2018自招科普

机场的地形选择与场道平整

SINO8183

2018年二中自招科普

机场的地形选择与场道平整

注意:本文不能完全保证符合真实操作,不能作为真实飞行训练资料使用

机场的飞行区

中国民用航空总局颁布的《民用机场飞行区技术标准》(MH5001-2013)中规定:

2.14 飞行区 airfield area

供飞机起飞、着陆、滑行和停放使用的场地,包括跑道、升降带、跑道端安全区、滑行道、机坪以及机场周边对障碍物有限制要求的区域

  

2.57 跑道端安全区 runway end safety area

对称于跑道中线延长线、与升降带端相接的特定地区,用以减少飞机在跑道外过早接地或冲出跑道时遭受损坏的危险,同时使冲出跑道的飞机能够减速、提前接地的飞机能够继续进近或着陆。

  

2.60 升降带 runway strip

飞行区中跑道和停止道(如设置)中线及其延长线两侧的特定场地,用以减少飞机冲出跑道时遭受损坏的危险,并保障飞机在起飞或着陆过程中在其上空安全飞行。

由此看出,机场附近要有足够大的平整地区来保证安全,否则会危害飞行安全

我们用青岛流亭机场来举例子,下面是青岛机场的卫星图和民航总局公开发布的青岛机场跑道信息表。可以看出仅有3400m长的跑道四周整整5320m * 390m的区域都没有障碍物,是非常平坦的

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反观坐落于雅鲁藏布江谷地崇山峻岭间的拉萨贡嘎机场,升降带、安全区和无障碍物地带的格子里都赫然写着:Nil(无)

在山中找到一块平地建机场本就是一件不容易的事情。


高原与高高原机场

中国民航局西南分局的《西南地区高高原机场运行与飞机维修指导意见》中规定:

一般高原机场:海拔高度在 1500 米(4922 英尺)及以上,但低于 2438 米(8000英尺)的机场。

高高原机场:海拔高度在 2438 米(8000 英尺)及以上的机场。

高原机场海拔高,空气稀薄而使含氧量偏低,会导致发动机热效率低,启动时易超温。此外,相同的起飞、着陆重量,飞机的真空速要比平原大很多,在高高原机场运行,发动机的推力明显减小,空气动力变差,飞机的机动能力降低,飞机的爬升和越障能力变差,飞机空中加速、减速所需距离增长,转弯半径增大,飞机起飞和滑跑距离增加等对飞机的操纵品质要求增高。 表 2.1 中给出了我国在役高高原机场的信息,其中可以很清楚地看到,海拔越高,机场跑道的长度就越长。(目前昌都邦达机场跑道截短至4500m使用,与康定机场并列第二。)

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高高原机场往往处在地形复杂的地方,因而机场周围净空条件差,导航设施设置困难,导致飞机起降、复飞操纵难度大。中国多数高高原机场需要编制专门的单发复飞程序。另外,高原机场可用的机动空域和机动高度很少,飞机空中调配较为困难。

例如,昌都邦达机场周围的山都是 4000 多 5000m 以上的高山。10km 范围内有 5300 多米的高山,20km 范围内有接近 6000m 的高山。复飞程序极其复杂,很多地方要同时限制高度和距离。


冲出跑道的安全措施

如果飞机起飞时发动机推力不足,达不到起飞速度,机翼无法提供足够升力来使飞机离地;亦或降落后刹车不及时,用尽跑道后也刹不停,都会冲出跑道。(这一句是废话)

所以机场要修建跑道端安全区,用以减少飞机在跑道外过早接地或冲出跑道时遭受损坏的危险,同时使冲出跑道的飞机能够减速、提前接地的飞机能够继续进近或着陆。

美国当地时间12月6日上午9点04分,美国西南航空由奥克兰飞往好莱坞伯班克机场的WN278航班,在伯班克机场08号跑道降落后冲出跑道。幸运的是,这架载有117人的波音737-700飞机,成功的被跑道末端设置的EMAS(特性材料拦阻系统)系统阻拦。机上所有人员安然无恙,飞机损伤轻微。

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在山区机场没有过多空余区域来修建安全区,国际通用的方法是修建EMAS系统。特性材料拦阻系统(EMAS)是在跑道末端的一个由泡沫混凝土块铺设而成的区域。这种混凝土块在飞机的碾压下会发生破碎,使飞机起落架陷入其中,极大的增加飞机受到的阻力

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2006年,九寨沟机场从美国ESCO公司引进了EMAS系统,成为了国内首个使用该系统的机场,进口该系统的花费达到了9000万人民币

中国民航科学技术研究院于2010年开始自主研发EMAS系统,2011年12月13日,国产EMAS系统在天津滨海国际机场的34R跑道,进行了拦阻实验。这次实验是中国民航历史上比较罕见的高风险实验。实验中使用的是当时从国航天津分公司刚刚退役的波音737-300 B-2950号飞机,机上除了机组人员以外,还放置了汽车碰撞实验中常见的假人。

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最终实验的结果令人满意,该科研项目于2012年通过了中国民用航空总局的审定并获得工程应用批准。2013年,云南腾冲驼峰机场的国产EMAS系统通过验收,共铺装拦阻床5301块、5252平方米,而工程的总造价仅为4000万元,不到九寨沟机场进口EMAS的一半。

2015年,中国民航局发布了《民用机场总体规划规范》第一修订案和《民用航空支线机场建设标准》第一修订案,分别新增EMAS(特性材料拦阻系统)规划原则、关于支线机场安装EMAS的条款。

对于跑道端安全区外存在陡坎、深沟、水面、道路、障碍物等危险地形,飞机一旦冲出安全区会造成严重后果的机场,应在充分论证的基础上,采取安装特性材料拦阻系统等措施,提高安全裕度。


机场的场道平整

机场的停机坪、滑行道和跑道等并称为机场的场道。

受地面平整度影响,机场修建时难以保证在数千米的距离内绝对平整,所以机场的跑道基本都带有坡度和起伏。这种坡度肉眼难以看见,如果使用长焦镜头拍摄,就可以看见明显的起伏(长焦镜头具有压缩空间的作用)。

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在限制范围内的跑道起伏对飞行安全不构成影响,但是如起伏过大,有可能需使用特殊的着陆方法。

赤道附近的基多老机场就是一个跑道有较大起伏的机场。跑道截面近似梯形,从跑道一端开始先是一段上坡,然后坡度变缓到近似水平,到另一端时又是一段下坡。

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在跑道一端甚至看不到停在另一端的飞机。

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这样的跑道使飞机在下降至触地时会比平跑道机场接近地面接近得更快,很容易重着陆。这就要求飞行员着陆时采用特殊的拉平技巧(关于拉平请参阅盲降系统与雾),在这里拉平的辐度要比平跑道机场大。通俗地讲,正常情况下是飞机下降去接触跑道,而在这里是跑道上升接触飞机。(下图有所夸张,实际上飞机也会下降)

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停机坪的平整更为重要。飞机的停留刹车(手刹)由液压控制,液压由发动机运转提供。在关车(熄火)时,发动机不提供刹车压力,这时飞机就没有刹车。没有设置停留刹车的一架飞机甚至可以由十几个人推动!(俄罗斯机务推苏霍伊SSJ100)

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所以飞机在地面的停留是由轮挡实现的,原理就像把车停在斜坡上时要在车轮下垫一块砖头。如果这时停机坪带有坡度,飞机就容易滑动,如果飞机滑离机位,就有可能与相连滑行道上的飞机发生碰撞,危胁人机安全。

青岛流亭机场停机坪最南侧的37、38、39号停机位就带有坡度,青岛机场2011年出台的《青岛国际机场机坪运行安全管理规定》就特别对这两个停机位的使用作出规定:

6.机坪37、38、39号特殊机位运行安全保障须知

由于机坪地理位置的原因,37、38、39号机位坡度较大,对保障飞机运行安全带来一定难度。为切实加强37、38、39号特殊机位的运行安全保障:

(1)机务指挥人员在指挥飞机停止滑行后,必须立即按规定放置好轮档,防止飞机滑动。

(2)机务人员在不能确定轮档正常时,应迅速通知为飞机提供勤务保障的车辆和人员禁止进入机位区,以确保安全。

(3)为飞机提供勤务保障的车辆和人员,必须确认机务放置好轮档后,方可进入机位区提供保障服务。

(4)禁止任何车辆和人员从正在运行的飞机尾部穿行

(5)运行督察要加强对37、38、39号特殊机位的运行安全监管,杜绝违章现象。

7月12日17时33分,呼和浩特白塔机场受流控影响,机务人员误将停场的长龙航空飞机(旅客及机组人员已撤离飞机休息)视为即将放行的飞机,撤出飞机轮挡,导致飞机滑动,后迅速放置轮挡将飞机固定并拖回原地,此事件未对航空器、旅客及机场运行造成影响。放置轮挡前,飞机已后滑20余米。

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全球特殊地形机场巡礼

山区削山建机场

高填方机场就是在崎岖不平的山地,通过混凝土等材料,填出一块平整的区域用以建设机场,该方法多用于修建山顶机场,例如攀枝花保安营机场:

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云层之上的河池金城江机场:

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在这种机场着起降若冲出跑道,就会坠入深谷。可以看出在有悬崖的近处,都有很长的一块土质地面,这就是安全区,可以有效增加飞机冲出跑道受到的阻力,减轻危险。

随着我国民航业发展和平原地区土地资源日趋紧张,山区机场越来越多,大面积的开山填谷形成了较大的填方高度。我国最高的填方高度记录是由重庆江北机场创造的164m高,听起来非常可怕。

我国的高填方机场主要有铜仁机场 (24 m) (括号内为最大填方高度或填方边坡高度)、 绵阳机场 (28 m)、 大理机场 (30 m)、 万州机场 (32 m)、 广元机场 (38 m)、 兴义机场(42 m)、 荔波机场 (46 m)、 昆明长水机场 (52 m)、 贵阳龙洞堡机场 (54 m)、 攀枝花机场(65 m)、 三明机场 (65 m)、 吕梁机场 (127 m)、 九寨黄龙机场 (138 m)、 承德机场 (141 m)、六盘水机场 (153 m)、 重庆机场 (164 m) 。

在国外,比较有名的山地机场是尼泊尔的卢卡拉机场,该机场只有一端可用,跑道坡为18.5度,坡度相当大,而且呈起起伏状,飞机在短短的跑道上靠坡度下滑加速起飞。06跑道尽头是千仞绝壁,24号跑道尽头是万丈深渊。06号跑道是唯一可以的降落跑道,而这条跑道入口却是宽度不足1000m的山谷,也就是说,飞机基本上没有机会可以调整航向对正跑道

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谷地中的机场

我国青藏高原上的城市基本都分布在江河谷地,这些城市的机场有些沿河而建,有些处在蜿蜒曲折的山谷中,飞机飞行要精准导航,防止撞山

林芝米林机场是典型的谷地机场,飞机接近机场时要沿着山谷飞行。在平原地区简单的RNAV/RNP(区域导航)进场程序在这里变得复杂至极,进场路径上多达108个RNP导航点。要知道在平原机场导航点大多不会超过10个。

下面的航图取自2008年航图供应商Jeppson与东方航空联合编写林芝机场航行资料时的公开资料,由于年久,分辨率低大家见谅。

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在跑道跟前还有一个山坳,绕过去以后距离地面只有300ft/90m,飞机刚对正跑道就触地了。我们来看一段2007年国航波音757试飞林芝机场的驾驶舱录像,正片空降03:00,注意听声音,落地以后驾驶舱的掌声:视频请用外网观看。


填海造陆机场

在寸土寸金的香港,我们明显不能再找到任何一片空地来建造机场,只得向大海要地,这就造就了投资总额为800亿港币的香港新机场——赤蠟角国际机场。整个机场填海而成,仅有一条高速路与陆地相连。这座浮在海上的机场,现在已成为世界货运量第一,客运量第五的超级机场。

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与香港机场相同,一江之隔的澳门国际机场也向大海要地,只把跑道建在海中,通过2条滑行桥与陆地相连:

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启德大转弯——香港老启德机场VHHX

香港的旧机场坐落于九龙地区,由于按风向而建,跑道走向呈西北—东南,由于多刮东南风,机场常使用13号跑道向东南起降。由于跑道头正对高山,飞机需要按图示方向接近跑道,然后在九龙城区上空急转47°对正跑道,转向时高度不足1000ft/300m。

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由于机场周围布满楼房,启德机场边的居民笑称晒衣服的时候拿着竹竿便可把飞机挑下来。

我们来看一段模拟飞行降落启德机场13号跑道的视频:


至于那道题……

我明确记得A、B两地所处的地区有一个等高线较稀疏,为了减少建设成本,可以选择等高线稀疏的那个

另外靠地图左侧那个选址旁有明显山地地形,还是不要选为好。

上面那句是废话