其速度小于决断速度飞机出现故障，其速度大于决断速度图8-7场地长度：三种起飞长度和一种着陆长度的最大值。•飞机着陆所需的距离：飞机下滑到跑道入口处时离地面的高度为15.2m，从此入口处开始继续下滑到起落架触地并减速滑跑到完全停止时所需的长度，再乘以1.67的安全系数。2.飞机质量•在起飞爬升面上有障碍物而必须以更大的坡度爬升时，起飞质量按低于最大值的障碍物限制质量确定。障碍物限制质量则同障碍物的位置和高度情况有关，也同机场的压力高程和大气条件有关。备用燃油重航程用燃油商务载重飞机质量越长滑行和爬升距离基本质量跑道长度组成越大越长最大着陆质量着陆长度决定飞机结构起飞长度限制飞机的最大起飞质量决定3.气候条件注：１mmHg＝133.322Pa高度（m）050010001500200025003000温度（℃）1511.758.55.252.0－1.25－4.5气压（mmHg）760716674634596560526密度（kg/m3）1.2251.1671.1121.0581.0060.9570.909•风对飞机的起降也有影响。顺风起降时，跑道长度需增加；逆风起降时，跑道长度可减小。标准大气表8-5•大气因素包括相互关联的压力、密度和温度。•“标准大气”：代表一个特定地区内实际大气的平均状况。•以机场气象台所记录的平均年最热月内的日最高气温的月平均值，作为机场的基准温度。随温度升高，所需的跑道长度增加。4.跑道特性•跑道的纵向起伏影响飞机起飞和着陆所需的长度。•跑道中线的有效坡度：中线最高点和最低点的高程差除以跑道的长度。纵向起伏的表征。•基准条件：机场所处的情况为海平面、标准大气、无风、有效纵坡为零、表面干燥、飞机以最大起飞质量和最大着陆质量运行。•基准场地长度：按基准条件确定的场地长度。图8-8图8-9示例机场的高程为500m，基准温度为25˚C，有效纵坡为0.5%。飞机按最大起飞质量和最大着陆质量运行。请确定B-757-200飞机所需的跑道长度。•由图8-8和图8-9可查到B-757-200飞机在以最大起飞质量(116.6Mg）和最大着陆质量（90.7lMg）运行时，在基准条件下所需的起飞和着陆跑道长度相应为2220m和1500m（道面表面潮湿）。起飞长度修正：高程按每300m增加7%进行修正，则修正后长度为2220×0.07×500／300＋2220＝2479m温度按每增加1˚C变化1%进行修正，则由表8-5，500m高程时的标准气温为11.75˚C，修正后长度为2479×0.01×(25－11.75)＋2479＝2807m有效坡度按每1%增加10%进行修正，则修正后长度为2807×0.1×0.005／0.01＋2807＝2947m着陆长度修正：高程按每300m增加7%进行修正，则修正后长度为1714×0.07×500/300＋1724＝1925m由此，所需跑道长度为2947m或取整为3000m。二、跑道宽度、横坡和纵断面飞机起飞和着陆过程中主起落架轮迹在跑道上的横向分布，相对于跑道中心线呈正态分布，全部运行几乎集中在跑道中部30m宽度范围内。设置附加宽度的作用：减少飞机偶然驶离跑道时受损的危险性，并防止松散材料被吸入喷气发动机内。跑道的横坡度应大小适中，既满足道面表面排水的需要又避免危及飞机的运行安全。跑道的纵坡度应尽可能平缓，并且尽可能避免坡度变化。三、道肩和升降带•跑道两侧设置道肩——防止松散材料被吸入喷气发动机内，减少飞机偶然驶离跑道时受损的危险性，并供应急或维护车辆行驶。•升降带——跑道周围的矩形安全地带。其地面必须平整，且无危及飞行安全的物体。•升降带在跑道入口前至少30m的长度内应修筑成能防止喷气气流吹蚀的防吹坪。第四节滑行道和停机坪几何设计⒈确定滑行道、道肩和滑行带所需的宽度⒉布置出入口位置⒊选定曲线半径和计算曲线加宽⒋设计纵横断面⒌保障滑行道同跑道、其它滑行道或物体间的最小间隔距离要求滑行道几何设计的主要内容一、滑行道宽度和坡度•直线滑行道道面的宽度，依据主起落架外轮缘的间距和外轮缘到滑行道边缘的净距确定。•滑行带：滑行道外设置的安全地带。•滑行带宽度：从滑行道中线向两侧延伸不小于滑行道中线到物体的距离。二、滑行道最小间隔距离•滑行道中心线同平行跑道或滑行道，或者同物体之间要保持一定的间隔距离。其随翼展、外轮缘道滑行道边缘的净距和安全间距的不同要求而变化。三、滑行道曲线和出口滑行道•滑行道应尽量少转向。不可避免时，转角要小，其曲线半径应同飞机的滑行速度相适应。出口滑行道飞机迅速驶离跑道同跑道成锐角同跑道成直角占用跑道的时间长增加跑道容量飞机进入出口滑行道之前的速度必须降低四、停机坪几何设计•作用：供飞机停放以上下旅客以及飞机进出机位的操纵和滑行。停机坪大小和布局的影响因素分类机位的尺寸航站楼平面布局方案飞机停放的方式1.机头向内2.机头斜角向内3.机头平行航站楼1.飞机自行操纵进入和退出2.自行操纵进入由牵引车推出3.由牵引车拖进和推出预定需容纳的高峰小时飞机运行次数和每个机位的容量机位的数目受飞机进出机位方式的影响分为取决于第五节航站区布局•规划和设计的目的：应能经济有效地使旅客和行李方便、舒适和快速地实现地面和航空运输方式的转换。旅客航站楼乘机旅客和行李转换运输方式的场所航站楼本身提供转换场所，以办理各种转换手续，汇集登机和疏散下机的旅客和行李一侧供旅客和行李离开或进入地面交通系统一侧供旅客和行李进入或离开飞机一、航站楼设施单元•旅客航站楼通常由下述设施单元所组成：（1）航站楼前路边——为航站楼同地面汽车交通的交接面，按旅客进出楼内办理手续的流动路线最短而直捷的原则设置；（2）航站楼大厅——供办理票务和交运行李用，大厅的尺寸取决于办票柜台线总长度、柜台前旅客排队的长度和周围流通的空间；（3）安全检查系统——设在办票区和出发候机室之间，以验证身份和检查手提行李；（4）政府管制机构——包括海关、边防和检疫等，是国际航班旅客必须通过的关卡；•旅客航站楼通常由下述设施单元所组成：（5）候机室——作为出发旅客等待登上特定航班飞机的集合和休息的场所；（6）过厅或走廊——连接上述各单元，供旅客内部流通的场所；（7）行李设施系统——办理行李交运和提取手续，进行行李分检、装运或卸运等；（8）登机和下机——有客车转运和采用登机桥两种方式；（9）经营管理办公室——包括机场、航空公司和政府管制部门的办公室和有关设施；（10）为旅客和送行者提供的各种服务设施和特许经营商店。二、