跑道.doc

一 跑道跑道是飞行区乃至机场的核心设施，对于机场来说，要满足机场容量需求，即数量（条数）的要够；其次跑道要保证飞机起降，滑跑安全，即要满族适航的技术要求。为此，跑道必须要在几何构特性（方位，长度，宽度，坡度等），物理特性（跑道道面强度，材料等），目视助航设施几个方面满足机场技术标准，下面分别予以介绍。1.1跑道方位跑道的方向应尽实际可行的与恒风的方向一致，顺逆风对飞机起降的性能有利，应尽量避免存在侧风过大的情况，因为侧风使飞机的起降危险系数增加。为此，本次跑道设计根据短期内机场当地的气象预报情况，粗略的分析机场范围内的风向。根据风力风向数据，分析各个方向上的风力负荷，进而绘出风徽图，确定跑道的方位。表1-1 机场附近在各个方向上能见度受风力负荷分析将各个风速范围内的风的百分数，标在以风的方向和大小以极坐标的风徽图上的扇形分隔内，将三条等距平行线以风徽图的中心为旋转中心旋转，转动三条平行线直至两侧的百分数总和为最大为止，最佳跑道方向即为图中三条等距平行线中间一条指示的方位。所得最终风徽图如下。图1-1 风徽图由上图可知，跑道方位定在150-330的跑道，在侧风分量不超过15英里/小时下，将允许有95%的时间可以飞行。1.2跑道构型根据对今后20年的飞机起降架的预测，并考虑到本机场有大型机A-380起降，决定采用两条平行跑道。跑道与常年风向(夏半年为东南风，冬半年为西北风)平行，分别位于航站楼的两侧，最大程度的提高跑道的容量。为从中间航站到跑道起飞端的飞机提供最短的滑行距离，并缩短了着陆飞机的滑行距离，从而降低油耗，提高了机场的运行效能。 采取跑道入口错开的形式，在实际选址和建设中更有灵活性，向着较近的跑道入口进近，入口每错开150m，两跑道间距可减少30m，最小间距可为430m而不会影响跑道容量。1.3飞行区等级4F1.3.1跑道长度本机场设计允许起降的最大机型为A-380，其基准场地长度是2750m。机场标高350m，机场基准温度27C，有效坡度为0.5%。根据机场实际情况进行修正：按高度每增加300m，跑道长度增加7%；机场基准温度与机场标高的大气标准温度比较，每增加1C，跑道长度增加1%；跑道长度增加跑道有效坡度增加1%，长度增加10%修正。高度修正：x*7%*350/300+x=2975m温度修正: X*1%*(27-15)+X=3332m上述两项的修正长度为原长度的3332/2750=1.21倍，未超过35%。坡度修正：3332*10%*0.5%/1%+3332=3499m同时还考虑跑道的表面条件、气象因素等的影响，最后在一定的安全裕度和经济性的综合考量上，取跑道长度为3800m。1.3.2其他跑道的宽度为60m两侧各设9m宽的道肩，供航空器偶然滑出跑道时，使航空器的结构不致遭受损坏，保护航空器的安全，可供一些车辆在道肩的外侧部分行驶增加安全性同时为跑道扩建做一定准备。 按附件14中的规定，设有300*150m的净空道，100*60m的停止道，240*200m的安全区。1.4跑道道面设计1.4.1跑道道面结构跑道道面是供飞机起降的的露用层状承重结构物，既要承受变化多样的机轮荷载，又受到各种自然因素的长期作用。机轮荷载与自然因素对道面结构的影响，随深度的增加而逐渐减弱。因此，对道面材料的强度，刚度和稳定性的要求也随深度而逐渐降低。为适应这一特点，降低工程造价，设计的跑道道面结构为多层次的。表层用高级材料，下层用次级高级材料，底层用低级材料。跑道道面为刚性道面，按使用要求，受力状况，土基支撑条件和自然因素影响程度的不同，在土基顶面采用不同的规格和要求的材料分别铺设垫层，底基层，基层和面层等机构层，见图1-2。图1-2 跑道道面结构层1.面层水泥混凝土 面层承受着机轮荷载的竖向应力、水平力和冲击力的作用，同时又受到降水的侵蚀作用和温度变化的影响。面层采用水泥混凝土保证了较高的结构强度、刚度和温度稳定性，耐磨、不透水且表面有良好的平整度和抗滑性。同时水泥混凝土道面的养护工作量和养护费用也较少。2.基层水泥稳定碎石 采用结合料稳定的粒料类即水泥稳定碎石做基层，这类材料具有整体性、抗冻性、水稳定性好，后期强度可不断增高的特点，而且还可以就地取材，降低工程造价。另外，基层的周边应比混凝土板的边缘宽处50cm，压实度应不小于98% 。面层与基层之间设置水稳定性好的乳化沥青封层或贫混凝土基层以防止出现唧泥 。 主要有以下作用：（1)改善土基的受力状态，延缓土基的累积塑性。（2)缓和水、温度变化对土基的影响。（3)提高道面结构承载力，改善面层的受力条件。（4)为铺筑面层提供平整、坚固的作业面，从而改善施工条件。3.底基层石灰煤渣 基层有时可分成两层建筑，其上一层仍称基层，下面一层则称底基层。其作用是用增强基层总厚度的办法来进一步扩大荷载的影响范围，减小传递到下一层荷载的强度。石灰煤渣初期强度增长慢，尚有一定的塑性，但达到一定龄期后，处于弹性状态，成板体，有刚性。4.垫层水泥稳定土 是介于基层和土基之间的层次。按其作用可分为排水层、隔离层、降温层、隔温层、防冻层和承托层；采用水泥稳定土，其强度不高，但水稳定性和隔温性好，以改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度稳定性和抗冻性能力，继续传递有基层传下来的荷载，以减少小土基所产生的变形： （1）地下水位高，排水不良，土基经常处于潮湿状态的地段； （2）排水不良的挖方地段，有裂隙水、泉水等水文不良的挖方地段； （3）季节性冰冻地区可能产生冻胀的中湿、潮湿地段； （4）基层可能受到污染的地段。图1-3跑道横截面1.4.2跑道强度飞机的机轮不仅把竖向压力传给道面，另一方面又使道面受到水平力的作用，此外，道面还要受到温度应力的作用，因此道面结构内会产生拉应力、压应力和剪应力。道面有了足够的强度就能抵抗这些应力的作用，避免道面出现断裂、脆裂或是沉陷等损坏现象。图1-3 道面下的应力扩散情况对于接缝荷载传递能力良好的水泥混凝土道面，可采用韦斯特加德板中最大应力公式计算PCN(PCN即道面等级号，表示道面可供无限次使用的承载强度数字) 。计算PCN公式如下： = 1.724 (613）= 1.724h (614)= 1.724h= （615）PCN=2 (616）式中，水泥混凝土允许弯拉强度，;水泥混凝土弯拉弹性模量，；水泥混凝土泊松比，一般取；道面能够安全承载的当量单轮荷载，；水泥混凝土面层厚度，；基层顶面反应模量，；轮胎接地面积当量圆半径，；荷载作用面积当量半径，；机轮标准胎压，取。计算过程如下： （1）假设，根据（613）求； （2）由（614）求； （3）将、代入式（615）求得； （4）若，则即为所求。否则重设，直至满足误差要求； （5）将所得化为吨； （6）由（616）计算。 计算时，刚性道面当量厚度按规定方法计算。其中，加铺层与原道面的折减系数应根据坏情况分别取0.8和0.85.模量采用弯沉反算结果。弯拉强度根据模量分别取5.5和5.0.容许工作应力按弯拉强度除以安全系数1.8确定。基础反应模量与基础回弹模量之间的关系采用的经验公式计算，即： 综上所述，该跑道设计的道面强度为PCN90/R/B/X/T。1.4.3跑道坡度跑道坡度应不大于1%；任何部分的纵坡应小于1.25%；跑道两端各四分之一跑道长度纵坡应小于0.8%,基准代码为3、4的跑道为1.5%。该跑道设计的横坡为1.5%，纵断面为坡度为零的理想道面。在有利于跑道道面快速排水和飞机运动平衡的同时，保障了飞行安全并提供了足够的跑道视程。1.4.4道面厚度设计飞机当量单轮荷载（ESWL）累计当量作用次数Ne=500次时所需的道面厚度为标准道面厚度。标准道面结构厚度按下式计算： T=1.78 式中， T沥青混凝土标准道面结构厚度，cm; ESWL当量单轮荷载，KN; 当量单轮的胎压，; CBR道槽上基加州承载比，%。 由上述公式并考虑到跑道需满足最大机型A-380的起降等因素后，最终将最佳跑道道面厚度设计为47cm. 1.5跑道灯光系统进近灯光系统（Approach Lighting System），是助航灯光的一类，供飞机于夜间或者低能见度进近情况下提供跑道入口位置和方向的醒目的目视参考。进近灯光安装在跑道的进近端，是从跑道向外延伸的一系列横排灯、闪光灯标或它们的组合。进近灯光通常在有仪表进近程序的跑道上使用，使得飞行员能够目视分辨跑道环境，帮助飞行员在飞机进近到达预定点的时候对齐跑道。机场灯光与机场地面标志一样，同属机场的目视助航设备，其目的是作为机场管制员，必须熟悉本机场的目视助航设备，并充分利用这些设备，准确地引导飞机进场着陆并且在地面安全、有序地运行。为了更好地引导飞机安全进场着陆，尤其在夜间和低云、低能见度条件下的飞作用，跑道的灯光系统设有一、二类灯光系统，具体设计如下。 图1-4 跑道灯光系统进近灯光的组成1 进近中线灯：跑道中心线延长线上一行固定的可变白光灯，延伸至距跑道入口不小于900米，灯距为30米。我们设计的跑道一条为类精密进近，一条为类精密进近，故进近中线灯间隔30米，延伸至跑道入口900米。 2 .进近旁线灯：从跑道入口延伸至距跑道入口270米处的红灯光（类类精密进近跑道安装此灯），灯距为30米。2、3类精密进近跑道一般都安装旁线灯，灯光的颜色为红色。从跑道入口延伸至270米处，灯的间距为60米，离中线距离为9米。 3 .进近横排灯：在距跑道入口300处设置进近横排灯（、类精密进近跑道在距跑道入口150米和300米处各设置一排）。进近横排灯被跑道中心线延长线垂直平分，每边内侧灯距跑道中心线延长线4.5米，各向外再设七个灯，灯间距为1.5米，灯的颜色为可变白光。1类精密进近用的是B型灯光，包括五组横排灯；2、3类精密进近跑道在跑道入口150米和300米各设置一排，其中150米处为18米，300米处为30米。4. 目视进近坡度指示灯：在跑道入口左侧设置间隔为9米的极具变色的灯具，其灯光为红白可变。跑道灯光的组成1、跑道入口灯： 在跑道末端或靠近末端以外不大于三米处，并且安装在垂直于跑道中心线的一条直线上，从进近主向看，灯光颜色为绿色。安装于靠近跑道末端外3米处，灯光颜色为绿色。跑道入口灯必须垂直于跑道轴线。一般跑道安装的跑道入口灯12个。各类精密进近跑道安装一排跑道入口灯，灯距间隔为2米。2、 接地带灯：从跑道入口起沿跑道纵向按间距30米对称地设置在跑道中心线两侧至距跑道入口900米处，颜色为单向白光。2、3类精密进近跑道一般都安装旁线灯，灯光的颜色为白色。从跑道入口延伸至900米处，灯的间距为60米，离中线距离为9米。3、 跑道末端灯：设在跑道末端的跑道边线灯中间，均匀布置在垂直于跑道中心线的直线上，灯具至少为6个，从起飞方向看，灯光颜色为红色（跑道末端灯通常与跑道入口灯公用一组半红半绿的灯具）。安装在跑道末端的跑道边线灯中间，均匀地布置在垂直于跑道轴线的直线，灯光的颜色为红色。距离为两米。与跑道入口灯公用一组半红半绿的灯具。4、 跑道中心线灯：沿跑道全长设在跑道中心线上，灯距为30米；从跑道入口到距跑道末端900米范围内全部为白色灯，从距跑道末端900米处起至距跑道末端300米处范围内红光灯与白光灯相间设置；其余为红光灯。5、 跑道边线灯：沿跑道全长对称地设置在距跑道边线外侧不大于3米的两条平行线上；跑道边线灯的灯距应不大于60米；位于跑道两端600米范围内的跑道边灯应使用半白半黄发光的灯具，并使白光朝向跑道外侧，黄光朝向跑道内侧。跑道边线灯必须沿跑道全长安装并在跑道边缘3米处安装，灯距为60米，灯光的颜色为可变白色，黄色灯光的头尾距离为600米。6、 停止道灯：沿停止道的全长等距地设在跑道边线灯的延长线上，灯距为40米至60米，灯光颜色为红色。此外，还应横贯停止道末端设置三个灯，并与跑道中心线垂直、距停止道端线不大于3米。1.6导航设施一、我们所建立的仪表进近程序包括精密进近和非精密进近。 精密进近：既有航迹引导又有下滑道引导。 使用设备：ILS、PAR 非精密进近：有航迹引导但没有下滑道引导。使用设备：VOR、NDB、VOR/DME跑道建立了非精密进近程序，即利用VOR、NDB、VOR/DME提供航迹引导。通过IAF，IF，FAF，MAPT指引飞机进近或者复飞。 一个仪表进近程序，不论是精密进近还是非精密进近，通常都是有五个航段组成：进场航线，起始进近航段，中间进近航段，最后进近航段，复飞航段。、起始进近航段：IAFIF，需要NDB或VOR提供航迹引导 ，最佳下降梯度为4%。、中间进近航段：IFFAF，航迹方向应与最后进近航迹一致，最佳长度为10 mile。、最后进近航段：FAFMAPT，航迹方向应对准跑道中线，最佳长度为5 n mile，最佳下降梯度为5.2%。 、复飞航段是进近程序的一部分，当飞机进近至复飞点上空仍不能建立目视时，必须立即复飞。复飞面的标称上升梯度为 2.5%。图1-5 非精密进近示意图二、跑道建立了、类ILS精密进近程序，采用了近台，远台，内指点标，中指点标，外指点标和侧方归航台（NDB、VOR、VOR/DME)的布局方式。 ILS的作用是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度，最终实现安全着陆。 仪表着陆系统的地面设备由航向台（LLZ）、下滑台（GP）、指点标和灯光系统组成。航向台的天线安装在跑道末端的中心延长线上，一般距跑道末端约400500米。下滑台的天线安装在跑道入口内的一侧，一般距入口250m左右，与跑道中心线的横向距离为150m左右。指点标：内指点标台(IM)要求安装在类精密进近的最低决断高30m与标称下滑道的交点处，距入口在75m450m。中指点标台（MM）位于距跑道入口约1050m外指点标台（OM）距入口约7.2km三、离场程序离场程序以起飞跑道的离场末端为起点，这一点也就是起飞区域的末端。离场程序在3.3%梯度或根据安全超障要求的梯度沿飞行航径到达下一飞行阶段批准的最低高度为止。