鲁迅说过,世界上本没有路,走的人多了,也便成了路。
这个原则同样适用于机场跑道。飞机刚刚出现的时候,还没有机场的概念,飞行爱好者只能找一块平坦的土地或者草地,拿它来做做飞行试验,上天过一过瘾。
就和放风筝一样,我有个不错的风筝,春天来了,寻思着出去放放。首先得风大,不然风筝起不来,其次,地方要空旷,免得撞到别人。所以我总是去学校操场放风筝,久而久之,也忘记那地方本来是用来跑步踢足球的了。
飞行爱好者也是这个思路,第一,风要大,第二,地方平坦,周围没有楼房。
所以我们可以说,无论是平行跑道还是交叉跑道,在最初设计的时候,都是为了便于航空器飞行。确定跑道方向原则一直没变过,只是在技术层面不断细化,并且加入了空中管制的因素。
以上是第一个前提。
机场和设计的原则是不分国界的,我们可以看看中美两国对跑道建设方向的要求,就能很容易得出这个结论。
美国联邦航空管理局(FAA)的Airport Design(150/5300-13A号)咨询通告,2012年最新版,规定跑道方向应和当地盛行风向一致(should be oriented in the direction of the prevailing wind.)如果上述跑道承受过大的侧风,就要考虑建交叉跑道。
“过大的侧风”是这么定义的,跑道在一年中有超过5%的时间,因为跑道侧风超过限度,不能够正常运行(利用),就算作侧风过大。或者换一种说法,跑道的总利用率小于95%,此时就需要兴建交叉跑道作为补充。(A crosswind runway is recommended when the primary runway orientation provides less than 95.0 percent wind coverage.)
在FAA的规定里面,允许侧风的限度和跑道设计编码(Runway Design Code)有关:
不同的跑道设计编码对应不同的允许侧风限度
而这个编码又是由飞机的进近速度、尾翼高度、翼展共同决定的,上表左列中的ABCD英文字母即表示飞机进近速度,罗马数字表示尾翼高度和翼展。具体可以参照下面两个表:
跑道编码中的英文字母所对照的飞机进近速度
跑道编码中的罗马数字所对照的飞机尾翼高度和翼展
比如一条跑道上对起降要求最高的机型是Boeing 737-400,它的进近速度是138节,翼展是94.8ft,那么这条跑道的RDC编码就是CIII。跑道运行时,允许的最大侧风是16节。
中国是依照(照抄)国际民航组织ICAO制定相关标准的,相比于美国要简便很多。仅以跑道长度作为划定最大侧风限度的参考量。
其余则和美国一模一样。“跑道方位和条数应使拟使用该机场的飞机的机场利用率不少于95%。”否则就应该考虑建设交叉跑道。
《民用机场飞行区技术标准》对跑道侧风限度的要求
所以说到底,无论是中美两国,还是国际民航组织,都有一个最基本的共识,那就是一条跑道上起降的飞机越先进,性能越好,跑道设施越完备,允许的侧风限度就越大,越不容易受到风力条件的影响。
以上是第二个前提。
在上面两个前提下,就很容易分析这个问题。
题目描述中提到了国内外好多机场,如果我们列出每个机场第二条跑道兴建的时间:
国内:
北京首都国际机场:上世纪八十年代初
虹桥机场:2010年
浦东国际机场:2005年
广州白云机场:2004年
成都双流机场:2009年
深圳宝安机场:2011年
国外:
Laguardia Airport:1939年
O'Hare International Airport: 1944年
Dallas/Fort Worth International Airport:1974年
作为参考,第一架民用喷气式飞机彗星号于1949年首飞,Boeing 737-100于1967年首飞,Boeing 747-100于1969年首飞。
我国大部分机场,都是在本世纪修建第二条跑道,而我们如今乘坐的机型,早在上世纪下半叶就已经大量投产,并应用至今。比如浦东机场第二条跑道投入使用,就和A380首飞在同一年(2005年)。
反观美国,二战期间修建了大量机场,那个时候的民航,还处于活塞式发动机飞机时代,飞机起降时所能承受的侧风十分有限。所以从实用的角度出发,就需要修建多个方向的跑道,保证有一半的跑道处在逆风方向上可供起降。
事实上,从跑道容量的角度来讲,两条平行跑道的容量要比V字形跑道或者交叉跑道大。
如果两条跑道有交叉,那么在任何情况下,两条跑道上只能运行一架飞机,高峰小时起降架次显然难及难及平行跑道。对于负责管制起落航线上的飞机的空管来说,交叉跑道要比平行跑道更为复杂,管制的难度也要大不少。
所以随着飞机的更新换代,过去三四十年间,新建的中大型机场基本上全部采用平行双跑道配置。许多美国机场也开始了改建,把原先交错复杂的跑道系统简化为平行或垂直跑道。
比如题目中提到的O'Hare International Airport,原来是下图这样的,北部四条跑道复杂交错,把图倒过来看,你会发现它们很像中文的“叉”,交叉的叉。
后来经过改建,它现在是这样的,其中9C/27C还未投入使用:
哦对了,1948年,这个机场曾经推出过1948年机场规划(1948 Master Plan),后来因为资金原因,这个计划未能成行。
下面是它的规划图。对,像棍子一样的东西就是跑道,一共有十条。鲁迅说中国人有“十全病”,外国人其实也有。
第二个例子,JFK airport,原先也叫做idlewild airport。1948年开放运行时,有六条跑道(另有一条在建),其中三条跑道穿过一点,其余四条跑道位于航站区四周。下图是1947年在建时的照片。
后来进行改建,只留下31R和31L两条平行跑道,其他跑道均废用或者改为滑行道,另建一对新的平行跑道,形成了如今的四跑道系统:
对了,当初它也有个“1946年机场规划”,螺旋十二条跑道,最终由于种种原因,也只完成了部分计划。之所以说部分,可以上滑看看它1947年的样子,其实有一点图中的神韵。
最后是荷兰的Amsterdam Schiphol Airport,我不说你也知道故事结局了。
图源:
O'Hare机场的三个图:World's Premier Independent Aviation News Resource
JFK机场第一个图:6sqft | NYC Real Estate news and information
第二个图:Wikimedia Commons
第三个图:John Thomas Kenneally, Congestion and delays at John F. Kennedy International Airport: A Concrete Approach
Schiphol机场的图:Norman J. Ashford,Saleh Mumayiz, Airport Engineering, Planning, Design, and Development of 21st Century Airports |