土木工程概论 8 飞机场工程

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1、土木工程概论第八章 飞机场工程简述自古以来，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

2、问题。本章主要就以上涉及的若干问题进行简要阐述。民航运输机与机场明的飛機冯如和自制飞机一、民航运输机概况干线运输机：是指载客量100人，航程3,000km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200400km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

3、代表。“willriiiuCdbi.llN空中客车-340波音-767MD90飞机二、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；

4、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。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

5、港币（约200亿美元）。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。民航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

6、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)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。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)1800A15=1,800D36529-14E52-659-14注：(1)飞机基准飞行长度是指标准条件下，即标高为0、气温15C、无风、跑道无坡的情况下

7、，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。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大迎T-:河场干鼻天Aii o13*停臟竝*帙枫棍干-T 平干平干干苓龛1.評第二节 跑道方案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

8、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。跑道的作用与构成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。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

9、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。而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。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

10、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。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 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

11、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。机场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

12、，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。机坪与机场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

13、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专门的要求。 第二节 航站区规划与设计航站楼旅客航站区的规划与设计是机场工程的又一重要方面。旅客航站区主要有航站楼、站坪及停车场所组成。航站楼 的设计涉及到位置、形式、建筑面积等要素。航站楼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

14、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。航站楼的位置：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，

15、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。航站楼的型式：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

16、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。 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1426r /人，国际航班为2840：-/人。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

17、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，以便将来发展。站坪机场停车场货运第四节 机场维护区及环境机场维护区机场维护区是飞机维修，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、行政办公区等设置的 地方。飞机维修区是承担航线飞机维护工作，即对飞机在过站、过夜或飞行前进

18、行例行检查、保养和排除简单故障。 一般设一些车间和车库，有些机场设停机坪以供停航时间较长的飞机停放。有的机场还设隔离坪，供专机或其它 原因需要与正常活动场所相隔离的飞机停放之用。少数机场承担飞机结构、发动机、设备及附件等修理和翻修工作，其规模较大，设有飞机库、修机坪、各种 车间、车库和航材库等。供油设施供飞机加油，大型机场还有储油库及配套的各种设施。 空中交通管理设施有航管、通信、导航和气象设施等。安全保卫设施主要有飞行区和站坪周边的围栏及巡逻道路。 救援与消防设施主要有消防站、消防供水设施、应急指挥中心及救援设施等。 行政办公区供机场当局、航空公司、联检等行政单位办公用，可能还设有区管理局或

19、省市管理局等单位。机场环境问题环境问题是当今世界上人类面临的重要问题之一。机场占地多，影响范围广，且营运时对周边环境要求很高。机 场环境分为两个方面：一是机场周围环境的保护，使得机场建设和营运不至于对周围环境造成不良影响；二是做 好机场营运环境的保护，使航空运输安全、舒适、高效进行。一机场周围环境的保护 环境污染防治：主要有声环境、空气环境和水环境的污染与防治，固体废弃物的处理，其中声环境防治最为 主要。1声环境污染防治声环境中有机场噪声污染，主要来自飞机起降和进场的汽车所产生的噪声。防治办法有：用低噪声的飞机 取代高噪声飞机，例如：B747飞机，1970年时噪声为105.4dB（分贝），而到

20、1989年为99.7dB。夜间不飞或少飞； 提高飞机的上升率或减小油门，使飞机较高地飞越噪声敏感区等等。汽车噪声的防治办法有利用地形作屏障、设 置声屏障、建筑隔声、植树造林、加强管理等。2空气环境污染防治 飞机主要在起飞滑跑和初始爬升阶段，排出氮氧化物而污染空气。进场汽车流量大，也造成空气污染。防治 措施有：邻近飞行区一侧植树，树的高度符合机场净空要求，树的种类应不会招引鸟类。3水环境污染防治。 机场飞行区雨水直接排入当地污水域，候机楼等生活污水，经处理达标后，宜排入当地污水系统等等。 固体废弃物主要来自飞机上清扫下来的垃圾、办公楼等各楼的生活垃圾等。按照城市垃圾的处理办法进行处 置。二机场营

21、运环境保护 1机场的净空环境保护。随着机场的通航，附近城市的发展，高层建筑会对机场的净空发生威胁。机场管 理部门应该与当地政府或城建部门密切配合，按照标准的机场发展终端净空图，严格控制净空。2电磁环境保护。机场附近的无线电设备、高压输电线、电气化铁路、通讯设备等也会对机场的导航与通 信造成有害影响。因此机场周边的电磁环境应该符合国家对机场周围环境的要求，严格控制各个无线电导航站周 围的建设，使得机场的电磁环境不受破坏。3.预防鸟击飞机。飞机极易遭受鸟类的袭击，轻则受伤，重则机毁人亡。根据国际民航组织统计，1986 1990年鸟击飞机事件，在欧洲就达9,980次，在非洲也有877次。措施有：机场位置和飞机起降避开鸟类迁移 路线和吸引鸟类的地方；机场安装驱鸟与监视装置；严格管理场内环境，使鸟不宜生存等等。 三机场内部环境保护机场的内部环境保护重点是声环境。事实上飞机噪声对机场内部的危害也很大，因此机场建筑物要进行合理 的声学设计，将其设置在符合声环境要求的地方，对航站楼进行必要的建筑隔声，合理安排飞行活动，植树造林 等均是机场内部环境保护的有力措施。