首都機場跑道地面風特性淺析

朱靜威 鐘威

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720185

摘要：地面風是指能夠代表跑道接地地帶10m高度上的平均風向、風速以及風向和風速的重大變化。飛機的起飛、著陸以及起降方向的選擇都需要考慮地面風的影響。首都機場擁有三條跑道，縱橫范圍廣，地面風以及風場情況存在異同。了解每一個點風在不同季節(jié)、不同風向以及不同風速范圍下的一些變化規(guī)律，對于管控風對飛行的影響有一定意義。所以，筆者通過對比每一個探測點的數(shù)據(jù)，了解首都機場風場情況和每一個點之間風數(shù)據(jù)的差異。

關(guān)鍵詞：首都機場；地面風；特性

一、首都機場跑道地面風傳感器分布情況以及相對位置關(guān)系

北京首都機場跑道走向為南北走向，氣象自動觀測系統(tǒng)含9套探測地面風數(shù)據(jù)的傳感器，分別安裝在北京首都機場的三條跑道的兩頭及中間。如下圖所示，從左往右分別為西跑道、東跑道以及T3跑道，傳感器安裝位置西跑道南頭稱36L（下同）、西跑道中間稱MID1（下同）、西跑道北頭稱18R（下同）、東跑道南頭稱36R（下同）、東跑道中間稱MID2（下同）、東跑道北頭稱18L（下同）、T3跑道南頭稱01（下同）、T3跑道中間稱MID3（下同）以及T3跑道北頭稱19（下同）。

首都機場跑道示意圖

從首都機場跑道示意圖不難看出，0119跑道和36R18L跑道幾乎平行，每一個探測點也基本在同一個橫向上，而36L18R跑道則相對與以上兩條跑道更偏北一些。并且由于環(huán)境的影響，不難看出跑道西側(cè)相對于東側(cè)的地形環(huán)境更負責一些。

二、風數(shù)據(jù)統(tǒng)計和對比的原理

首都機場自動氣象觀測系統(tǒng)探測的地面風數(shù)據(jù)豐富多樣，本文采用每一分鐘風向風速的瞬時值對三年的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和對比。

為了更加細致的考慮風向風速對飛行的影響。同時也將風數(shù)據(jù)按指定的風速范圍、指定的風向范圍以及頂風和側(cè)風的情況進行統(tǒng)計和分析。

統(tǒng)計方法為將每個點的風分解到延跑道方向和垂直跑道方向，延跑道方向的風稱之為頂風，垂直跑道的風稱之為側(cè)風。速度被分解成頂風和側(cè)風之后，頂風的正號表示北風，負號表示南風；側(cè)風的正號表示東風，負號表示西風。

某一時刻的風速度為v方向為α對飛機起飛的作用等同于Vy將風分解到延跑道方向的風和垂直跑道的風Vx的作用。延跑道的風叫頂風，垂直跑道的風叫側(cè)風。

Vy=V*cos（α）

Vx=V*sin（α）

備份點的風，風速為v′風向為，同樣將其分解

v′y = v′*cos（）

v′x = v′*sin（）

三、數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果

（一）首都機場地面風盛行風向

通過按北風（0°到45°和315°到360°）、東風（45°到135°）、南風（135°到225°）和西風（225°到315°）的統(tǒng)計結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)首都機場9個位置地面風的風向基本以北風為主，占40%左右，其次是東風和南風分別占20%以上，西風僅占15%左右。

（二）首都機場地面風盛行風速

通過按風速<=3m/s、3m/s到10m/s、10m/s到20m/s以及20m/s以上的風速范圍的統(tǒng)計結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)首都機場9個位置地面風的風速基本在3m/s以下，其中36L18R跑道和0119跑道風別都占到了70～80%，而36R18L跑道也占到50%左右。并且10m/s以下的風基本都占每個點的99%以上，說明大風的情況不多。

（三）首都機場基準觀測點和備份觀測點的風速對比情況

通過統(tǒng)計每年的月平均風速變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)01點和36R點的風速月平均變化規(guī)律一致且呈現(xiàn)一個春冬兩季平均風速比夏秋兩季的平均風速偏大的規(guī)律。同時在每月的平均對比中，發(fā)現(xiàn)36R點的月平均風速比01點的月平均風速大1m/s左右。同時也與第2點中，36R18L風速在3m/s以下的比例要比其他兩條跑道低相符合。

（四）首都機場不同位置在不同風向條件下的對比情況

通過按北風、東風、南風和西風對9個探測位置中兩兩相鄰的進行對比分析。發(fā)現(xiàn)每一個探測位置與相鄰位置之間的相關(guān)性都比較高，都在90%以上，同時也呈現(xiàn)出在西風的時候相關(guān)性偏低的規(guī)律，個別相關(guān)性偏低至76%。這也符合首都機場西邊地形環(huán)境復雜的特點。

（五）首都機場不同位置在不同風速條件下的對比情況

通過按風速<=3m/s、3m/s到10m/s、10m/s到20m/s以及20m/s以上的風速范圍對9個探測位置中兩兩相鄰的進行對比分析。發(fā)現(xiàn)風速越小兩兩相關(guān)性越強，風速越大兩兩相關(guān)性越弱，同時風速在3m/s以下的條件下，相關(guān)性大于整體的相關(guān)性。

四、分析與結(jié)論

首都機場受地形和氣候環(huán)境的影響盛行北風，在西風的時候9個探測點之間的差異比其他風向情況要大，當然風速越大彼此之間的差異也越大。在不同風向和風速的條件下，相關(guān)性也顯而易見。因此，想要了解兩兩之間的相關(guān)性的程度，可以根據(jù)當時的風向情況和風速情況疊加考慮，即可大致判斷兩個點的風的相關(guān)性情況。