机场设计

机场设计(2010-06-1614:15:19)标签：杂谈分类：建筑设计3600米以上的跑道就可以起降目前世界上最大的客机。我国北京上海广州等国际机场的跑道都在3600米以上。我国民用机场最长的跑道是拉萨贡嘎机场的4800米，这是海拔高、升力小的缘故。]机场的跑道组成、标准和参数毫无疑问，跑道是一个机场的重要组成部分。它决定了机场的等级标准，跑道及其相关设施的修建、标识等是有严格规定的。一、机场飞行区等级跑道的性能及相应的设施决定了什么等级的飞机可以使用这个机场，机场按这种能力分类，称为飞行区等级。飞行区等级用两个部分组成的编码来表示，第一部分是数字，表示飞机性能所相应的跑道性能和障碍物的限制。第二部分是字母，表示飞机的尺寸所要求的跑道和滑行道的宽度，因而对于跑道来说飞行区等级的第一个数字表示所需要的飞行场地长度，第二位的字母表示相应飞机的最大翼展和最大轮距宽度，它们相应数据据如下：第一位数字数字飞行场地长度1-----小于800米2-----800米至1200米3-----1200米至1800米4-----1800米以上第二位字母字母--翼展---------轮距A----小于5米------小于4.5米B----5米至24米----4.5米至6米C----24米至36米---6米至9米D---36米至52米---9米至14米E---52米至60米----9米至14米目前我国大部分开放机场飞行区等级均在4D以上，厦门高崎、福州长乐、北京首都、沈阳桃仙、大连周水子、上海虹桥、上海浦东、南京禄口、杭州萧山、广州白云、深圳宝安、武汉天河、三亚凤凰、重庆江北、成都双流、昆明巫家坝、拉萨贡嘎、西安咸阳、乌鲁木齐地窝铺等机场拥有目前最高飞行区等级4E。二、跑道的基本参数常听新闻报道某机场几号跑道,可不要认为它有很多条跑道哦,也不要以为它是按顺序或随意编号的,实际上它是有规定的。方向和跑道号：主跑道的方向一般和当地的主风向一致，跑道号按照跑道中心线的磁方向以10度为单位；四舍五人用两位数表示。以台北桃园中正机场为例,磁方向为233度的跑道的跑道号为23，跑道号以大号字标在跑道的进近端，而这条跑道的另一端的磁方向为53度，跑道号为05,因此一条跑道的两个方向有两个编号，磁方向二者相差180度；跑道号相差18。另外,如果机场有两条平行跑道则用左和右区分。如台北桃园中正机场编号则分别为5L,5R（5号左、5号右），有三条时，中间跑道编号加上字母C；为了防止误会，如果机场有两条或更多条平行跑道时可取相邻编号基本尺寸：指跑道的长度、宽度和坡度。跑道的长度取决于所能允许使用的最大飞机的起降距离、海拔高度及温度。海拔高度高，空气稀薄，地面温度高，发动机功率下降，因而都需要加长跑道。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60米。一般来说，跑道是没有纵向坡度的，但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，要考虑对性能的影响。道面：跑道道面分为刚性和非刚性道面。刚性道面由混凝土筑成，能把飞机的载荷承担在较大面积上，承载能力强，在一般中型以上空港都使用刚性道面。国内几乎所有民用机场跑道均属此类。跑道道面要求有一定的摩擦力。为此，在混凝土道面一定距离要开出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。国内近期新建、扩建的少量机场如厦门、上海浦东机场为此类型跑道。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。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（AirCraftClassficationNumber－ACN）和道面等级序号（PavementClassficationNumber－PCN）方法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由飞机制造厂计算得出的。ACN数和飞机的总重只有间接的关系，如B747飞机由于主起落架有16个机轮承重，它的ACN数为55，B707的ACN数为49，而它的总重只有B747的2／5，两者ACN却相差不大。使用这个方法计算时，当ACN值小于PCN值，这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％至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，这样可以在飞机因测风偏离跑道中心线时，不致引起损害。此外大型飞机很多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强度，以备在出现事故的，使飞机不致遭受结构性损坏。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：侧安全地带：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。道端安全地带：是由跑道端至少向外延伸60米的区域，建立道端安全地带的目的是为了减少由于起飞和降落时冲出跑道的危险。在道端安全地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。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为分布，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。滑行道：滑行道的作用是连接飞行区各个部分的飞机运行通路，它从机坪开始连接跑道两端，在交通繁忙的跑道中段设有一个或几个跑道出口和滑行道相连，以便降落的飞机迅速离开跑道，这些叫做联络道。滑行道的宽度由使用机场最大的飞机的轮距宽度决定，要保证飞机在滑行道中心线上滑行时，它的主起落轮的外侧距滑行道边线不少于1.5～4.5米。在滑行道转弯处，它的宽度要根据飞机的性能适当加宽。滑行道的强度要和配套使用的跑道强度相等或更高，因为在滑行道上飞机运行密度通常要高于跑道，飞机的总重量和低速运动时的压强也会比跑道所承受的略高。滑行道在和跑道端的接口附近有等待区，地面上有标志线标出，这个区域是为了飞机在进入跑道前等待许可指令。等待区与跑道端线保持一定的距离，以防止等待飞机的任何部分进人跑道，成为运行的障碍物或产生无线电干扰。负责建造飞机场的工程师面临着无数挑战，其中一个重大挑战就是寻找合适的建造地点，即空间面积充足，拥有足够大的平坦地带，有利于飞行的风势以及较为理想的能见度。在现实世界，真正可以称得上理想的建造地点非常罕见，工程师不得不利用已有的东西确保最终落成的机场对飞行员来说是最安全的。一项有关世界各地飞机场的调查呈现出“大杂烩”的特点，调查涉及的对象包括机场危险性、崎岖的起落跑道以及小城市运营的大规模机场设施等等。文中，美国《大众机械》杂志将为读者介绍世界上一些最引人注目的机场并解读其中的原因。1.日本大阪关西国际机场日本大阪关西国际机场土地是日本的稀缺资源，为此，工程师选在大阪湾东南部的泉州海域离岸大约3英里(约合5公里)的海面上建造这个机场。关西国际机场坐落于人造岛上，1987年动工修建，1994年大型喷气式客机开始在这里起降。乘客可以搭乘汽车、火车或者高速渡船从机场前往主岛本州。独特之处：关西的人造岛长2.5英里(约合4公里)，宽1.6英里(约合2.6公里)，由于面积巨大，我们足以在太空中看到它的身影。建造过程中，工程师遭受一系列挑战，其中包括地震、危险的气旋、不稳定的海床以及抗议者的破坏企图。关西国际机场给美国普渡大学航空技术教授以及MITRE公司前航空顾问斯图尔特·斯库莱肯加斯特留下深刻印象，但他同时也警告说气候变化和不断上升的海平面将给这个机场的存在构成非常现实的威胁。他说：“建造之初，工程师可能并没有考虑到全球气候变暖这个因素。在大约50年时间内，这个机场就可能没入水下。”2.直布罗陀机场直布罗陀机场英国的一小块领土——直布罗陀坐落于摩洛哥与西班牙之间。直布罗陀机场的建造时间可追溯到第二次世界大战时期，一直充当英国皇家空间的基地，但每天也会有商业航班在这里起落。独特之处：温斯顿·邱吉尔大道是直布罗陀最繁忙的道路，直接穿过机场跑道。每次有飞机起落时，铁路型的道口栏杆便落下，禁止车辆通行。斯库莱肯加斯特说：“基本上说，这座岛屿的一侧是一座山，另一侧则是一座城市。机场跑道之所以从一侧延伸至另一侧的原因在于，它是这里唯一的平坦地带，自然就是建造机场的最理想所在。禁止车辆和人员通行是为了实现安全降落。它是最理想的降落地点，有时充当一条公路，有时又成为一条跑道。”3.葡萄牙马德拉国际机场葡萄牙马德拉国际机场马德拉是一座小岛，距离葡萄牙海岸较远。对这座岛屿的发展来说，具备起落商业飞机的能力至关重要。马德拉国际机场最初的跑道长度只有大约5000英尺(约合1524米)，即使对经验最为丰富的飞行员也构成巨大威胁，同时也限制了当地的进口和旅游业发展。独特之处：通过建造一座大型高架桥，工程师得以让跑道长度超过9000英尺(约合2743米)。高架桥位于大约200个支柱之上，长度超过3000英尺(约合914米)，宽度超过590英尺(约合180米)，桥身机构非常坚固，足以承受波音747以及类似喷气式客机的重量。2004年，国际桥梁与结构工程协会向这个扩建项目授予杰出结构奖。他们给出的评价是，无论是设计还是建造均考虑了环境因素同时又不失美感。4.泰国曼谷廊曼国际机场泰国曼谷廊曼国际机场从远处看曼谷廊曼国际机场，这座机场与其它任何中型机场没什么两样。但走进之后，你就会发现它的独特之处，其两条跑道之间居然建有一个18洞的高尔夫球场。独特之处：斯库莱肯加斯特曾参与机场项目的顾问工作，他表示其中一个重大问题是只有滑行道位于跑道末端。“我们建议他们在中部修建一条额外的滑行道，从一侧延伸到另一侧。但他们却说：‘绝对不可能。已经决定将一片绿地以及一条高尔夫球道建在那里。’”廊曼国际机场和线路最初全部由军方运营，现已向商业运输开放。出于安全方面的考虑，公众在享用绿地时受到限制。5.南极洲冰跑道南极洲冰跑道冰跑道是用于向南极洲麦克默多站运送补给品和研究人员的3条主要飞机跑道之一。正如名字所暗示的那样，这是一条没有进行铺设的跑道。跑道不过是冰雪之上长长的延伸地带，经过小心翼翼的修整而成。独特之处：冰跑道上并不缺少空间，类似C-130“大力神”运输机以及C-17“环球霸王”III型运输机这样的超大型飞机均可较为容易地在跑道上降落。真正的挑战是确保飞机和货物重量不会使冰面发生破裂或者让飞机陷入柔软的雪中。如果跑道上的冰开始破裂，飞机将改变航线，飞往其它两条为南极大陆提供运输服务的跑道，即佩加索斯场和威廉斯场。6.巴西圣保罗孔戈尼亚斯机场巴西圣保罗孔戈尼亚斯机场绝大多数大型城市都建有机场，但将机场建在距离市中心仅5英里(约合8046米)的地方绝对称得上罕见，尤其像圣保罗这样的大都市。孔戈尼亚斯机场之所以如此靠近市中心与1936年竣工这一事实有关，在随后的几十年时间里，这座城市一直在快速发展的道路上前进。独特之处：虽然距离市中心只有5英里可能让乘客获得便利，但与此同时，飞行员和空中交通控制人员却也面临巨大的压力。斯库莱肯加斯特说：“如何让飞机安全抵达这个机场是一个不小挑战