摘要：随着我国经济的飞速发展，我国航空技术的不断改进，越来越多的机场需要进行扩建和整改。机场跑道是指飞机场内用于航空飞行器起飞或者下降的区域，一般质料为沥青或者混凝土，也可以使用弄平的草、土、碎石路面。一些机场受当时环境及资金等限制，其规模较小无法满足日益增长的社会需求，特别是一些机场跑道无法满足远程飞机的使用需要，这就意味着需要读跑道进行整修，而且，之前国家建设机场不够规范，也导致部分机场跑道端安全区缺失，这些问题都需要对机场进行整修和扩建。
关键词：机场跑道；设计；航空技术
引言：随着全球化进程的加快，世界上很多国家的一批建成于20世纪90年代初的机场面临改扩建。很多机场位于海岛等土地利用受到限制的区域，由于投资的原因，机场初期建设规模受到控制。随着经济的发展，人们出行愿望的增加和航空公司机队规模的发展，原来的机场跑道逐渐无法满足远程飞机使用的需要，需要对原跑道进行扩建。同时，早期的机场建设标准对跑道端安全区设置的要求并不严格，随着国际民用航空公约标准的提高，在跑道延伸的同时，需要增设跑道端安全区。文章主要针对机场跑道延伸设计技术方面进行分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1.机场跑道分类简析
机场跑道的基本尺寸包括跑道的长度、宽度以及坡度，一般来说跑道的长度主要在于飞机最大的起降距离、海拔高度及温度，宽度主要在于飞机机翼及主起落架的轮距，一般低于60m，跑道一般没有坡度，在特殊地区可以允许3度以下的坡度。机场跑道对于道面的强度要求较高，国际民航组织规定使用飞机等级序号（ACN）和道面等级序号（PCN）方法来决定该型飞机是否可以在指定的跑道上起降。
1.1平行跑道
现阶段使用最频繁的就是平行跑道，这种跑道具有诸多优点，包括容量大、风险低、易于管理、效率高等。从跑道的数目和构型来说，有2条至5条等多种构型，单单两条平行跑道有窄距（两条跑道中心线距离小于760m）和宽距（两条跑道中心线距离超过760m）两种构型。如上海虹桥机场两条跑道中心线距离365m属于窄距平行跑道；伦敦希斯罗机场两条跑道中心线距离1415m属于宽距平行跑道。
1.2交叉跑道
由于之前的运输飞机质量低，其起飞和着陆时对于侧风要求较高，为了保证机场运行能力，机场一般都会根据风向统计数据建设交叉跑道，但是，由于民用客机机型和重量的不断加大以及科技的不断进步，民用客机对于侧风要求逐步降低，因此，目前仅有个别机场仍然采用交叉跑道构形，这些机场主要是受场地或者其他特殊因素限制。
1.3V型跑道
V型跑道一般是三条或者四条跑道构成的构型，一般包含平行跑道，另两条跑道形成一个夹角，典型的V型跑道有法兰克福机场（FRA）、马德里机场（MAD）、孟菲斯机场（MEN）和苏黎世机场（ZRH）等。
1.4混合型跑道
跑道数量较多的机场多采用混合构形方式，跑道分为几组，组内平行、组与组之间相互交叉或者呈相应角度，如芝加哥奥黑尔（ORD）、丹佛（DEN）、达拉斯（DFW）等机场。
2.机场状况及自然条件
机场状况及自然条件对机场跑道延伸有直接关系，特别是其气候状况、所处地理位置等，并需要对风况风向分级以及环境温度进行考察，地质环境也是一项较为重要的项目，如果工程地质较差，需要进行适当的地基处理满足工程需要。
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3.设计原则
跑道延伸平面设计需满足以下原则：①满足机场利用率的气象条件；②满足目标水平年旅客吞吐量的需要；③满足目标水平年空中交通量的需要；④较低的工程造价以及对周边居民和环境影响较小。
4.跑道延伸设计总体方案
4.1跑道的方位
根据国际民用航空公约《附件十四国际标准和建议措施——机场，卷I机场设计和运行》（简称《附件十四》）所示[1]，对于机场来讲，跑道的条说和方位的利用率不少于95%，即需要在建设初期对飞机进行规划，另外又针对不同飞机规定三种不同的侧风分量极限，①对于基准飞行场地长度为1500m或以上的飞机（如B737，A320飞机），侧风分量为10m/s。②对于基准飞行场地长度为1200m至小于1500m的飞机（如ATR72飞机），侧风分量为6.5m/s。③对于基准飞行场地长度小于1200m的飞机（如DHC-8，ATR42飞机），侧风分量为5.0m/s。规定侧风分量超过规定值时，飞机不能起飞。通过对大数据的研究，我们发现当侧风分量限制为5.0m/s时，对于长度小于1500m的机场来说，其利用率较低约为90.37%，跑道延伸后，主要增加可接纳的机型E类飞机，基准飞行场地长度大于1500m，因此可以利用原有跑道的构形，在原主跑道的方向上进行跑道延伸。
4.2跑道延伸的尺度
为了满足洲际航班的需要，一波音747-400为例，其最大起飞质量为370t，在这个质量下，其航程可达8000km，所以需要将跑道总长度延长至3360m，保证其满足飞机的起飞需要。如果飞机起飞质量不大，航程较短，需要对机场主跑道进行调研，再结合具体情况进行延伸。
4.3跑道延伸的方案
在进行跑道延伸设计的时候，需要根据跑道两侧地形及地质特点进行规划，在延伸过程中，充分考虑防吹坪及跑道安全区的位置及特点，如果新填路面于原始路面高度差别较大，则需要进行回填，如果延伸部分的纵坡需要延伸至现有跑道的纵坡，也需要对飞行区进行回填。在实际应用时，可以比较各个方案的回填量，选择最少的量进行填补，同时尽量不影响正常航班的运行[2]。
4.4跑道纵坡
根据《附件十四》的规定，跑道有效坡度≤0.010，跑道两端各1/4长度内坡度≤0.008，跑道其他部分坡度≤0.0125，项链两坡度变化≤0.015。跑道延伸后，各项指标均需要满足要求并且保证新旧跑道之间的衔接平顺。
4.5跑道容量
影响跑道容量的因素有以下几点：①跑道的构型、数目及方位；②飞机滑行道到跑道出口的距离及构型；③飞机在跑道中滑行时间；④飞机大小及机型特点；⑤机场跑道的使用频率；⑥尾流涡流的发生频率；⑦气候状况，包括雷雨天气、大风、可见度等。
4.6跑道掉头坪
当年起降架次超过20000架次时，不仅需要设置普通机场跑道，还需要设置平行滑行道以及连接跑道和机坪的花型号及跑道末端的掉头坪，以便于解决容量需求。
4.7升降带
升降带需要按照《附件十四》的规定，其宽度为自跑道中线及其延长线向每侧延伸150m，升降带长度为自跑道端向外向伸60m。
4.8跑道端安全区
根据《附件十四》的要求，跑道端安全区自升降带端向外延伸240m，宽度为与其相连的跑道宽度的2倍[3]。
结论：
简而言之，文章通过对不同机场跑道总设计的特点进行研究，本文总结出以下几点，首先，机场跑道延伸需要依据对机场附近的自然条件进行探测分析，并且研究确定已有的跑道方位能否满足需要，在通过机场扩建后，跑道延伸能否满足设计机型、交通量等发展的需要。其次，对跑道进行容量分析，分析跑道以及滑行道的构形并结合实际项目的融资情况，提出合理实施计划。最后，机场跑道延伸方案的合理性还取决于工程实施的安全性以及可靠性。希望本文所总结的经验能为机场跑道延伸设计方案给予有益的借鉴。
参考文献
[1]国际民航组织.国际民用航空公约附件十四机场：I卷机场设计和运行[R].蒙特利尔：国际民航组织，2018.
[2]AC150/5060-5美国联邦航空局机场容量和延误[S].
论文作者:洪嘉权
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/26
标签：跑道论文; 机场论文; 飞机论文; 构型论文; 坡度论文; 安全区论文; 两条论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;