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[问答] 为什么中国机场多条跑道常是平行的,而美国常有正交或斜交的跑道?

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旷世超人 发表于 2020-4-8 11:55:32 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
举例: 国内有两条以上跑道的机场:北京首都、上海虹桥、浦东、广州白云、成都双流、深圳宝安,都是平行跑道; 美国几大机场:纽约拉瓜迪亚、芝加哥奥黑尔、达拉斯沃斯堡,都有正交或者斜交的跑道。(巨无霸亚特兰大似乎是个例外)


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精彩评论20

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沙发
leoliu 发表于 2020-4-8 11:55:51 | 只看该作者
 
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:
 第1张图片 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:
 第2张图片 跑道编码中的英文字母所对照的飞机进近速度
 第3张图片 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。
 第4张图片 《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。
 第5张图片 后来经过改建,它现在是这样的,其中9C/27C还未投入使用:
 第6张图片 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7张图片

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。
 第8张图片 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:
 第9张图片 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。
 第10张图片

最后是荷兰的Amsterdam Schiphol Airport,我不说你也知道故事结局了。
 第11张图片

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
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板凳
阿杰1 发表于 2020-4-8 11:56:23 | 只看该作者
 
 机场工程是个复杂多的工程,专业门类复杂多有补档之处请大家海涵。欢迎大家关注机场学院,各位看官如果认为数据老旧可以看机场近况这篇文章,如果大家对通用机场感兴趣可以看通用机场这篇文章。本人专业是场道工程这样的硬学科对运行指挥机场建设不是特别了解,献丑了,欢迎各位专业人员批评指正。
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一般来说,一个机场拥有两条以上跑道可称之为多跑道机场。目前,跑道数量最多的机场有七条跑道,如芝加哥奥黑尔机场、达拉斯机场等。全球范围内,多跑道机场很多,按照跑道构形大致可分为四类,即:平行跑道、交叉跑道、V型跑道和混合构形跑道。
 第23张图片

平行跑道  第24张图片
  平行跑道具有容量大、效率高、风险低、易于管理等优点,是目前新建或改扩建机场最为常用的一种构形。目前,平行跑道数量最多是美国亚特兰大机场,共有五条平行跑道,迪拜世界中心机场总体规划是六条完全平行的跑道,目前已建成一条投入使用。从跑道数量和构形来看,2条至5条平行跑道有多种构形。
      两条平行跑道有宽距(两条跑道中心线距离超过760米)和窄距(两条跑道中心线距离小于760米)两种构形,如上海虹桥机场两条跑道中心线距离365米,属于窄距平行跑道;伦敦希斯罗机场两条跑道中心线距离1415米,属于宽距平行跑道。
 第25张图片
 三条平行跑道有:三条窄距、两窄一宽以及三条宽距三种构形,其构形方式如下:
 第26张图片
代表机场如广州白云机场和北京首都机场:
 第27张图片
  四条平行跑道构形方式最常见的是两组窄距的构形方式,如洛杉矶机场(LAX)和巴黎戴高乐机场(CDG)。
 第28张图片
五条平行跑道最常见的是两组窄距加一条宽距构形方式,如亚特兰大机场(ATL)、上海浦东机场(远期)和广州白云机场(远期)。
 第29张图片
交叉跑道  由于以前的运输飞机重量轻,起飞和着陆期间对于侧风要求较高,为提高机场运行保障能力,机场一般都会根据风向统计数据建设交叉跑道,但随着民用客机机型和重量的不断加大以及科技的不断进步,民用客机对于侧风要求逐步降低,因此,目前较少机场采用交叉跑道构形,除非是场地或者其他因素限制。

 第30张图片
V型跑道  第31张图片
代表机场法兰克福机场(FRA)、马德里机场(MAD)、孟菲斯机场(MEM)和苏黎世机场(ZRH)等。
混合跑道构形  第32张图片
一般,跑道数量较多的机场多采用混合构形方式,跑道分为几组,组内平行、组与组之间相互交叉或者呈相应角度,如芝加哥奥黑尔(ORD)、丹佛(DEN)、达拉斯(DAL)等机场。
 第33张图片
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地板
我是土蚝 发表于 2020-4-8 11:57:06 | 只看该作者
 
是气候的原因。

背景知识:飞机需要逆风起降。侧风不能太大。跑道两个方向皆可起降。

中国地处东亚季风区,季风的特点就是全年主要两个风向。中国大部是西北-东南季风,所以跑道设计成西北-东南向就可以保证飞机在大部分时间可以逆风起降。

而美洲大陆比较小,季风气候并不明显。所以风向并不固定。不过还是会有一个常见风向。单跑道都会按这个风向修建。小机场会使用十字交叉跑道,这样就能应付几乎所有的情况(但是效率会比较低)。吞吐量越大,跑道越多,就能采用更复杂的跑道方向来应付更复杂的气候条件。
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5#
第一次 发表于 2020-4-8 11:58:00 | 只看该作者
 
美帝:侧风大怎么办
顶风修跑道吧


caac:风大怎么办
飞行员特喵不会练啊


(抖机灵滑稽
 第45张图片
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6#
zinuo 发表于 2020-4-8 11:58:21 | 只看该作者
 
我认为是历史原因。
过去飞机技术不发达,无法在太大的侧风下起降,因此一般需要垂直的两条跑道保证任何风向均可起降;但是这样的垂直跑道实际上无法同时使用,相当于提高了成本。
现在已经不太在意侧风的问题,因此平行跑道的主要目的是可以同时使用,增大机场吞吐量。
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7#
N鬼神 发表于 2020-4-8 11:58:55 | 只看该作者
 
作为一个航空资深人士(自己封的呵呵),我考察过美国,英国,荷兰,德国等诸多机场和空管部门。了解越多,越不能轻率下结论。
简单说一下吧,五十年前,所有机场都追求交叉跑道,因为气象原因。现在,平行跑道是所有机场的追求。
但是,欧美大多数机场都是很古老的,改造基本不可能。所以他们因地制宜,根据原机场构型来修缮。省钱,关键是够用就行。
而我国机场普遍很新,即便首都机场,修第二条跑道也不过二三十年,所以基本都是最好用的平行跑道。这是我国的优势而不是劣势。
只要不是土地特别缺乏的国家,现在修多跑道机场基本上也都是平行跑道。平行跑道有太多优点了。交叉跑道基本上都是没有办法了。
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8#
平舆香油网 发表于 2020-4-8 11:59:23 | 只看该作者
 
因为美国民航发展的早,飞机抗侧风性能差,所以常年风什么方向就建个什么方向的跑道。
现在飞机都厉害了,所以跑道不用完全顾及风向了,比如大连机场。
因为大连机场跑道是正东正西的100度和280度,但是大连经常刮正北大风,很大那种,经常。
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9#
旎儿 发表于 2020-4-8 12:00:07 | 只看该作者
 
试着从飞行员角度抛一下砖。
我觉得主要原因有两个。第一就是在很多发达国家是天高任机飞,随便哪里来的飞机都能顺势落地。但在瓷器国,不行。以北京为例。三环是禁区,管制员一般以五环为底线,除特殊情况不会让你飞到五环上面。从空中看,首都机场的西南全是禁区,你设计一条与原跑道交叉的正对市区的跑道没有意义,除了阅兵时基本闲置。
第二,交叉跑道对空中和地面管制的要求极高。并不是说管制兄弟的水平低,而是我们的工作作风导致没有人愿意为积极工作而导致的风险负责。瓷器国管制人员的工作状态和其它人一样,有能力无热情,只完成工作不解决额外问题。这话题就远了,打住。
还有一点是我推测的。瓷器国征地代价低,想修机场修机场,想建跑道建跑道,而米国,据说,只是据说啊,这三十年唯一新建大型机场是丹佛机场,其它的都因各种原因作罢。谁有兴趣可以去看一看东京成田机场的违章建筑及标语,了解一下成田机场宵禁原因。所以,老外没辙,只能在有限的空间里进行充分利用。如果他们可以,我想他们也会选择平行跑道的。付出的只是土地成本,但带来的好处是显而易见的。以上
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10#
鬼爷 发表于 2020-4-8 12:00:12 | 只看该作者
 
哈哈楼上各位都很专业地解答完了我来说个有意思的机场——ORD 芝加哥奥黑尔国际机场。芝加哥有“风城”之名,一年到头妖风不断,关键是风向还一天到晚容易乱变 。美帝人民心想哎这样有点难搞啊……于是心一横……就把ORD的跑道横七竖八的修成了这样:
 第47张图片

“四面八方全覆盖!你可能刮风的方向我都有跑道!旁友,来刮风撒?~””

这可能是全球最扭得起的跑道布局之一 。
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