飞机场工程

飞机场工程第一节：简述自古以来，人们就羡慕鸟类在天空自由飞翔的本领，人们也一直努力不懈地探索飞上蓝天的奥秘。中外历史上也记载了许多关于飞行人与物的幻想与真实的故事。美国莱特兄弟制造双翼飞机，1903年12月17日在北卡罗莱纳州的基蒂霍克附近飞行了36.38m，这是人类首次飞机飞行。我国飞行家冯如在美国自制飞机，1909年9月21日试飞成功，这是中国人首次驾驶飞机上天。航空工业的发展已是二十世纪中重要的科技进步之一。随着我国经济迅速发展，航空运输量迅猛增长，需要修建的机场很多。随之而来，机场规划、跑道设计方案、航站区规划、机场维护及机场的环境保护等已日益成为人们关注的问题。1.1民航运输机与机场一、民航运输机概况干线运输机：是指载客量100人，航程3000km的大型运输机。以美国波音公司的Boeing757(以后简称B757)、B767、B747、B777、DC10(美国麦道公司制造，现麦道公司已并入波音公司)、MD11(DC10的改进型)；欧洲空中客车公司的A340/A330、俄罗斯的伊尔81等为代表。支线运输机：是指载客量100人，航程200～400km的中心城市与小城市及小城市之间的运输机。以美国的DC3、英国宇航公司的SH330和Bae146、中国与美国联合制造的MD82、MD90等为代表。Boeing777空中客车380协和超音速客机MD90二、民航机场概况民航机场的创建初期，场地小且设备很不完善，不能保证飞行，如以碎石沥青铺就的跑道等。客观原因是由于当时的飞机对净空要求不高而噪声不大，且机场距城市都较近。在民航发展期(1950年开始)，机场发生质的变化，尤其是20世纪70年代出现的大型宽体客机和运输量的增加，使机场向大型化和现代化迈进。其主要特点为:1.飞行区不断扩大和完善，可以保证运输机在各种气象条件下都能安全起飞着陆。如水泥混凝土或沥青混凝土跑道，以适应飞机喷出的高温高速气流；跑道距离增长，以满足大型客机由于质量增大对跑道长度的要求；跑道两侧设置了日益完善的助航灯光及无线电导航设备等。2.航站楼日益增大和现代化，可以保证大量旅客迅速出入。目前大型机场的航站楼面积为数万平方米，有的达数十万平方米。候机楼设置相当完善。3.机场旅客设施日益完善，机场内有宾馆、餐厅、邮局、银行、各种商店，旅客在机场内就和在城市一样方便。4.机场距城市有一定距离，有先进的客运手段与城市联系。因为先进的喷气式客机对机场的净空要求较严，且噪声也大，因此机场一般必须离开城市一定的距离。案例：香港机场1998年7月竣工的香港机场，该机场按照2040年客运量8,730万人次，货物890万吨，飞机起降37.55万架次的要求设计，占地12.48平方公里，造价1,550亿港币。机场设有2条平行的长3,800m、宽60m的沥青混凝土跑道，跑道两端设有仪表着陆系统，其中北跑道可保证跑道视程（在跑道中线，航空器上的飞行员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离）低至200m时飞机仍能安全着陆。客机机位120个，货机机位28个、维修机位18个。客运大楼建筑面积89万平方米，内设自动人行道和全自动列车的旅客捷运系统，有140多家商店和餐厅。机场有高速公路及铁路通至市区。1.2机场分类一、机场分类国际机场：指供国际航线用，并设有海关、边防检查、卫生检疫、动植物检疫、商品检验等联检机构的机场。如图（香港机场）干线机场：指省会、自治区首府及重要旅游、开发城市的机场。如图（合肥机场）支线机场：又称地方航线机场，指各省、自治区内地面交通不便的地方所建的机场，其规模通常较小。如图（西藏机场）二、飞行区分级为了使机场各种设施的技术要求与运行的飞机性能相适应，飞行区等级由第一要素的代码和第二要素的代号所组成的基准代号来划分，见下表所示。第一要素是根据飞机起飞着陆性能来划分飞行区等级的要素，第二要素是根据飞机主要尺寸划分飞行区等级的要素。如B757-200飞机需要的飞行区等级为4D。*(1)飞机基准飞行长度是指标准条件下，即标高为0、气温15℃、无风、跑道无坡的情况下，该机型最大质量起飞时所需的平衡场地长度。(2)第二要素的代号，选用翼展和主要起落架外轮外侧间距两者中要求高的数字第一要素第二要素代号飞机基准飞行场地长度(m)代号翼展(m)主要起落架外轮外侧间距(m)1800A154.52800—1200B15—244.5—631200—1800C24—366—94=1800D36—529—14E52—659—141.3民航机场的组成民航机场主要由飞行区、旅客航站区、货运区、机务维修设施、供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区。生活区、生成辅助设施、后勤保障设施、地面交通设施及机场空域等组成。第二节：跑道方案一、跑道的作用机场的跑道直接供飞机起飞滑跑和着陆滑跑之用。飞机在起飞时，必须先在跑道上进行起飞滑跑，边跑边加速，一直加速到机翼上的升力大于飞机的重量，飞机才能逐渐离开地面。飞机降落时速度很大，必须在跑道上边滑跑边减速才能逐渐停下来。所以飞机对跑道的依赖性非常大。如果没有跑道，地面上的飞机无法上天，天上的飞机无法落地。因此跑道是机场上最重要的工程设施。跑道所用材料：我国民航机场的跑道通常用水泥混凝土筑成，也有用沥青混凝土筑成的。一般民航机场只设一条跑道，有的运输量大的机场设置两条或更多的跑道。2.1跑道的作用、分类与构成几种跑道方案二、跑道的分类跑道按其作用可分为：主要跑道、辅助跑道、起飞跑道等三种。主要跑道是指在条件许可时比其它跑道优先使用的跑道，按使用该机场最大机型的要求修建，长度较长，承载力也较高。辅助跑道也称次要跑道，是指因受侧风影响，飞机不能在主跑道上起飞着陆时，供辅助起降用的跑道，由于飞机在辅助跑道上起降都有逆风影响，所以其长度比主要跑道短些。起飞跑道是指只供起飞用的跑道。机场跑道又根据其配置的无线电导航设备情况分为非仪表和仪表跑道。非仪表跑道：是指只能供飞机用目视进近程序飞行的跑道。仪表跑道：是指可供飞机用仪表进近程序飞行的跑道，仪表跑道又可分为：非精密进近跑道和精密进近跑道，后者有I、II和III类，装有仪表着陆系统，能把飞机引导至跑道上着陆和滑行。*进近是指飞机快要着陆时解决飞机场并准备降落的过程三、其他辅助道路设施跑道道肩：是作为跑道和土质地面之间过渡用，以减少飞机一旦冲出或偏离跑道时有损坏的危险，也减少雨水从邻近土质地面渗入跑道下的土基基础的作用，确保土基强度。道肩一般用水泥混凝土或沥青混凝土筑成，由于飞机一般不在道肩上滑行，所以道肩的厚度比跑道要薄一些。停止道：停止道设在跑道端部，供飞机中断起飞时能在上面安全停住用。设置停止道可以缩短跑道长度。机场升降带土质地区：跑道两侧的升降带土质地区，主要保障飞机在起飞着陆滑跑过程中一旦偏出跑道时的安全用，不允许有危及飞机安全的障碍物。跑道端的安全区：设置在升降区两端，用来减少起飞着陆的飞机偶尔冲出跑道以及提前接地时的安全用。净空道：机场设置净空道，是确保飞机完成初始爬升(10.7m高)之用。净空道设在跑道两端，其土地由机场当局管理，以确保不会出现危及飞机安全的障碍物。四、滑行道滑行道主要供飞机从飞行区的一部分通往其它部分用。主要有五种：1.进口滑行道。设在跑道端部，供飞机进入跑道起飞用。设在双向起飞着陆的跑道端的进口滑行道，亦作出口滑行道。2.旁通滑行道。设在跑道端附近，供起飞的飞机临时决定不起飞时，从进口滑行道迅速滑回用，也供跑道端堵塞时飞机进入跑道飞行用。3.出口滑行道。供飞机脱离跑道用。交通量大的机场，除了设在跑道两端的出口滑行道，还应在跑道中部设置。4.平行滑行道。供飞机通往跑道两端用。交通量大的机场，可设置两条，供飞机来回单向滑行使用。5.联络滑行道。交通量小的机场，通常设置一条此站坪直通跑道的短滑行道，即为联络滑行道；交通量大的机场，在双平行滑行道之间设置垂直连接的短跑道，也称为联络滑行道。2.2跑道构形设计跑道构形是指跑道数量、位置、方向和使用方式，它取决于交通量需求，还受气象条件、地形、周围环境等影响。一般跑道构形有如下五种：1.单条跑道。是大多数机场跑道构形的基本形式。2.两条平行跑道。两条跑道中心线间距根据所需保障的起降能力确定，如有条件，其间距宜不大于1525m，以便较好地保障同时精密进近。3.两条不平行或交叉的跑道。下列情况时需要设置两条不平行或交叉的跑道：a)需要设置两条跑道，但是地形条件或其它原因无法设置平行跑道；b)当地风向较分散，单条跑道不能保障风力负荷95%时。4.多条平行跑道。5.多条平行及不平行或交叉跑道。2.3机坪与净空区飞机场的机坪主要有等待坪和掉头坪。前者供飞机等待起飞或让路而临时停放用，通常设在跑道端附近的平行滑行道旁边。后者则供飞机掉头用，当飞行区不设平行滑行道时，应在跑道端部设掉头坪。机场净空区是指飞机起飞着陆涉及的范围，沿着机场周围要有一个没有影响飞行安全的障碍物的区域。为了确保飞机安全，对这范围的地形地物高度必须严格控制，不许有危及飞行安全的障碍物。对净空区的规定，受到飞机起落性能、气象条件、导航设备、飞行程序等因素的控制。国际民航组织对机场的净空区有专门的要求。第三节：航站区规划与设计3.1航站楼一、航站楼设施航站楼供旅客完成从地面到空中或从空中到地面转换交通方式之用。是机场的主要建筑。通常航站楼由以下五项设施组成：1．接地面交通的设施：有上下汽车的车边道及公共汽车站等；2．办理各种手续的设施：有旅客办票、安排座位、托运行李的柜台以及安全检查和行李提取等设施。国际航线还有海关、边检(移民)柜台等；3．联接飞机的设施：候机室、登机设施等；4．航空公司营运和机场必要的管理办公室与设备等；5．服务设施：如餐厅、商店等。二、航站楼的位置：航站楼通常设置在飞行区中部。为了减少飞机的滑行距离，航站楼应尽量靠近平行滑行道。当飞行区只有一条跑道，为了便于旅客与城市联系、航站楼应设在靠近城市的跑道一侧、不宜设在远离城市的跑道一侧。当飞行区只有一条跑道且风向又较集中时，航站楼宜适当靠近跑道主起飞的一端。当飞行区有两条跑道时，航站楼宜设在两条跑道之间，以便飞机来往于跑道和站坪且充分利用机场用地。航站楼要离开跑道足够的距离，给站坪和平行滑行道的发展留有余地。大型机场的航站楼和站坪都比较大，为了便于航站楼布局和站坪排水，航站楼应设置在既平坦又较高的地方。同时航站楼应离开其它建筑物足够的距离，为将来发展留有余地。三、航站楼的型式航站楼一般有一层式、一层半式、二层式三种。一层式航站楼的离港和到港活动都在同一层平面内，适用于客运量较小的机场。一层半式的航站楼是两层，楼前车道是一层。通常第一层供到港旅客用，第二层供离港旅客用，适用于客运量中等的机场。二层式是航站楼与楼前车道都是二层。通常第一层供到港旅客用，第二层供离港旅客用，适用于客运量大的机场。航站楼及站坪的平面型式有前列式、指廊式(上海浦东国际机场)、卫星式(原北京国际机场)、远机位式等四种。五、航站楼的面积航站楼的建筑面积根据高峰小时客运量确定。面积配置标准与机场性质、规模及经济条件有关。目前我国可考虑采用的国内航班为14～26/人，国际航班为28～40/人。3.2站坪、机场停车场与货运区站坪或称客机坪，是设在航站楼前的机坪。供客机停放、上下旅客、完成起飞前的准备和到达后各项作业用。机场停车场设在机场的航站楼附近，停放车辆很多且土地紧张时宜用多层车库。停车场建筑面积主要根据高峰小时车流量、停车比例及平均每辆车所需面积确定。高峰小时车流量可根据高峰小时旅客人数、迎送者、出入机场的职工与办事人员数以及平均每辆车载客量确定。机场货运区供货运办理手续、装上飞机以及飞机卸货、临时储存、交货等用。主要由业务楼、货运库、装卸场及停车场组成。货运手段由客机带运和货机载运两种。客机带运通常在客机坪上进行。货机载运通常在货机坪上进行。货运区应离开旅客航站区及其他建筑物适当距离，以