什么是飞机场工程?

什么是飞机场工程?

[拼音]：feijichang gongcheng

[外文]：airport engineering

规划、设计和建造飞机场（习称机场，在国际上称航空港）各项设施的统称。为了保证飞机在飞机场的起飞、着陆和各种活动，飞机场内及其附近设有跑道、滑行道、停机坪、旅客航站、塔台、飞机库等工程，以及无线电、雷达等多种设施。（见彩图）

简史

20世纪20年代初，开始了以飞机作为交通工具的新型运输方式，同时有了供飞机起降和地面活动的固定场所──飞机场。当时，飞机小，重量轻，速度慢，载量少，对地面设施要求不高。因而初期的飞机场，如1922年瑞士修建的日内瓦宽特兰飞机场，只包括20公顷草地，一栋小管理房屋，两个木结构机库和一台原始的无线电设备。30年代中期，比较成熟的运输飞机，如美国的DC-3和德国的JU-52等型飞机问世，飞机的重量、速度、载量均有增加，技术也有提高，开始要求飞机场建造有道面的固定跑道。随之无线电技术也逐渐引用。

第二次世界大战以后，随着科学技术的进步和经济的发展，特别是50年代末喷气运输机和70年代初宽体运输机的相继问世，为航空运输的迅速发展创造了条件。同时也促使保证飞行安全、提高飞行效率设施和技术管理措施的发展；反过来它们的发展又加快了航空运输业务的前进步伐。许多国家在经济发展过程中，都以较大的投资发展自己的民用航空事业，航空运输发展速度惊人。航空旅客周转量的增长率，除少数年份由于燃油价格飞涨和世界性经济衰退影响外，其他年份平均达9％。航空运输在各种运输方式中所占的比重增长很快。例如，从1950～1978年，美国航空旅客周转量在铁路、内河水运、公路和国内航空四种运输方式中所占比重从 2.0％上升到12.9％；苏联在铁路、内河和海运、公路、国际航空这四种方式中所占比重从 1.2％上升到16.6％。航空运输已是许多国家的重要运输方式之一。

较之民航事业初期，半个多世纪以来，飞机、航空技术、航行设施和运输管理水平得到很大发展。诸如：

（1）飞机性能。发动机从活塞式发展到目前应用得比较普遍的喷气式；飞行速度从每小时200公里达到900公里以上；起飞全重从10余吨达到超过 350吨；载客量从20～30人达到500人；运载能力从每小时560吨·公里达到61600吨·公里；最大航程从2400公里达到11000公里。

（2）飞行方式。从日间依靠目视飞行发展到夜间和低于目视气象条件下的仪表飞行。

（3）空中交通管制。从以程序管制的方法发展到以雷达管制的方法。

（4）飞行领航。从判读地图、使用推测计算和简单的地标领航，发展到各种无线电航线导航和飞机场区着陆引导设施。

（5）航空通讯。从以人工电报为主，发展到电报、电话、电传打字、传真、电视、数据传输，利用有线、无线、卫星通讯等多样方式和线路。

（6）航空气象。从常规的气象观测及气象预报，发展成为气象学应用的一个专门分支，在各飞机场建立各种服务设施，为航空专业气象预报服务。

（7）经营管理。航空运输经营管理水平不断提高，要求不断更新技术设施和改进管理手段。

飞机、航空技术和航空运输的这些发展，使得对保证飞机在飞机场的起飞、着陆和地面活动所需的各项地面设施的要求不断增多，飞机场规模一再增大，技术日趋复杂。20世纪80年代，世界上一些大型的现代化国际飞机场，占地在1500公顷以上，主跑道长度达4000米，旅客航站面积超过20万米2 ，年起降飞机超过20万架次，年旅客流量接近甚至超过4500万人次，年货运量达60万吨，机场工作人员达5万人。一项现代化的飞机场工程，已成为包含庞大的土木建筑工程和复杂的科学技术设施的综合性建设项目。

飞机场规划

根据飞机场在整个飞机场网中所处的地理位置和它的航空业务量以及场址技术条件，做出飞机场分期和最终发展的设想。由于跑道的方位、纵横坡度及飞机场净空要求，特别是跑道两端的净空限制均有较严格的规定。所以，每个飞机场的总体规划，首先是从飞行区跑道的规划开始，就若干比较方案进行研究，分析效益和投资间的关系，选取合理可行的最优方案。

飞机场规划不仅要研究飞机场本身的各项设施和要求，如飞机场布局，各项通讯导航设施的布置，航站区规划，飞机供油设施，飞机维修设施以及其他各项工程的布置等，还必须周密考虑飞机场周围的环境因素。

飞机场环境

净空要求和飞机噪声影响是飞机场建设中的两个重要问题。飞机场净空要求是保证飞机到达或飞离飞机场时各种空中活动的安全所必需的，按不同飞机类别和飞行进近程序的跑道分别作出规定（见飞机场附近障碍物限制）。自从出现喷气式飞机后，飞机场附近公众对飞机噪声的抱怨急剧增加，除改进飞机发动机设计和在飞行进近程序上采取可能的避绕措施外，减少飞机噪声影响的有效途径是对飞机场邻近地区，按预计的可以接受的噪声强度，分区做出土地使用规划。

飞机场选址

选择新飞机场场址的主要条件可分两大类。一类和其他工程建设相同或相似，即：

（1）地势比较平缓，不致土石方量过大；

（2）工程地质、水文地质条件适宜于进行工程建设；

（3）场地开阔，能够布置飞机场各项设施，并留有一定的发展余地；

（4）不占大量农田、少迁村舍，使农田水利方面招致的困难减至最少；

（5）交通方便，最好和铁路车站相距不过远；

（6）电源、水源方便等。另一类则是飞机场建设的一些特殊性要求，主要包括：

（1）跑道方位应尽可能符合或接近经常风和大风方向，以满足风力负荷要求；

（2）净空良好，飞机场附近的地形、地物能够满足或基本满足飞机场净空要求，特别是跑道两端的要求；

（3）飞机起落航线避免经过禁区或居民稠密区上空；

（4）场址和邻近的飞机场在起落航线和空域方面没有冲突，或不发生严重矛盾；

（5）场址与所服务的城市或地区间的地面距离恰当，目前认为以地面交通时间不超过30分钟比较适宜，如过近会使飞机噪声和飞机场净空限制影响城市生活和建设，但过远会使旅客来往不便；

（6）场址应和石油化工企业、发电厂、铁路枢纽、广播电台、电视台或其他大型工矿及超高压架空线路保持一定距离，以免相互干扰。选择飞机场场址时，不一定所有条件均能符合；因此，需要分析轻重利弊，有取有舍，尽可能地选取最佳方案。

工程内容飞行区

飞机场工程的基本项目，包括跑道、升降带、滑行道、停机坪及相应的各种标志、灯光助航设施和排水系统等。其中跑道为最关键项目。

在大型飞机场，飞行区工程的作业面积至少有150～200公顷，甚至超过1000公顷。所需砂石材料，少的也有30万吨，多的在200万吨以上。飞机场道面对强度、平整度、粗糙度、土基和基层的强度、密实性方面均有严格的要求。这是为了满足飞机重量大、轮胎压力高、滑跑速度大、密闭的飞机舱不允许因道面不平产生过大的颠簸、飞机着陆时对道面的冲击力及防止雨天积水发生飞机飘滑危险等的各种需要。在中国飞机场道面，迄今以刚性道面为主；但在世界各地，大量飞机场采用了柔性道面，其数量较之刚性道面，堪称不分上下（见飞机场道面）。

航站区

旅客航站（习称航站楼）是航站区最主要的建筑物，是该飞机场旅客接触最多的部分，是地面交通和航空运输的衔接处。按其作用分三个部分：

（1）联接地面交通的设施。进场道路、停车场（或停车楼）、上下汽车的车道边及公共汽车站、专线铁路站台等（见飞机场航站区）。

（2）办理各种手续的设施。旅客办票、安排座位、托运行李的柜台；安全检查；行李提取设施及各种服务设施；（国际航线的）海关、动植物检疫、卫生检疫、边防（或称移民）检查的柜台。

（3）联接飞行的设施。靠近飞机机位集合旅客便于迅速登机的门位候机室或其他场所；视旅客登机方式而异的各种运送、登机设施，中转旅客办理手续、休息候机及活动场所。此外，旅客航站内还要设置航空公司营运和飞机场管理部门必要的办公室以及设备、设施用房。

旅客航站是旅客接触飞机场的第一座建筑物，在一定的意义上，可说是这个城市的“大门”；在国际旅客航站，它还是这个国家或地区的“大门”。旅客航站需要体现所在城市或地区的风貌和精神以及一定程度的美观要求，又是一座功能性极强的交通建筑物，设计布局为旅客及其行李的流程所决定。

在大型飞机场，规划专门的地段，设置货物航站及货运停机坪，用以处理大量的航空运输货物和邮件。

飞机场管制塔台简称塔台，是飞机场航站区的重要建筑物，是飞机场管理、控制各项飞行业务的中心，负责对将要起飞的飞机发给许可飞行的指令，提供关于航路和有关飞机场的气象、飞行和航行情报，指挥、引导前来飞机场的飞机进行着陆以及管制飞机在飞机场上的活动。塔台是对飞机场上和直到距飞机场大约10公里紧邻的空域内的飞机飞行业务进行监督、引导和监视的设施。为此塔台要求有良好的视野，要让塔台管制员既能清晰地了望飞机场四周上空，特别是跑道两端飞机起飞或降落的进近地区，又能清楚地看到全部飞行区地面，包括整条跑道，在滑行中的飞机以及在客、货机坪机位上停靠并正在装卸客货的飞机。塔台有时建成为一座单独的建筑物，但也可与旅客航站或终端空中交通管制机构合建，它常是飞机场上最高的建筑。

飞机场消防、救援中心、气象站、气象观测场也是飞机场的必要建筑。有时，并设有气象雷达。

航站区建筑，还包括飞机场旅馆、飞机场行政管理机构、车库、仓库、航空食品车间、各项公用设施（水、电、电话、污水、空调、采暖、煤气等的建筑物和构筑物）以及公共汽车站、出租汽车站等。它们各自的规模大小当视各飞机场的具体需要而定。

空中交通管制

飞机的空中交通，按目视飞行规则(VFR)和仪表飞行规则(IFR)两种基本类型进行。在目视飞行规则情况下，允许飞机按“看见和被看见”(即驾驶员能看见在邻近飞行的飞机、地面的地貌地物、飞机场和它的目视助航设施，同时，这架飞机也能被邻近飞行飞机的驾驶员与飞机场塔台管制员看见)的原则飞行，只有很少的空中交通管制。在仪表飞行规则情况下，才实施绝对的空中交通管制。这时，要求飞机按指定的航路和高度以及保持和别的飞机间的最小安全间隔进行飞行。随着飞机速度和空域中交通密度的增大，为减免空中碰撞危险，愈来愈倾向于采用绝对的空中交通管制。特别在高速飞机飞行比较频繁的某些空域，不管天气条件如何，均要求按仪表飞行规则飞行。

空中交通管制按管辖范围划分为三部分：航路、终端和飞机场。80年代，空中交通管制用的设备，主要是话音通讯和雷达。管制时，在雷达显示器上监视飞机间的间隔并借助于话音通讯给驾驶员发指令。

通讯导航设施

引导飞机航行的地面无线电台站，按作用分为两类:一类用于航路途中，一类用于飞机场引导飞机着陆。用于航路途中的主要设备有：中波导航台，甚高频全向信标，测距仪，全向信标/测距仪，塔康（超高频导航设备），伏尔塔康(在同一位置的伏尔和塔康)，“罗兰-A”(远程导航系统-A)，多普勒导航系统，惯性导航系统，以及航路监视雷达(或称远程雷达)等。用于飞机场的导航设备主要有：远、近归航台，精密仪表着陆系统(由航向台，下滑台以及外、中、内指点标组成)，微波仪表着陆系统，飞机场监视雷达（或称近程雷达），精密进近雷达（或称着陆雷达），飞机场场面雷达等。

飞机场通讯设施的任务：

（1）指挥、监视飞机的陆空通讯，主要为无线电话音通讯；

（2）在民航内外各部门间传递飞行、航行、气象、运输业务等各项情报的平面通讯和指挥通讯。飞机场通讯设施主要包括：发讯台，收讯台，中心收发室，塔台内的通讯设备以及飞机场电话站等（见飞机场通讯导航设施）。

通讯导航设施的工程特点之一，是各台站地点的分散性。引导飞机着陆的各台需要分别设置在跑道中线延长线的一定地点或者在跑道侧边的某些地点。发讯台和收讯台或中心收发室相隔一定的距离。每个无线电台和雷达站对躲避周围的电气干扰、广播电台干扰或者别的无线电设施的干扰各有不同的要求。它们遍布在飞机场内外各点，甚至远离飞机场多达10公里处，而建筑面积，小的仅为几十平方米。一些远离机场的台站，工程不大，为了解决它的电源、电话、遥控线路，甚至道路、水源等，有时却带来相当大的困难。

目视助航设施

包括灯光，标志和标记牌。其功能：

（1）在飞机进近着陆中所需的地-空目视指示；

（2）在飞机起飞时的目视要求；

（3）飞机滑行或去机坪停放的目视引导。因此不论天气好或坏，在白昼或夜间，飞机驾驶员都需要有目视助航设施（见飞机场目视助航设施）。

此外，为了减少对飞机的危害，对需要指明的障碍物加以油漆标志和灯光照明，对某些特殊地段用标志物或标志指明。

飞机供油设施

为飞机添加航空燃油是每个飞机场都要进行的工作。飞机场需要独立的储油油库区。飞机在机坪上加油一般有三种办法:加油车、加油井系统、加油栓系统。在小型和不少较大的飞机场，主要使用加油车加油；有的飞机场，加油栓系统和加油车同时工作，但在需要大量燃油的大?行头苫。胍约佑退ㄏ低臣佑臀鳎苫」┯蜕枋?

机坪加油井系统和加油栓系统均需要从储油库区到机坪敷设输油管线等设施，并且机坪上的井或栓以及机坪下的管线都要求能承受飞机荷载。

飞机维修区

多数飞机场，只对飞机进行航线维修工作，即飞机在过站、过夜或飞行前进行例行检查、保养和排除简单的故障。在飞机场内划出一处专门的飞机维修区，包括维修用的停机坪，装备若干机床和工具的机务工作间，以及配置必要的交、直流电，压缩空气，水或蒸汽等设施。有时也设有飞机库，以提高飞机维修质量，减少酷暑、严寒、多雨或风沙等不良气候影响。

对飞机、发动机、设备或附件等的修理或翻修工作，则仅在少数飞机场专门设置的飞机修理基地进行。基地内除有飞机库、停机坪外，还有一整套配有各种机床、工具、测试仪表的工作车间。

展望

航空运输早期，飞机场往往建在城市附近，这和当时的飞机条件和技术要求是相适应的。但在城市发展的同时，航空运输也以更快的速度发展，不但飞机场数目大量增加，而且飞机场的规模不断扩大，技术设施日趋精密复杂。其结果是无论新建飞机场选址，或者旧飞机场改造、扩建，飞机场建设和工农业其他建设间，出现相互干扰或相互排斥的局面，特别是在建设用地、净空限制、噪声影响和电气、电子干扰等方面。为一些大中城市服务的飞机场建设，有时发生难以解决的矛盾，使当地航空运输业务和城市建设发展长期受到限制。这已不乏先例。

鉴于航空运输区别于其他运输方式的最大优势是速度，是节省时间，上述矛盾当不能仅以飞机场迁至远离市区的办法去解决。因为如果飞机场距市区过远，来往花费的地面交通时间过多，以致抵消了空中的时间节约，也就失去了航空运输的优势，这在短程、中程航程上更为显著。这个问题已经日渐引起有关各方面的重视。比如，将飞机场的选址、布局和各项技术要求，纳入城市总体规划工作中。飞机制造部门研制生产的新型运输飞机，在加强飞机的安全性能、减少燃油消耗、增加运载能力的同时，要提高起降能力，减少或至少不再增长起飞滑跑距离，降低噪声等级，减轻大气污染等。来往飞机场的地面交通工具，则向高速公路、高速有轨车等大容量快速交通的方向发展。

计算机技术的惊人进展，在飞机研制和设计，飞行稳定性控制，空中交通管制自动化，航行管理，气象服务，导航，通讯，燃油管理，旅客机票处理，行李交运处理甚至建筑物设备管理等各方面日益发挥作用，甚至居支配性地位。飞机场还必须不断提高接运大量旅客的能力，尽量减少他们在地面花费的时间，从而能与航空旅行节约时间的优点相适应。这就要不断改进飞行指挥技术设施，缩短两架飞机间起降的间隔时间，提高跑道吞吐能力；要进一步研究各种登机方式，研究接运旅客及其行李的不同方案设想，改进各种技术业务设施，使旅客在旅客航站办理机票、行李和接受各种检查的手续更便捷，候机的时间更短；要研究改进地面交通的方式和布局，为往来市区创造更方便的条件。此外，也要研究改进飞机加油和机坪服务设施的可能性，以缩短飞机在站坪机位的停靠时间。最后，与飞机性能和飞行技术水平的提高相配合，飞行区的技术要求、基本尺寸、目视助航设备等将不断改进。

为了充分发挥每一种运输方式各自的优势，谋取最佳经济效益，今后有可能研究、试验航空和铁路、公路以及水运等综合的若干新型运输方式，这将给飞机场工程提出新课题。

参考书目

R.Horonjeff，F.X.McKelvey，Planninɡ and Desiɡnof Airports，3rd ed.，McGraw-Hill，New York，1985.