飞机是人们生活中重要的交通工具,它不像汽车可以停放在许多位置,而是必须有机场跑道才能起飞和降落。可以说,跑道是机场中最重要的基础设施,决定着飞行起降的安全。

机场多条跑道为什么只用一条(谈谈机场跑道有关的那些事儿)(1)

图:首都机场西跑道实施道面大修工程现场

不久前,北京首都机场43岁“高龄”的西跑道大修,再次吸引了人们的目光。不过,你真的了解跑道吗?你知道机场跑道道面的施工规格吗?今天,我们就和您聊聊,关于跑道的那些事儿。

机场跑道为什么有长有短?

跑道的长度主要根据机场起降的飞机机型来决定。一般来说,飞机的重量越大,机型越大,飞机起降跑道的长度就要越长。例如,在标准大气条件下,运-5飞机起飞的跑道长度只需要600米,而波音707客机则需要3200米左右。以北京首都机场为例,它拥有2条4F级跑道和1条4E级跑道。刚刚大修完成的首都机场西跑道全长3200米,属于4E级跑道,可用于起降翼展在65米以下的飞机,比如波音777、空客A330等机型。

机场多条跑道为什么只用一条(谈谈机场跑道有关的那些事儿)(2)

图:北京首都机场

值得注意的是,位于不同海拔高度的机场跑道在长度上也有差异。由于高原地区空气密度低,飞机升力会随之降低,在起飞时就需要更多跑道滑行时间。只有飞机在达到一定滑行速度时,才能使机翼和飞机产生足够的升力,使飞机成功起飞。因此,高海拔地区的机场跑道通常长达4000米以上。

此外,坡度和摩擦力也是影响跑道长度因素。如果道面是上坡,建设时有利于缩短着陆滑跑长度;道面是下坡,建设时有利于缩短起飞滑跑长度;而具有高摩擦力的平坦道面有利于缩短起飞和着陆的长度,最经济实用。

机场跑道都是南北向的吗?

机场跑道的方向通常是按照当地常年风向修建的,以尽可能保证飞机能逆风起降。

在飞机起降时,最关键的一点是避免侧风。侧风很容易导致飞机出现横向侧滑,偏离跑道的中心而出现事故。因此在建造机场时,跑道的走向应与当地最常见风向平行。例如,我国很多地区最常见的风是夏季的东南风和冬季的西北风,那么跑道的走向就以东南—西北向为最佳,以东北—西南向为最差。

不过,在实际建设中,各地的风向往往受当地山脉走向、地形起伏的影响而发生变化。而机场占地又受到城市规划等因素的制约,因此跑道的实际走向未必完全依照风向来确定。例如,虽然我国大部分机场跑道都是南北走向,但大连等地的机场跑道则是东西走向。

机场多条跑道为什么只用一条(谈谈机场跑道有关的那些事儿)(3)

图:北京大兴国际机场跑道平面图

近年来,不少中大型机场会根据当地机场地理位置、气象条件,建设多条不平行跑道,在提高运行效率的同时,能够应对不同季节的不同风向。比如,大家熟知的北京大兴国际机场拥有3条平行跑道、1条侧向跑道,一方面可以利用大兴国际机场区域侧风不大的天气条件,让飞机自西向东起飞,快速直接向南飞行,从而大大减少了南向航班的空中飞行时间;另一方面,在遇到极端西北大风天气时,侧向跑道还可以提高机场的运行能力。

机场跑道是不是水平笔直的?

长期以来,人们在谈论道路如何平坦时,往往会拿机场跑道来比喻。大多数人都认为机场的跑道应该是笔直且平坦的,不可能出现起伏或上下坡的现象。然而,这其实是一种“错觉”——全世界所有机场的跑道都不是水平的,而是有一定坡度的拱形。

从跑道的横截面来看,机场跑道中心线是向上拱起的。这样做的目的是为了排水。因为跑道积水对于飞机起降是有一定干扰和危险的。

从跑道的纵向截面看,机场跑道多数依据地形起伏而建设,应尽量减少坡度和起伏。但在符合规范和不影响飞机起降的情况下,为了降低施工成本,减少土方量,机场跑道的施工还是尽量顺应地形起伏,这就造成很多机场有跑道起伏和明显的坡度。

根据《民用机场飞行区技术标准》对机场跑道各分段的最大纵坡要求,可以看出跑道的纵坡应尽可能平缓,但也允许出现一定坡度。事实上,大多数飞机起降对坡度没有特别高的要求,例如波音737客机对跑道坡度起伏要求是不大于2%,小型飞机的要求更低。

高速公路可以起降飞机吗?

在很多人看来,飞机跑道的道面和高速公路上的路面是没有什么差别的,而且看上去都非常简单,似乎和“高科技”没什么关系。但其实飞机跑道和高速公路在施工工艺方面存在很大区别。简而言之,飞机跑道的标准要比普通高速路面高很多,造价也更高。毕竟飞机跑道是专门供飞机起飞和降落的,除了要承受飞机本身的重量外,还要承受飞机起降时的巨大冲击力。如果道面质量差,容易发生不安全事件。

从工序看,飞机跑道主要有四道工序组成,分别为夯实层、碎石层、基础层、道面层,每个工序对工程技术的要求都特别严苛。再加上要在跑道内部预埋一些仪器,跑道的综合成本就更高了。

虽然机场跑道和高速道面差别较大,但的确存在可以起降飞机的特殊高速公路。不过,成为可以起降飞机的高速公路需要综合考虑相关路段的长度、宽度、纵横坡度、承载能力、配套停机区、备份道路、净空条件等各项复杂要求。例如,需要有最好3000米以上平整的直道,路面和两侧不能有路灯、行车指示牌、护栏等固定障碍物等。目前,美国有一些高速公路专门修建了满足飞机起降条件的公路跑道和应急机场,有的路段还可起降重型飞机。此外,俄罗斯、日本等国家也建有高速公路飞机跑道。

世界上主流的跑道道面有哪些?

机场道面,也就是我们经常说的道面层,根据材料不同主要分为水泥混凝土道面或沥青混凝土道面。

在我国机场建设和使用中,跑道道面结构类型以水泥混凝土道面为主。这种道面抗压强度高,不容易损坏,适合长期使用。不过,由于飞机荷载及外界环境因素的影响,许多早期建设的水泥混凝土道面在后期出现了各种问题,包括沉陷、断板等。为了保证机场道面良好的使用性能,对旧的机场水泥混凝土道面加铺沥青混凝土层是一种有效的解决方法,其主要优点是对运行影响小,道面舒适度高,后期维护方便等。

机场多条跑道为什么只用一条(谈谈机场跑道有关的那些事儿)(4)

图:昆明长水国际机场跑道

近年来,对机场道面材料的研究也在不断进步。不少机场根据所在纬度和当地地理环境的不同,对道面设计进行了调整。例如,云南昆明长水国际机场跑道就采用了“两端白中间黑”(两端水泥混凝土、道面中间沥青混凝土路面)的方式,此次首都机场西跑道大修也采用了同样的方式。在业内人士看来,这一道面结构未来或将成为主流。

机场跑道多久进行一次“体检”?

跑道是供航空器起飞和降落的机场重要基础设施,关乎机场的运行安全和保障能力。

以首都机场为例,首都机场定期要对3条跑道进行“健康体检”,制订每日、每周、每月的详细保养计划,及时发现并处理跑道道面问题。每天的维护工作包括:查道(定时检查跑道的健康情况,主要检查跑道是否存在病害等)、扫道(使用扫道车清洁外来物)、道面修补(对道面裂缝损伤等及时展开修复工作)、摩擦系数测试(检验跑道适用性的重要指标,每周都会给跑道道面至少做一次检测,主要靠摩擦系数测试车完成)。同时,首都机场每年都会对跑道道面状况进行一次综合评价,确保每条跑道都能够保持良好运行状态,守护每一架飞机的起落安全。

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