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希思罗机场跑道构型发展变迁

来源:民航资源网 作者: 徐兵玉、张乐 2022-09-19 13:29:12

专业分类机场运营

  

  01 前言

  伦敦希思罗机场始建于1929年,启用于1930年,最初仅有一条跑道。该机场起初隶属于英国飞机制造商费尔雷航空(Fairey Aviation),主要用于试飞与举办活动。

  二战期间,该机场转为军用机场,二战后又改为民用。1946年1月1日,该机场更名为伦敦机场。1966年,英国机场管理局成立,伦敦机场正式更名为希思罗机场,1987年,英国政府将拥有希思罗机场的英国机场管理局私有化,2012年英国机场管理局更名为希思罗机场控股公司。本文将结合伦敦希思罗机场实例浅述跑道构型由“多向”向“平行”的变迁历程以及通过跑道轮换使用减小噪声影响的方法。

  02 希思罗机场跑道构型演变

  通过希思罗机场现状卫星图,我们可以从遗留的道面中窥见:除了正在使用的两条跑道外,还有几条隐含在现状跑滑系统中的旧跑道。

  图:希思罗机场取消的跑道的位置图@Google

  希思罗机场最初共规划9条跑道(3号跑道建成后很快关闭),2个航站区(见下图)。中心航站区由6条跑道围合而成,1号与5号为主跑道,其余4条短跑道为两两平行的侧向跑道。“六芒星”的跑道构型形成了3对平行跑道,能较好地满足早期飞机起降抗侧风能力较弱情况下的需求。北航站区的规划理念与主航站区一致,三个方向的跑道与主航站区跑道分别平行。

  图:1946年发布的希思罗机场规划图布局图@Google

  1951年,6条跑道建设成型(跑道3关闭),围合出一个六边形中央航站区。

兰德隆供图3

  图:1951年希思罗机场跑道构型布局图@Google

  20世纪60年代,喷气式飞机(如波音707和道格拉斯DC-8)迅猛发展,飞机重量和发动机推力逐步增大,抗侧风能力更强,全向跑道提供防侧风影响的益处逐渐变得不再突出。此时随着机场业务量提升,航站区用地需求增加,15L-33R跑道停用,用地相应置换为航站区发展。

  图:20世纪60年代希思罗机场布局图@Google

  20世纪70年代,两条主向跑道延长至3900m,除05R-23L跑道为部分降落航班使用保留外,其他侧向跑道都随着中心航站楼的扩建而关闭改造。此时由于受侧风跑道的限制,航站楼新建指廊与跑道呈平行布置。

兰德隆供图3

  图:20世纪70年代希思罗机场布局图@Google

  2005年,为强劲的西南风保留的那条侧风短跑道05R-23L正式关闭,成为滑行道的一部分。至此,希思罗机场完成了从6条六角型跑道到2条平行跑道的改变。原本平行于侧向跑道的指廊逐步改建为垂直于主跑道的形式,有效提升空侧的运行效率。

  图:希思罗机场现状布局图@Google

  03 现代大型机场侧向跑道存在的意义

  希思罗机场起初的六芒星构型产生于侧风影响飞机起降较为严重的年代,随着航空器特性的逐步升级、旅客出行需求增加、土地集约发展需求、运行效率的提升,应对侧风的跑道在希思罗机场逐步退出历史的舞台。然而侧向跑道也非再无用武之地,在现代大型机场规划过程中,侧向跑道有了新的功能体现,比如我国新建的北京大兴机场和成都天府机场,都设置了专门用于起飞的侧行跑道。下面我们浅述大兴机场侧风跑道的应用实例。

  图:大兴机场跑道构型布局@Google

  大兴机场是国内首个设计使用侧向跑道的国内机场,本期建成四条跑道,采用“三纵一横”跑道构型。跑道11L-29R与其余三条平行跑道呈约75°夹角,仅用于起飞使用。侧向跑道主要功能如下:

  >减少跑道穿越提升安全性,缩短飞机地面滑行时间

  >增加航向选择的灵活性,提升起飞容量

  >减少部分航班的飞行时间,节省油耗

  >减少与首都机场进港飞行流的冲突,充分利用东南方向的空域容量

  成都天府机场侧向跑道功能类似,可见国内新建的侧向跑道也不仅仅是为了解决侧风问题,更多是空域、航线、容量、噪声、滑行距离、运行效率等多因素的综合考量,结合机场实际需求进行规划。

  其他侧风跑道相关内容参见《专栏|侧向跑道应用及国内外案例分析

  04 希思罗机场噪声管理及缓解手段

  希思罗机场发展需求仍较旺盛,两跑道已超负荷运转,根据希思罗机场2019年发布的总体规划,未来机场将有三条跑道,分别是:北跑道、中跑道、南跑道。扩建的北跑道长3500m,与中跑道距离1035m。然而目前希思罗机场两条跑道运行已引发噪声问题,建设第三跑道,将加剧机场噪声与周边居民区的矛盾,因此三跑道的进展也一直处于拉锯状态。

  图:希思罗机场规划三跑道布局图

  为了降低噪声的影响,机场可通过制定减噪程序来落实噪声缓解方案。在国外,兰德隆长期致力于协助机场业主进行噪声管理及缓解的相关研究分析,主要涉及消减、缓解、监测、宣传等方面。

  在减噪飞行程序方面,常见手段诸如:有针对性的航路走廊和跑道使用方案、自愿的航班时刻限制、发动机试车政策和措施、航路轮换方案、跑道轮换方案、低噪机型鼓励方案等等。目前希思罗机场就采用了跑道切换运行的模式来减少噪声对跑道两端居民区的影响。在此种运行模式下每天可保证每条跑道端的居民有半天不会受到噪声影响。该种模式以2周为一个循环,在每天的下午三点钟进行切换。

  图:希思罗机场现状跑道轮换使用

  未来三跑道建成后,为了减少北跑道的噪声影响,将北跑道两侧入口均内移550m,飞机在进近飞跃居民区时会更高。

  同时考虑继续利用切换跑道使用(四天一周期)的方法,尽量减少对周边居民的影响。

  图:希思罗机场未来跑道轮换使用计划

  以四天为一个周期,每天运行两个模式,这两个模式在每天的14:00或15:00切换:

  >Day1运行模式1与模式3

  >Day2运行模式4与模式1

  >Day3运行模式2与模式4

  >Day4运行模式3与模式2

  与之类似的是,兰德隆帮助芝加哥航空管理局(CDA)修订了“安静飞行方案”--通过跑道和航路的定期轮换,更好的平衡芝加哥奥黑尔国际机场和中途国际机场周边社区的飞机噪声。

  05 结语

  通过本篇文章,我们简要梳理了希思罗机场跑道构型发展历程与规划。可以看到,航空器特性的改变深刻影响了跑道构型的演变。伴随着城市化的发展,机场周边逐渐密集的居民区受到噪声问题也成为了跑道构型规划与使用过程重的重要一环。影响跑道构型规划的要素与各要素权重是动态的、发展的。对于机场建设者和运营方来说,统筹因地制宜、系统观念并保留适当的灵活性进行跑道构型的规划与使用,是实现安全、质量与发展并举的必由之路。

  图:动图展示跑道构型和航站区的变化@Google

  本文由兰德隆上海办公室徐兵玉、张乐撰写,AndyLee、张超亦对本文有贡献。

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兰德隆供图

兰德隆供图

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