《飛行區(qū)跑滑系統(tǒng)布局關(guān)鍵技術(shù)研究》16000字

[16]對兩座特大型機場滑行道構(gòu)型進行了相似對比分析，指出因起飛等待區(qū)域等四個區(qū)域滑行道構(gòu)型的設(shè)計不同導(dǎo)致兩座機場場面滑行效率形成差異，并據(jù)此提出了滑行道系統(tǒng)構(gòu)型設(shè)計的建議。本文主要工作研究內(nèi)容（1）跑滑構(gòu)型及設(shè)計理論通過分析國際上和國內(nèi)現(xiàn)有的民航機場飛行區(qū)相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范性文件以及國內(nèi)外學(xué)者針對跑滑系統(tǒng)基本構(gòu)型和跑道的運行模式的研究來討論機場飛行區(qū)跑滑系統(tǒng)的構(gòu)型設(shè)計原則及設(shè)計方法。改擴建分析選取典型機場作為實例進行分析，使用預(yù)測的方法對機場改擴建目標(biāo)年整體運行規(guī)模進行計算，包括目標(biāo)年總體規(guī)劃及目標(biāo)年機型運行占比等。得出機場需要進行改擴建的結(jié)論。（2）跑道的長度根據(jù)國際上和國內(nèi)現(xiàn)有的民航機場飛行區(qū)相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性文件，研究跑道的基本構(gòu)型和跑道的不同運行模式。通過相關(guān)預(yù)測數(shù)據(jù)結(jié)合航空器性能分析方法確定飛行區(qū)跑道所需的具體長度。（3）跑滑系統(tǒng)的連接方式根據(jù)民用機場的一些相關(guān)飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合機場內(nèi)航空器的類型及運行占比，利用航空器在跑道上滑行的三個階段進行計算，得出與跑道相連的快速出口滑行道的位置。研究方法（1）文獻研究方法：文獻調(diào)研方法是一種較為基礎(chǔ)性研究方法。通過文獻研究和標(biāo)準(zhǔn)參考了解相關(guān)跑滑系統(tǒng)構(gòu)型模設(shè)計及飛行區(qū)功能布局。在廣泛獲取和閱讀文獻資料的基礎(chǔ)上，通過撰寫文獻綜述，來理清研究問題的整體發(fā)展脈絡(luò)及國內(nèi)外現(xiàn)狀，為后續(xù)論文的開展和撰寫打下堅實的理論基礎(chǔ)。（2）理論分析方法：結(jié)合相關(guān)文獻資料，分析在機場跑滑系統(tǒng)中跑道的相關(guān)運行模式及對于多種跑道的相關(guān)構(gòu)型設(shè)計。討論跑滑系統(tǒng)中滑行道的種類、滑行道的構(gòu)型設(shè)計原則進行了討論，進一步分析相關(guān)滑行道設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計方法。（3）性能分析法利用典型航空器的關(guān)鍵性能參數(shù)，通過航空器性能分析表等信息計算機型起飛和降落式所需的跑道參數(shù)，從而確定機場飛行區(qū)內(nèi)跑道的具體長度。（4）三階段法將航空器著陸并轉(zhuǎn)出跑道的過程可大致分為三個階段，分別計算三個階段航空器滑跑所需的長度，進行加和，最終大致求出快速出口滑行道的位置范圍。跑道運行模式及構(gòu)型設(shè)計民用運輸機場相關(guān)論述機場定義在國際民用航空公約附件14——《機場》中表述了對機場的相關(guān)定義：陸上或水上的一個劃定區(qū)域（包括所有建筑物、設(shè)施和設(shè)備），其全部或部分供航空器著陸、起飛和地面活動之用。對于不同規(guī)模類型的民用機場，可以用機場的基準(zhǔn)代號對其進行區(qū)分。機場的基準(zhǔn)代號由向關(guān)航空器的機型性能和規(guī)格兩個要素組成，第一要素是依據(jù)航空器飛行場地長度所設(shè)定的，第二要素則是依據(jù)航空器的機翼寬度確定的。具體參見表2.1所示。表2.1機場基準(zhǔn)代號第一要素第二要素代碼飛機的基準(zhǔn)飛行場地長度代字翼展1<800A<152800~<1200B15~<2431200~<1800C24~<364>=1800D36~<52E52~<65F65~<80跑道的定義與分類跑道是指機場內(nèi)用來供應(yīng)航空器起飛和著陸的長條形區(qū)域，其可以是瀝青材質(zhì)也可以是混凝土材質(zhì)，還可以是水面。但現(xiàn)在國內(nèi)外各大機場跑道多以陸地為主。按照進近方式的不同將跑道劃分為：非精密進近型、精密進近型和非儀表型。航空器和機場根據(jù)不同的運行指標(biāo)配備不同精度的進近著陸設(shè)備。跑道按條數(shù)的不同也可分為單跑道和多跑道。在我國民航事業(yè)起步相對較晚，且由于土地條件限制，我國多數(shù)機場擁有的跑道構(gòu)型大多是平行跑道，而不采用交叉跑道的方式。平行跑道構(gòu)型即為飛行區(qū)內(nèi)兩條跑道中心線的延長的構(gòu)成的角度不超過15°，同時不構(gòu)成交叉的跑道。參考美國聯(lián)邦航空管理局根據(jù)跑道中心線間距，綜合我國實際國情，ICAO文件以及我國《平行跑道同時儀表運行規(guī)定》的定義。將平行跑道進行分類，如表2.2。表2.2平行跑道分類標(biāo)準(zhǔn)跑道中線間距范圍跑道類型<760近距平行跑道760~<1035中距平行跑道>=1035遠距平行跑道雙跑道的運行模式分析雙跑道運行模式分析依據(jù)我國民航總局頒布的《平行跑道同時儀表運行規(guī)定》中指示，對平行跑道的儀表運行根據(jù)兩跑道進場和離場的使用方式分為獨立平行儀表進近、相關(guān)平行儀表進近、獨立平行離場、隔離平行運行四種模式。根據(jù)上述介紹的平行跑道不同的運行模式，對模式進行組合搭配，可以將平行跑道同時儀表運行分為半混合模式和混合模式?；旌夏Ｊ街傅氖瞧叫械膬蓷l跑道，同時分別用于航空器的進近和離場。半混合模式的情況基本分為兩類：一類是兩平行跑道中的一條只進行進近使用，而另一條則依照獨立儀表進近方式或相關(guān)儀表進近方式進行進近使用，也可以依照隔離平行運行的模式進行離場使用；第二類情況則與第一類恰好相反：兩平行跑道中的一條只在進行起飛離場時使用，另一條則依照隔離平行運行方式進行進場使用，同時也可以依照獨立平行離場模式進行航空器離場使用。四種運行模式的運行條件（一）獨立平行儀表進近的運行條件從機場飛行區(qū)設(shè)置和運行程序的角度看，進行獨立平行儀表進近時，兩平行跑道的中心線間距應(yīng)最少達到1035m，對于不同的跑道間距需要配備適當(dāng)?shù)亩伪O(jiān)視雷達系統(tǒng)設(shè)備，保證航空器的運行安全；（二）我國的相關(guān)平行儀表進近的運行條件在實施相關(guān)平行儀表進近的運行條件時，兩條跑道中線的距離最少應(yīng)保持915m以上，同時應(yīng)該在機場配備適當(dāng)?shù)谋O(jiān)視雷達系統(tǒng)，以保證航空器的運行安全，同時兩條跑道的飛行程序的進近復(fù)飛航跡的夾角至少為30°。（三）獨立平行離場的運行條件兩條跑道在實施獨立平行離場時，跑道中心線的間距應(yīng)至少為760m，兩條跑道的離場軌跡在飛機起飛后的夾角至少為15°，并且在跑道末端兩公里范圍內(nèi)有可以識別航空器的監(jiān)視雷達設(shè)備；（四）隔離平行運行條件兩平行構(gòu)型的跑道應(yīng)滿足航空器離場的飛行軌跡和進場后復(fù)飛的運行軌跡夾角至少達到不小于30°，航空器的運行應(yīng)始終保持在相應(yīng)雷達管制的標(biāo)準(zhǔn)下進行。多跑道布局構(gòu)型在機場飛行區(qū)內(nèi)部進行跑道資源的合理分配和關(guān)鍵布局對于提升機場的運行效率有著非常重要的作用。機場飛行區(qū)內(nèi)跑道的構(gòu)型包括其規(guī)劃的數(shù)量以及具體的設(shè)置方位。機場跑道數(shù)量規(guī)劃主要根據(jù)該機場的航空運輸量進行；而跑道的位置設(shè)置則根據(jù)機場當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向情況、地形情況和機場周圍環(huán)境進行。機場跑道的布局設(shè)置決定了機場的規(guī)模大小。機場多跑道規(guī)劃在一定程度上提升了機場的容量和運行效率，緩解了因單跑道運行導(dǎo)致交通壓力大的情況。機場內(nèi)多跑道的不同位置設(shè)置使得機場多跑道的構(gòu)型分為幾類，分別有平行跑道、交叉跑道和開口V形跑道等類型，最合適機場運行使用的構(gòu)型才能保障機場高效、持續(xù)的運行。本文選取了國內(nèi)外機場一些常見的多跑道的設(shè)計進行介紹。平行跑道模式平行跑道，多跑道平行設(shè)置的跑道構(gòu)型。其特點是機場容量較大、航空器運行的效率高、各跑道之間運行的影響較小。平行跑道的構(gòu)型是現(xiàn)如今各大國內(nèi)外機場最為常見的一種。其代表機場可見圖2.1（a）和（b）。（ａ）浦東機場示意圖（ｂ）亞特蘭大機場示意圖圖2.1機場示意圖目前正在運行的平行跑道數(shù)量最多的機場為美國亞特蘭大機場，共5條平行跑道，形成3組遠距平行跑道和2組窄距平行跑道，實施3組遠距平行跑道獨立進近和獨立離場的運行模式。我國平行跑道運行規(guī)范文件為2004年6月26日起施行的《平行跑道同時儀表運行管理規(guī)定》，該文件規(guī)定了2條平行跑道不同運行模式下的跑道間隔要求以及相關(guān)運行條件，但未明確2條以上平行跑道的運行方法及要求；交叉跑道模式交叉跑道構(gòu)型主要運用在風(fēng)向復(fù)雜且風(fēng)速較大的地區(qū)，由于以前的運輸飛機重量輕，起飛和著陸時對于側(cè)風(fēng)要求較高，機場為保障其運行能力而根據(jù)風(fēng)向統(tǒng)計數(shù)據(jù)建設(shè)交叉跑道。當(dāng)常年風(fēng)向使飛機場的使用要求必須由兩條或兩條以上跑道交叉布置時，產(chǎn)生交叉跑道構(gòu)型，并把航站區(qū)布置在交叉點與兩條跑道所夾的場地內(nèi)。兩條交叉跑道的容量通常取決于交叉點與跑道端的距離以及跑道的使用方式，交叉點離跑道起飛端和入口越遠，容量越低；當(dāng)交叉點接近起飛端和入口時，容量最大。V形跑道構(gòu)型V形跑道構(gòu)型即跑道之間互不相交，散開布置，根據(jù)實際運行需求可單獨使用也可與其他跑道同時使用。和交叉跑道一樣，當(dāng)一個方向來強風(fēng)時，只能使用一條跑道；當(dāng)風(fēng)小時，兩條跑道可以同時使用。航站區(qū)通常布置在兩條跑道所夾的場地上。飛機場容量取決于飛機起飛著陸是否從V形頂端向外進行。當(dāng)從頂端向外運行時，容量最大。典型機場如美國達拉斯機場，共設(shè)置有2條V型跑道。該跑道構(gòu)型特點是側(cè)向跑道一般只用于離場或只用于進近，目的是為了避免與主起降跑道發(fā)生沖突。本章小結(jié)不同地域受地理條件、氣象條件、空域條件、管制規(guī)則、機型組合、硬件設(shè)施和管理水平等多種因素存在差異，即使采用相同的跑道構(gòu)型，其跑道系統(tǒng)容量也會存在很大差異。因此，多跑道構(gòu)型或者多跑道系統(tǒng)的選擇需要根據(jù)城市自身實際情況確定?；械老到y(tǒng)構(gòu)型與設(shè)計理念滑行道是機場飛行區(qū)內(nèi)供航空器滑行使用的場面交通通道，將跑道、機坪、航站區(qū)、貨運區(qū)、維修區(qū)等區(qū)域相互連接。作為飛行區(qū)重要的交通通道，滑行道構(gòu)型規(guī)劃是否合理將在很大程度上影響場面整體運行效率與運行安全。滑行道系統(tǒng)通常包含多種類型的滑行道，主要有:平行滑行道、聯(lián)絡(luò)滑行道、③快速出口滑行道、繞行滑行道、機坪滑行道、機位滑行通道等?；械老到y(tǒng)構(gòu)型規(guī)劃相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文件對于滑行道系統(tǒng)構(gòu)型的規(guī)劃與設(shè)計原則均有所涉及，但各文件的側(cè)重點并不完全相同。例如，民用機場總體規(guī)劃規(guī)范中提出的相關(guān)原則側(cè)重于滑行道系統(tǒng)整體規(guī)劃方面，而AirportDesign則介紹了更加具體的設(shè)計原則。根據(jù)對相關(guān)文獻的分析、歸納與總結(jié)，將進行滑行道系統(tǒng)構(gòu)型規(guī)劃與設(shè)計時宜遵循的幾類原則簡要說明如下。（1）規(guī)劃應(yīng)與目標(biāo)年航空業(yè)務(wù)量相適應(yīng)預(yù)期航空業(yè)務(wù)量決定了目標(biāo)年機場運行的交通密度，需要合理規(guī)劃滑行道系統(tǒng)以滿足給定交通密度對于滑行道系統(tǒng)容量的需求。不同交通密度對于不同類別滑行道的需求有所區(qū)別。根據(jù)民用機場總體規(guī)劃規(guī)范的要求，目標(biāo)年航空器年起降架次超20000時，宜規(guī)劃部分平滑；年起降架次達40000時，宜規(guī)劃全長平滑；年起降架次達70000時，跑道雙方向均應(yīng)規(guī)劃兩至三條快速出口滑行道。此外，在滿足本期建設(shè)的同時還應(yīng)適當(dāng)考慮未來遠期的擴建需求。路線設(shè)置直接、清晰、簡潔在規(guī)劃時宜盡可能使滑行道呈現(xiàn)出清晰、明確的滑行路線，如果可能，應(yīng)盡量減少滑行道彎道的設(shè)置，以減少航空器滑行速度改變的頻度。此外，應(yīng)避免設(shè)置復(fù)雜的滑行道交叉口。FAA建議，在一個滑行道交口處最好只有三條可供選擇的接續(xù)路徑，被稱為“三節(jié)點理念”盡可能避免對跑道運行產(chǎn)生影響在規(guī)劃滑行道系統(tǒng)時應(yīng)考慮減少航空器滑行對于跑道運行的干擾?；械赖穆肪€設(shè)置應(yīng)能保證航空器在滑行過程中，機身不穿透跑道的障礙物限制面，且不對導(dǎo)航設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響與干擾。為最大程度少跑道入侵事件發(fā)生的可能，如非必需，應(yīng)盡量減少穿越道的設(shè)置。如設(shè)置穿越道，宜垂直穿越跑道，以減少航空器穿越時在跑道上駐留的時間。由于離場航空器在跑道中間1/3段滑跑速度較快，在該段設(shè)置的跑滑交點被稱作“高能量交叉點”，為防止滑行航空器侵入跑道產(chǎn)生嚴(yán)重后果，在規(guī)劃穿越道時應(yīng)盡量避免出現(xiàn)“高能量交點”。此外，不宜設(shè)置從機坪直接通向跑道的滑行道，以防飛行員將跑道誤當(dāng)作平滑，轉(zhuǎn)彎進入跑道滑行，導(dǎo)致嚴(yán)重跑道侵入事件的發(fā)生。滑行道種類及設(shè)計原則滑行道種類繁多、功能各異，各類滑行道的設(shè)置與否需要在分析其功能與意義的基礎(chǔ)上，結(jié)合機場實際需求以及飛行區(qū)其它區(qū)域的布局情況進行綜合考慮后確定。下面對幾類主要滑行道及其設(shè)置目的與依據(jù)做簡要說明。平行滑行道平行滑行道通常與跑道間隔一定距離，平行于跑道設(shè)置。平滑是進/離港航空器從跑道滑行至機坪（或從機坪滑行至跑道）的主要交通通道，是滑行道系統(tǒng)中的主干要道。平滑可以為等候起飛或等候穿越跑道的航空器提供排隊場地。在土地面積充足時，通常宜設(shè)置兩條單向運行的平滑，分離不同方向的進離港地面交通流，使滑行道系統(tǒng)中沖突更少，運行更加順暢。聯(lián)絡(luò)滑行道聯(lián)絡(luò)滑行道是一類滑行道的統(tǒng)稱，這類滑行道通常提供平滑與跑道、其它平滑或機坪滑行道之間的垂直連接。主要包括進/出口滑行道(跑道端聯(lián)絡(luò)道)、旁通滑行道、穿越滑行道、其它聯(lián)絡(luò)道等。進/出口滑行道進口滑行道通常應(yīng)位于跑道端部，垂直于跑道設(shè)置。使用全跑道長度起飛時航空器通過進口滑行道進入跑道起飛或等待，或在進口滑行道的跑道等待點外排隊，等待進入跑道。由于設(shè)置在跑道端部，進口滑行道可以用作另一方向著陸航空器的出口滑行道。此外，在著陸跑道的中部位置可設(shè)置90°出口滑行道，供雙方向著陸的中、小型航空器脫離跑道使用。旁通滑行道旁通滑行道通常設(shè)置于交通密度高的跑道，與進口滑行道間隔一定距離，在滿足表3.2的要求下，宜盡量靠近進口滑行道，使得由該滑行道進入跑道起飛的航空器能夠更加充分地利用跑道的可用起飛滑跑距離。旁通道的設(shè)置不僅可以為等待起飛的航空器提供更多排隊空間，還可以方便管制員靈活調(diào)整航空器進入跑道起飛的順序，同時也可以為臨時放棄起飛的航空器提供就近脫離跑道的出口。穿越滑行道當(dāng)飛行區(qū)的不同功能區(qū)域(如航站區(qū)與維修區(qū))分別位于一條或多條跑道的不同側(cè)時，或當(dāng)功能區(qū)域位于兩條跑道的同一側(cè)時，可以設(shè)置穿越滑行道，供位于跑道一側(cè)的航空器快速達到另一側(cè)的目的地，而無需繞行至端聯(lián)絡(luò)道穿越跑道，這在大多數(shù)情況下可以縮短航空器的滑行距離和時間。雖然穿越道可以為航空器提供便捷穿越路徑，但在實際運行中也可能加跑道侵入的風(fēng)險與隱患。其他聯(lián)絡(luò)道其它聯(lián)絡(luò)道泛指連接兩條或多條場面主要交通通道的聯(lián)絡(luò)道，這些聯(lián)絡(luò)道將孤立的線型滑行道結(jié)構(gòu)相互連接，形成場面滑行交通網(wǎng)絡(luò)，為航空器滑行路徑的調(diào)度與規(guī)劃提供更多且更靈活的選擇?？焖俪隹诨械揽焖俪隹诨械劳ǔＴO(shè)置于交通密度高的著陸跑道。不同于普通出口滑行道的直角設(shè)計，快滑與跑道的夾角為銳角，且應(yīng)在25°與45°之間，通常宜設(shè)置為30°，這使得著陸航空器能夠以較快的速度脫離跑道，而無需減至適合90°出口滑行道的轉(zhuǎn)出速度。因此，快滑的設(shè)置在理論上可以減少著陸航空器的跑道占用時間，加速跑道的周轉(zhuǎn)使用，進而達到提升跑道容量與運行效率的目的?；械涝O(shè)計技術(shù)指標(biāo)與設(shè)計方法本文在對滑行道系統(tǒng)構(gòu)型進行設(shè)計時，主要依據(jù)MH5001-2013和民用機場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的要求進行，也將參考AirportDesign中給出的相關(guān)具體設(shè)計方法。通用技術(shù)指標(biāo)為保證航空器的滑行安全以及避免對飛行區(qū)其它區(qū)域的正常運行產(chǎn)生影響，需要規(guī)定各類滑行道道面的寬度，以及其與跑道、其它滑行道以及物體之間的距離。對于滑行道彎道還需要規(guī)定其轉(zhuǎn)彎中線半徑。寬度指標(biāo)滑行道的寬度需根據(jù)使用該滑行道的航空器中主起落架外輪外側(cè)邊的最大間距加上兩倍凈距確定，但最小寬度不得小于道面最小寬度的要求表3.1航空器主起落架外輪外側(cè)邊與道面邊緣凈距及道面最小寬度要求主起落架外輪外側(cè)邊緣間距范圍/m外輪外側(cè)與道面邊緣凈距/m道面最小寬度/m［0，4.5）1.57.5［4.5，6）2.2510.5［6，9）315［9，15）423（2）間距指標(biāo)滑行道的間距設(shè)置主要考慮滑行道中心線與跑道中心線、其它滑行道中心線以及物體等之間的距離，它與航空器翼展、滑行偏移以及凈距要求等因素相關(guān)，對不同飛行區(qū)等級代字的滑行道要求有所區(qū)別。滑行道中心線與跑道、其它滑行道、物體的間距通用要求見表3.2。表3.2滑行道中心線間距要求代字儀表跑道跑—滑間距滑—滑間距滑—物間距A—2315.5B1523220C1584426D1666337E172.57643.5（3）彎道半徑指標(biāo)根據(jù)MH5001-2013要求，滑行道彎道的設(shè)計應(yīng)能滿足航空器轉(zhuǎn)彎特性，并保證航空器主起落架外輪外側(cè)邊與道面邊緣凈距不小于表3.1第二列中的值。具體地，在確定滑行道彎道中線半徑R的大小時，需要綜合考慮航空器的機動特性以及乘客的舒適度。半徑的大小主要與航空器的滑行速度v相關(guān)，乘客舒適度可用橫向荷載因子f的大小進行衡量。半徑計算方法見式（3.1）R=(v/3.6)式中，f取0.133g，g為重力加速度，取9.8m/s根據(jù)式（3.1），結(jié)合航空器在飛行區(qū)內(nèi)不同位置滑行時的一般速度，計算出各位置滑行道彎道中線半徑理論值，結(jié)果見表3.3。表3.3滑行道彎道中線半徑位置速度/（km/h）滑行道彎道中線半徑/m跑道進/出口3060機坪2030跑道快速出口93550其余位置2540各類滑行道設(shè)計方法平行滑行道平滑的寬度應(yīng)滿足目標(biāo)年規(guī)劃運行最大機型的使用需求，相關(guān)參數(shù)設(shè)置按表3.1要求進行。平滑中心線與飛行區(qū)其它設(shè)施的間距應(yīng)滿足表3.2的相關(guān)要求，包括與跑道中心線、其它滑行道中心線以及物體之間的距離。此外，在設(shè)計平滑時還應(yīng)注意滑行道上運行的航空器不得穿透相鄰跑道的障礙物限制面。聯(lián)絡(luò)滑行道進/出口滑行道與旁通滑行道中心線間距需滿足表3.2中的要求，考慮到一定的運行冗余，通常取間距為150～200m。對于穿越道，如有可能，宜首先考慮將穿越道設(shè)置在靠近跑道端部的1/3跑道長度區(qū)間內(nèi)，但當(dāng)目的是為就近連通跑道兩側(cè)功能區(qū)域以提供很大程度上的滑行便利時，也可在跑道中間1/3部分設(shè)置。其次為滿足多架航空器同時穿越跑道的需求，充分利用起飛跑道的放行時間間隔，可設(shè)置多條穿越道。穿越道位置設(shè)計應(yīng)盡可能將各功能區(qū)直接相連，減少航空器在不同功能區(qū)域間的滑行時間。穿越道的位置設(shè)計宜結(jié)合快滑出口與平滑交又點的位置進行，便于航空器著陸后實現(xiàn)就近穿越，縮短進港航空器的滑行時間?？焖俪隹诨械揽焖俪隹诨械罉?gòu)型設(shè)計的重點同樣在于位置與數(shù)量?？旎奈恢弥饕芎娇掌魈匦裕ㄈ邕M場速度、脫離跑道速度）、跑道性質(zhì)（如坡度、干濕）以及周圍環(huán)境（如溫度、風(fēng)速）等因素影響，此外，還需考慮航空器駕駛員錯過最優(yōu)出口后的反應(yīng)時間等因素以確定多條快滑之間的間距?？旎臄?shù)量和設(shè)置位置主要與使用跑道著陸的航空器類型及比例相關(guān)。綿陽南郊機場現(xiàn)狀及目標(biāo)年規(guī)劃南郊機場飛行區(qū)現(xiàn)狀綿陽南郊機場，位于中國四川省綿陽市，距離綿陽市中心10千米，是四川省第二大機場。2020年，綿陽南郊機場旅客吞吐量289.09萬人次；貨郵吞吐量0.76萬噸；航班起降架次17.99萬架次。當(dāng)前，綿陽南郊機場的飛行區(qū)等級為4D級，機場標(biāo)高為519.2m(1703ft)，基準(zhǔn)溫度為27.1℃。飛行區(qū)共有一條雙方向精密進近儀表跑道。跑道全長2400m，兩端各設(shè)有60米的停止道。跑道寬度45m，跑道兩側(cè)道肩寬度各7.5m。跑道坡度為0.533%，跑道強度（PCN）值為52/R/B/X/T。跑道磁方位為143°/323°跑道號碼為14/32，升降帶長寬為2520m×300m。跑道東側(cè)設(shè)立有一條長1800m、寬23m的平行滑行道，平行滑行道中線與跑道中心線間的間距為175m。跑道與平行滑行道之間總共建有四條垂直聯(lián)絡(luò)滑行道，包括14/32跑道南側(cè)單方向端部設(shè)置的端聯(lián)絡(luò)滑行道（進/出口滑行道）以及三條普通的出口滑行道，普通滑行道中心線與32跑道入口的距離分別為550m、1375m和1775m。并且跑道兩側(cè)均未設(shè)置快速出口滑行道。飛行區(qū)站坪區(qū)域設(shè)置在14/32跑道東側(cè)，現(xiàn)有機位11個,其中廊橋機位2個，近機位5個，遠機位4個。綿陽南郊機場飛行區(qū)現(xiàn)狀平面布局如圖所示。圖4.1綿陽南郊機場飛行區(qū)現(xiàn)狀平面布局目標(biāo)年運行規(guī)模目標(biāo)年總體規(guī)劃航空業(yè)務(wù)量是機場飛行區(qū)目標(biāo)年改擴建的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，所以對于機場航空業(yè)務(wù)量的預(yù)測是機場改擴建的重要環(huán)節(jié)之一。為后期對于南郊機場跑滑系統(tǒng)布局建設(shè)的研究，我們針對南郊機場的航空業(yè)務(wù)量進行預(yù)測?？紤]到自變量與應(yīng)變量數(shù)據(jù)的特性，本次預(yù)測主要采用以時間為自變量的趨勢外推法。（1）南郊機場客運量預(yù)測模型從綿陽南郊機場官網(wǎng)和中國民用航空局官網(wǎng)的南郊機場近10年的民航機場數(shù)據(jù)統(tǒng)計公報（由于2020年疫情原因影響，民航領(lǐng)域各個機場都受到了不同程度的沖擊，所以不將2020年的機場業(yè)務(wù)量作為計算參數(shù)。）中可獲取以下信息，如下表4.1。表4.1綿陽南郊機場近10年旅客吞吐量年份旅客吞吐量（人次）2010577236201162281620126812172013917325201410849982015154753320162172922201735434032018393888220194159370對選取的數(shù)據(jù)建立折線圖，觀察十年旅客吞吐量的發(fā)展趨勢，確定與之吻合的數(shù)據(jù)預(yù)測方法。圖4.2綿陽南郊機場近10年的旅客吞吐量由圖4.2可知，綿陽南郊機場的客運吞吐量一直呈上升趨勢，但近兩年旅客吞吐量的上漲趨勢呈下降狀態(tài)。整體的數(shù)據(jù)并不呈線性增長，所以無法使用直線回歸方法進行吞吐量的預(yù)測分析。考慮到綿陽南郊機場客運吞吐量增長的特殊性，將考慮使用python軟件進行建模仿真擬合。建立初始擬合函數(shù)y=a+b圖4.3客運吞吐量擬合函數(shù)將x=2025帶入得到的擬合函數(shù)中，最終得出南郊機場2025年目標(biāo)年客運吞吐量的預(yù)測值為500萬人次。（2）南郊機場航班起降架次預(yù)測綿陽南郊機場為訓(xùn)練、民航運輸結(jié)合的機場，民航飛行學(xué)院綿陽分院使用南郊機場進行飛行訓(xùn)練。所以在中國民用航空局官網(wǎng)上得到的民航機場數(shù)據(jù)統(tǒng)計公報中南郊機場的起降架次為訓(xùn)練機和民航運輸機共同的起降架次。從綿陽南郊機場官網(wǎng)上可以得到南郊機場2014-2018年的民航運輸起降架次，對比當(dāng)年南郊機場的總起降架次，得到表4.2。表4.2綿陽南郊機場民航運輸機起降架次與總起降架次年份民航運輸起降架次（架次）總起降架次（架次）201410016214558201514148199050201619214190062201728510169088201830254176550從表4.2中可以看出南郊機場近年來的民航運輸起降架次逐年升高，其增長趨勢與南郊機場客運吞吐量的增長趨勢相似。而南郊機場的總起降架次始終趨于平緩，甚至有整體下降的趨勢。對綿陽南郊機場民航運輸起降架次的目標(biāo)年規(guī)?？梢杂脵C場的目標(biāo)年客運吞吐量進行預(yù)測。對比南郊機場五年來民航運輸起降架次與客運吞吐量的數(shù)據(jù)，得表4.3。表4.3機場旅客吞吐量與民航起降架次年份民航運輸起降架次（架次）客運吞吐量（人次）20141001610849982015141481547533201619214217292220172851035434032018302543938882從表4.3可知，南郊機場得旅客吞吐量和民航起降架次存在一定關(guān)系，即可以通過旅客吞吐量來確定目標(biāo)年民航起降架次。假設(shè)機場目標(biāo)年旅客吞吐量為Y，民航運輸起降架次為X，平均客座為常數(shù)A。則有公式4.1Y=以其他各大民航運輸機場的平均客座為參考，結(jié)合南郊機場自身的機隊組成，將平均客座這一常數(shù)定為130。已知南郊機場目標(biāo)年旅客吞吐量為500萬人次，可以求得綿陽南郊機場目標(biāo)年的民航運輸起降架次為5000000/130=38462架次。作為中國民用航空飛行學(xué)院綿陽分院的訓(xùn)練機場，南郊機場每年的飛行訓(xùn)練量也十分龐大。每年綿陽分院的飛行訓(xùn)練量高達67000小時，具有在培500名飛行員的能力。飛行訓(xùn)練占用機場的飛行區(qū)資源也十分關(guān)鍵，所以在進行改擴建方案研究時，需要同時考慮到訓(xùn)練機的起降架次對飛行區(qū)資源的影響。由表4.2可知，民航運輸機的起降僅占總起降架次的一小部分，通過總起降架次和運輸起降架次做差計算可以得到，南郊機場每年訓(xùn)練飛行的起降大約在15-20萬架次。隨著綿陽分院近年來不斷引進優(yōu)質(zhì)機型，其飛行訓(xùn)練條件、飛行訓(xùn)練能力和訓(xùn)練質(zhì)量都實現(xiàn)了很大程度的提升。結(jié)合綿陽分院每年的飛行訓(xùn)練量和飛行訓(xùn)練條件，可以預(yù)測南郊機場改擴建目標(biāo)年的飛行訓(xùn)練起降架次在20萬架次。即南郊機場目標(biāo)年起降約為238462架次。（3）高峰小時保障高峰小時旅客量占年旅客量的比例稱為年千分率。年千分率大小與年旅客量的規(guī)模有直接關(guān)系。規(guī)模越小、年旅客量越少的機場高峰特性越顯著，年千分率越高。美國聯(lián)邦航空局（FAA）推薦的年旅客量與高峰小時旅客量的關(guān)系如表4.4。表4.4高峰小時旅客量占年旅客量比例年旅客量（×1000人次）高峰小時旅客量占年旅客量的比例/%≥200000.03010000-200000.0351000-100000.040500-10000.050100-5000.065根據(jù)表4.4，結(jié)合南郊機場目標(biāo)年旅客吞吐量和民航運輸起降架次可知南郊機場目標(biāo)年的高峰小時保障，如下表4.5表4.5南郊機場目標(biāo)年高峰小時保障年份旅客吞吐量（人）比例（%）高峰小時旅客人數(shù)202550000000.0351750年份機場起降架次（架次）比例（%）高峰小時起降架次20252384620.03072根據(jù)擬合模型和比值分析得出的預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，到改擴建目標(biāo)年，綿陽南郊機場年旅客吞量將達到500萬人次，運輸航空器年起降架次將達到238462架次。高峰小時保障旅客人數(shù)將達到1750人次，高峰小時起降架次達72架次。根據(jù)FAA設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，高峰小時起降達到72架次時，機場飛行區(qū)應(yīng)設(shè)立兩條跑道提供航空器運行。根據(jù)起降架次預(yù)測結(jié)果分析，若要充分滿足南郊機場改擴建目標(biāo)年飛行區(qū)的正常運行，則需要再規(guī)劃一條跑道投入運行。機型組成為便于后續(xù)對南郊機場跑滑系統(tǒng)進行構(gòu)型設(shè)計及飛行區(qū)改擴建設(shè)計，需要考慮目標(biāo)年機場的航空器類型和運行情況。下面結(jié)合機場現(xiàn)狀及預(yù)測數(shù)據(jù)進行大致分析。根據(jù)綿陽南郊機場官網(wǎng)現(xiàn)有信息了解，當(dāng)前南郊機場國內(nèi)運輸航班基本采用A320和B738等C類機執(zhí)飛。且B738的數(shù)量占比略高于A320，這兩種航空器的比例大約為5：3。由于目前國內(nèi)大多數(shù)機場仍以B737、A320等型號的航空器執(zhí)飛，預(yù)計南郊機場目標(biāo)年代表機型仍以A320和B738為主，且預(yù)計主要機型比例基本不變。在貨運方面，國際國內(nèi)貨運近年來發(fā)展十分迅速，考慮到綿陽南郊機場未來會拓展較多貨運業(yè)務(wù)，對大型機的使用將會有一定的需求，預(yù)計B777等大型D類機的占比將達到5%左右，根據(jù)官網(wǎng)信息及以上預(yù)測數(shù)據(jù)分析大致得出南郊機場改擴建目標(biāo)年代表機型及其運行比例如表4.6所示。表4.6代表機型及運行比例代表機型機型類別運行比例B738C（客）46%A320C（客）29%A319C（客）13%B737C（客）7%B777D（貨）5%目標(biāo)年跑道系統(tǒng)運行模式分析在平行跑道構(gòu)型設(shè)計中，由于航空器在跑道上運行的過程中會受到其他航空器跑滑的影響。為了減少航空器地面滑行對與跑道系統(tǒng)運行產(chǎn)生的干擾，需要提前對機場兩跑道系統(tǒng)的運行模式進行分析，以保障航空器在跑道和滑行道上的正常運行。同時也便于后期滑行道構(gòu)型的設(shè)計能夠更加適合航空器運行，以提升機場飛行區(qū)的航空器運行效率。在第二章中，有討論過目前國內(nèi)外一些多跑道機場的構(gòu)型設(shè)計，考慮到機場容量、航空器運行效率和綿陽的氣象因素等方面。最終決定采用平行跑道的構(gòu)型模式。就目前而言，國內(nèi)外平行跑道使用的運行模式主要有：獨立平行儀表進近、相關(guān)平行儀表進近、獨立平行離場、隔離平行運行等四種模式。由于南郊機場是訓(xùn)練機和運輸機合用的機場，情況較為特殊。機場目標(biāo)年單跑道改建后獨立運行即可滿足南郊機場本身運輸機的起降架次的規(guī)模要求。但綿陽分院的飛行訓(xùn)練計劃是大規(guī)模、密集式、長時間的，受分院飛行訓(xùn)練的大幅度影響，單跑道并不能滿足目標(biāo)年南郊機場的運行情況。所以，正常情況下，南郊機場的運輸航班使用靠近航站樓一側(cè)的跑道獨立運行。新建的一條跑道主要用于分院的訓(xùn)練使用。以避免飛行訓(xùn)練對運輸航班造成影響。同時，在高峰小時單跑道獨立運行有特殊的情況下，可使用雙跑道一起一降的運行模式來緩解單跑道運行模式的壓力。跑滑系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)計算上一章主要簡述了綿陽南郊機場的飛行區(qū)現(xiàn)狀及改擴建目標(biāo)年的旅客吞吐量及航空器起降架次，確定了平行雙跑道的構(gòu)型設(shè)計和以獨立運行為主，一起一降運行為備用的跑道系統(tǒng)運行模式。本章將以預(yù)測的南郊機場改擴建目標(biāo)年數(shù)據(jù)為背景，利用機型性能分析方法和滑行道設(shè)計理論進行跑滑系統(tǒng)部分關(guān)鍵技術(shù)的具體計算。跑道長度計算代表機型改擴建目標(biāo)年，綿陽南郊機場的主要機型仍為B738和A320，但根據(jù)第四章的預(yù)測數(shù)據(jù)得，南郊機場將會引進大型機B777執(zhí)飛。改擴建目標(biāo)年，南郊機場的跑道長度應(yīng)當(dāng)滿足最大運行機型B777的正常運行需求。本文將依據(jù)B777-200F機的航空器起降性能進行分析，計算出滿足其正常運行需求的跑道長度。性能分析（1）航空器起降性能圖5.1B777-200F機起降性能如圖5.1取BASELINEAIRPLANE類型時，由上表可知，B777-200(GENERALELECTRICENGINES)最大起飛重量535000pounds,最大著陸重量445000pounds。取HIGHGROSSWEIGHTOPTION類型時，由上表可知，B777-200(GENERALELECTRICENGINES)最大起飛重量632500pounds,最大著陸重量460000pounds。起飛標(biāo)準(zhǔn)曲線選取表5.1氣壓高對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)日溫度PRESSUREALTITUDESTANDARDDAYTEMPFEETMETERS℉℃0059.015.00200060951.911.044000121944.77.066000182837.63.118000243830.5-0.859000274326.9-2.83綿陽南郊機場標(biāo)高為519.2m，基準(zhǔn)溫度為27.1℃。表中該海拔下的標(biāo)準(zhǔn)日溫度應(yīng)為11.1℃左右，但該溫度與機場基準(zhǔn)溫度差距很大。于是選擇STANDARDDAY+27℉(STD+15℃)的起飛圖形曲線來進行起飛距離分析。起飛距離計算圖5.2B777-200F起飛跑道長度要求(BASELINEAIRPLANE)由圖5.2可得，B777-200(BASELINEAIRPLANE)在STANDARDDAY+27℉（STANDARDAY+15℃）情況下，所需起飛跑道長度為2550m。圖5.3B777-200F起飛跑道長度要求（HIGHGROSSWEIGHTAIRPLANE）由上圖可得，B777-200(HIGHGROSSWEIGHTAIRPLANE)在STANDARDDAY+27℉（STANDARDAY+15℃）情況下，所需起飛跑道長度為3150m。（4）著陸距離計算圖5.4B777-200F著陸跑道長度要求由上圖可知，B777-200(BASELINEAIRPLANE)在干跑道情況下，所需著陸跑道長度1625m，濕跑道情況下，所需著陸跑道長度1820m；B777-200(HIGHGROSSWEIGHTOPTION)在干跑道情況下，所需著陸跑道長度1710m，在濕跑道情況下，所需著陸跑道長度1900m。結(jié)論利用大型機B777-200F的機型性能分析進行計算得出，若要滿足南郊機場改擴建目標(biāo)年機型的滿載起降需求，所需的跑道長度為3200ｍ?？焖俪隹诨械牢恢糜嬎愫娇掌髦懖⑥D(zhuǎn)出跑道的過程可大致分為三個階段，分別為在空中的減速階段，著陸在跑道上的過渡階段和在跑道上的減速階段。即想要計算快速出口滑行道在跑道上的位置，可以通過結(jié)合機場運行航空器的進場速度與運行比例分別計算三個階段的滑跑長度，并將三個階段的長度進行求和得出。在第四章中，已經(jīng)明確靠近航站樓的一條跑道為運輸航空使用的跑道，并且獨立運行。即該跑道為南郊機場主要起飛著陸跑道，本文也主要針對該條跑道進行快速出口位置的計算。通過第四章對南郊機場改擴建目標(biāo)年機隊組成的預(yù)測結(jié)果結(jié)合各類航空器的進場速度及分類得出表5.2。表5.2各航空器進場速度及比例航空器進場速度ICAO分類運行比例B738128C46A320132C29A319135C13B737140D7B777138C5第一階段航空器降落到跑道入口上方時開始，直至航空器的主起落架接地結(jié)束。這一階段的跑道長度與航空器的進場速度有關(guān)。假設(shè)這一階段的長度為S1,根據(jù)ICAO的調(diào)研顯示，S1的大小幾乎為定值，當(dāng)進場航空器類別為A、B類時，S1表5.3基于坡度的長度修正表航空器類別修正量A、B類+30/-0.25%C、D類+50/-0.25%從表5.2中可以得到，南郊機場進場航空器的分類為C、D類型，根據(jù)ICAO調(diào)研結(jié)果，該階段的S1應(yīng)選擇450m。南郊機場跑道坡度為0.533%，對SS1=(?0.533%/?0.25%)×50+450=556m即第一階段的跑滑長度為S1第二階段從航空器主起落架接地開始，直至航空器在跑道上建立起穩(wěn)定的制動構(gòu)型結(jié)束。假定這一階段的滑跑長度為S2S2=5.14v1為航空器進場速度。在逆風(fēng)狀態(tài)下，需要修正v1’為了確?？焖俪隹诨械赖奈恢迷O(shè)定能夠更加精確保障航空器在逆風(fēng)條件下的正常進場運行，設(shè)置六組常見風(fēng)速對進場速度進行修正。經(jīng)過計算得到第二階段的航空器刨花長度，如表5.3。表5.3著陸二階段滑跑長度航空器滑跑長度S20kt5kt10kt15kt20kt25ktB738607581555529504478A320627601576550524499A319643617591565540514B737668643617591565540B777658632607581555529第三階段從建立起穩(wěn)定的制動構(gòu)型開始，直至航空器達到滑出轉(zhuǎn)彎速度結(jié)束。假定這一階段航空器的跑滑長度為S3S3=a為勻減速的參考加速度值，一般取1.5m/s。v2為航空器建立起穩(wěn)定制動時的速度，v3為滑出跑道的轉(zhuǎn)出速度。同樣設(shè)置六組常見風(fēng)速對進場速度進行修正根據(jù)計算，可得出第三階段的航空器滑跑長度，如表5.4。表5.4著陸三階段滑跑長度航空器滑跑長度S30kt5kt10kt15kt20kt25ktB7381034937844756672592A32011151015918826738655A31911781075975882790705B737128611781075975881790B777124211361034937844756結(jié)論計算出航空器著陸三個階段分別的跑滑長度，將其相加，最終得出各個機型在不同條件下相應(yīng)的滑出位置與跑道入口之間的間距。如表5.5。表5.5著陸滑跑總長度航空器滑跑長度S/m0kt5kt10kt15kt20kt25ktB738220020701960184017301630A320230021702050193018201710A319238022502120200018901780B737251023802250212020001890B777246023202200207019601840根據(jù)ICAO的快速出口標(biāo)準(zhǔn)，計算得出距離減去200ｍ到加上100ｍ的區(qū)間是航空器的理論轉(zhuǎn)出范圍。統(tǒng)計各點的理論轉(zhuǎn)出范圍，結(jié)合預(yù)測的機型占比情況，計算出航空器在理論轉(zhuǎn)出范圍內(nèi)的累積頻率，進而可以確定快速出口的位置。計算各點的累計頻率，得出累積比例最高的轉(zhuǎn)出點為2000，其轉(zhuǎn)出范圍在1800-2100之間，累積頻率280％。次高點為1890，其轉(zhuǎn)出范圍在1690-1990之間，累積頻率為268％。即快速出口滑行道設(shè)置在距跑道入口1690-2100ｍ的范圍內(nèi)都可以最大程度的滿足機型運行要求。考慮到航空器性能和駕駛員技術(shù)水平的因素，一般設(shè)置兩條鄰近的快速出口滑行道，滑行間距一般取300-400之間。由此可以確定，兩條快速出口滑行道的位置設(shè)置在距跑道入口1750ｍ和2100ｍ?？偨Y(jié)與展望總結(jié)本文針對民用機場的定義和機場跑道的概述及分類做出相關(guān)討論，了解并分析了飛行區(qū)系統(tǒng)內(nèi)跑道的相關(guān)運行模式及多種跑道的相關(guān)構(gòu)型設(shè)計。本文針對飛行區(qū)跑滑系統(tǒng)另一大關(guān)鍵要素——滑行道進行了相關(guān)研究。介紹了滑行道系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計原則及不同滑行道的種類及設(shè)計原則，討論并分析了滑行道設(shè)計指標(biāo)與設(shè)計方法。本文在理論分析的基礎(chǔ)上，選取了典型機場——綿陽南郊機場作為實例，分析了目前機場的飛行區(qū)現(xiàn)狀并利用預(yù)測的方法計算了機場改擴建目標(biāo)年整體運行規(guī)模。包括機場目標(biāo)年客運吞吐量、目標(biāo)年起降架次和機隊組成等。分析并確定了機場目標(biāo)年跑道運行模式。本文利用代表機型的關(guān)鍵性能參數(shù)，通過航空器性能分析計算了機型起飛和降落式所需的跑道參數(shù)，從而確定機場飛行區(qū)內(nèi)跑道的具體長度。并通過三階段法分別計算三個階段航空器滑跑所需的長度，進而求出了快速出口滑行道的位置范圍。展望機場飛行區(qū)的布局設(shè)計是一項十分復(fù)雜的工程，而飛行區(qū)內(nèi)部跑滑系統(tǒng)構(gòu)型的布局設(shè)計更是這項復(fù)雜工程中的重中之重，在其規(guī)劃設(shè)計中更是涉及諸多方面的影