起飛航空器后側(cè)穿越跑道方式的研究

何昕

摘要：為提升機(jī)場運(yùn)行的安全性，提高機(jī)場地面運(yùn)行效率，在分析典型航空器的起飛滑跑距離、發(fā)動機(jī)尾噴影響距離及地面抗側(cè)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對后側(cè)穿越方式進(jìn)行了研究;結(jié)合重慶江北機(jī)場，通過分析該機(jī)場的場面結(jié)構(gòu)布局，對02R跑道著陸的飛機(jī)穿越起飛跑道02L的情形進(jìn)行了討論，得到在這種跑道使用方式下的可用于后側(cè)穿越的聯(lián)絡(luò)道口。

Abstract： In order to improve the safety of airport operation and improve the ground operation efficiency of the airport， based on the analysis of the take-off distance of typical aircraft， the influence distance of engine tail spray and the ground anti-side wind standard， the rear side crossing take-off mode was studied. Combined with Chongqing Jiangbei Airport， by analyzing the scene structure of the airport， the situation of the 02L runway landing aircraft taking off the takeoff runway 02L was discussed， and the contact crossings available for the rear side crossing in this runway usage mode were obtained.

關(guān)鍵詞：后側(cè)穿越;起飛滑跑距離;尾噴影響距離;抗側(cè)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)

Key words： rear side crossing;take-off run distance;tail spray influence distance;anti-side wind standard

中圖分類號：V355.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0195-03

0 ?引言

近幾年，我國民航業(yè)蓬勃發(fā)展，根據(jù)《2017年民航機(jī)場發(fā)展總結(jié)》報告，我國的民航運(yùn)輸在總周轉(zhuǎn)量、運(yùn)輸機(jī)場旅客吞吐量、民航運(yùn)輸機(jī)場起降架次等方面依然與日俱增，而隨著空中交通流量和航班數(shù)量的不斷增加，2017年我國境內(nèi)機(jī)場整體出港準(zhǔn)點(diǎn)率僅為64.5%，起飛平均延誤達(dá)到40分鐘，因此，如何提高機(jī)場場面運(yùn)行效率成為各機(jī)場亟需解決的問題。為緩解機(jī)場運(yùn)行壓力，提升機(jī)場容量，我國越來越多的機(jī)場開始修建多跑道，而基于多跑道運(yùn)行產(chǎn)生的跑道穿越在一定程度上制約著機(jī)場的效率和安全性。

目前，對于跑道穿越的效率和安全性國內(nèi)外均已有一些研究。在國內(nèi)，2004年，王錦山根據(jù)SHEL模型的指導(dǎo)，結(jié)合自身在空管中的實際工作體會，分析了發(fā)生不安全事件的根源，并提出了一些提升安全性的措施[1];2015年，王莉莉和任武玲通過數(shù)學(xué)理論計算，對跑道穿越點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)行了分析，并對重、中、輕三種機(jī)型在不同穿越點(diǎn)時的跑道容量進(jìn)行了計算[2];2017年，袁則華和王明明對機(jī)場跑道侵入和航空安全的危險因素進(jìn)行分析，提出了防止跑道侵入事件的相關(guān)措施[3];同年黃寶軍等人通過agent思想對跑道侵入問題進(jìn)行了理論建模，并進(jìn)行了仿真[4]。在國外，2006年，HAP Blom等人基于蒙特卡羅仿真理論進(jìn)行了跑道安全操作的安全風(fēng)險評估，對穿越跑道在內(nèi)的情形進(jìn)行了仿真，安裝跑道侵入警報系統(tǒng)，并對整套仿真操作進(jìn)行了安全風(fēng)險評估[5];2012年，Tibor Bosse等人基于agent理論動態(tài)分析了發(fā)生航空事故的原因，提出了相應(yīng)的解決方案，并通過對跑道侵入事件案例的研究論證了所提出方案的優(yōu)點(diǎn)[6];2017年，Kai Shi等人建立了一個跑道侵入防御系統(tǒng)，根據(jù)航空器和車輛的位置信息的監(jiān)視和預(yù)測來防止跑道侵入，并提出了一套基于不準(zhǔn)確位置信息的預(yù)測跑道侵入的改進(jìn)方法[7]。

因此，本文擬通過對航空器性能的分析，對一種新的跑道穿越方式進(jìn)行論述，以提升跑道運(yùn)行安全性，提高機(jī)場運(yùn)行效率。

1 ?起飛航空器后側(cè)穿越跑道方式

為便于論述，本文僅考慮著陸航空器穿越起飛跑道的情形。當(dāng)著陸航空器剛剛脫離跑道時，如果從起飛航空器前側(cè)穿越（下文簡稱前側(cè)穿越）和從起飛航空器后側(cè)穿越（下文簡稱后側(cè)穿越）跑道到達(dá)相同停機(jī)坪的路程長度接近，則根據(jù)起飛跑道的使用情況進(jìn)行穿越：如果此時起飛航空器已正切待穿越跑道航空器，或起飛航空器已完成起飛并開始轉(zhuǎn)彎，或管制員目視判斷無影響，并且該跑道無其他已發(fā)布起飛指令的航空器時，落地航空器在獲得穿越跑道許可的情況下穿越跑道;而當(dāng)起飛跑道上的航空器獲得起飛許可時，著陸航空器在落地后可按機(jī)場地面或塔臺管制員引導(dǎo)，直接沿滑行道滑行至起飛航空器后側(cè)可用的穿越聯(lián)絡(luò)道進(jìn)行跑道穿越。為實現(xiàn)這種穿越方式，首先要對航空器的起飛滑跑距離、尾噴距離和抗側(cè)風(fēng)能力進(jìn)行分析。

1.1 典型機(jī)型起飛滑跑距離

統(tǒng)計分析我國大型機(jī)場常用的機(jī)型，以A320和B738作為中型機(jī)代表，A330和B777作為重型機(jī)代表進(jìn)行分析。通過空客和波音公司的飛行性能軟件和飛行爬升性能分析軟件對不同機(jī)型的最大起飛滑跑距離進(jìn)行計算，得到表1。

1.2 航空器抗側(cè)風(fēng)能力

在起飛航空器后側(cè)通過聯(lián)絡(luò)道穿越跑道時，起飛航空器在起飛滑跑時會產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的尾噴，而此時進(jìn)行后側(cè)穿越的航空器若要從起飛航空器的后方進(jìn)行跑道穿越，必須保證其不受起飛航空器尾噴的影響，保證地面滑行的安全性，因此，需要航空器的地面抗側(cè)風(fēng)的能力進(jìn)行分析。本文利用空客公司和波音公司的機(jī)組操作手冊，對相同條件下各機(jī)型在跑道滑跑時的最大抗側(cè)風(fēng)水平進(jìn)行分析，得到表2。

1.3 典型機(jī)型尾噴距離

根據(jù)各機(jī)型的用于機(jī)場計劃的飛機(jī)特性手冊，通過分析航空器在起飛時發(fā)動機(jī)的排氣速度，可以得到不同機(jī)型的尾噴影響距離（如表3所示），繼而可以得到不同機(jī)型組合下的最小安全距離[8]（如表4所示）。

2 ?后側(cè)穿越方式在重慶江北機(jī)場的應(yīng)用

2.1 機(jī)場場面結(jié)構(gòu)

重慶江北國際機(jī)場飛行區(qū)等級為4F，擁有三條跑道，分別為02L/20R、02R/20L和03L/21R，其中02L/20R和02R/20L的跑道中心線間距為380m。02L/20R跑道長3200m，02R/20L跑道長3600，03/21跑道長3800m。東跑道南起始端相對西跑道向北錯開60m，東跑道兩端跑道入口各內(nèi)移200m。重慶江北機(jī)場場面圖如圖1所示。

該機(jī)場目前共有A、B、C、D、E、F、G、H、J九條平行滑行道，其中A、B滑行道位于02L/20R跑道與T1、T2航站樓之間，A滑行道用于航空器進(jìn)出停機(jī)坪，C滑行道位于02L/20R與02R/20L之間;D、E、F位于02R/20L跑道東側(cè)與T3A航站樓之間;G、H、J位于T3A航站樓東側(cè)與03/21跑道之間。

2.2 后側(cè)穿越可用聯(lián)絡(luò)道

通過谷歌地球?qū)χ貞c江北機(jī)場進(jìn)行測量，得到各聯(lián)絡(luò)道口距起飛跑道20R/02L末端的距離，如表5所示。然后根據(jù)不同機(jī)型組合下，穿越航空器不受起飛航空器尾噴影響的最小安全距離，以02R著陸的飛機(jī)穿越起飛跑道02L的情形進(jìn)行討論，得到此時可用于后側(cè)穿越的可用聯(lián)絡(luò)道口見表6所示（前機(jī)表示起飛飛機(jī)，后機(jī)表示著陸飛機(jī)）。

通過結(jié)合重慶江北機(jī)場，對后側(cè)穿越方式下，航空器可以從起飛點(diǎn)后側(cè)穿越跑道的聯(lián)絡(luò)道口進(jìn)行了分析，得到在02R著陸的飛機(jī)穿越起飛跑道02L情形下的可用聯(lián)絡(luò)道只有B1，其中，“＼”表示無可用聯(lián)絡(luò)道，由于B777滿載時所需的起飛滑跑距離大于非全跑道起飛時的跑道長度，而B737-800減去起飛滑跑距離后的跑道剩余長度小于其尾噴影響距離，因此在該種跑道運(yùn)行模式下，起飛飛機(jī)為B777和B737-800時，均不可采用后側(cè)穿越方式。

3 ?結(jié)語

本文通過分析航空器的性能，研究了多跑道運(yùn)行下的后側(cè)跑道穿越方式，能夠在保證多跑道機(jī)場的地面運(yùn)行安全的同時提高機(jī)場運(yùn)行效率，減少航班延誤水平，在一定程度上可以緩解我國繁忙多機(jī)場的運(yùn)行壓力。此外，為進(jìn)一步完善，在下一步的研究工作中將加入輕型機(jī)進(jìn)行分析，并對不同跑道運(yùn)行模式下的后側(cè)穿越方式進(jìn)行分類討論。

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