卤阳湖通航机场规划与设计

郭全全，可 飞，李 芊，2，黄达海

（1.北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100191；2.北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045）

卤阳湖通航机场规划与设计

郭全全1，可 飞1，李 芊1，2，黄达海1

（1.北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100191；2.北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045）

结合卤阳湖通航机场功能复杂、飞机机型种类繁多和飞行人员水平差异性大等特殊性,对《通用机场建设规范》中的参数要求作出相应的调整,确定了飞行区等级,完成了硬地、草地、水上3条跑道的方位、长度和宽度的设计;提出了3种场址布置方案。基于交通组织方便性、飞行安全性、对其他功能区影响最小化和便于获得最优观光游览视角的原则,选定了东南侧布置方案;采用计权等效连续感觉噪声级LWECPN评定方法,对机场的噪声暴露级位进行了计算和分析,为其他功能区的规划提出了相应的建议。

通用航空;功能定位;跑道设计;场址选择

陕西省渭南市卤阳湖现代产业综合开发区（以下简称为“卤阳湖开发区”）地处陕西关中东部渭河平原，毗邻蒲城县和阎良，地势开阔，具有宝贵的低空域开放资源，并已成功举办“通用航空节”等一系列重要航空活动，针对中国通用航空（以下简称为“通航”）良好的发展趋势，陕西省决定在卤阳湖开发区建立航空主题公园，并将其功能定位为以航空体育和航空休闲为主，借助机场和空域资源引进通用航空产业。如何完成卤阳湖通用航空机场（以下简称为“卤阳湖机场”）的规划与设计成为亟待解决的问题。

目前，中国对于通用航空机场规划与设计的研究十分稀少，2012年之前并没有专门针对通航机场工程建设的规范和标准，通航机场的建设主要参照运输机场工程执行。2012年5月中国民用航空局颁布了《通用机场建设规范》（MH/T5026-2012）[1]，对中国通航机场的建设和管理提出了技术要求，但其核心思想仍停留在参照运输机场设计的层面上，无法涵盖通航机场功能复杂、飞机机型各异、飞行人员水平差异性大等特殊性。本文从实际工程出发，结合卤阳湖航空主题公园的性质、气象、地域等条件，探究了卤阳湖通航机场的跑道设计、场址选择以及噪声影响等关键问题。

1 机场飞行区几何设计

1.1 飞行区等级确定

飞行区等级主要和机场的主导机型有关。卤阳湖机场主要供旅游飞行、航空培训、俱乐部飞行训练以及航空飞行表演使用。针对此用途，对目前使用的飞机机型进行汇总，并对国内外计划推出的机型进行市场调研，确定了适用的主导机型，主要为蜜蜂3C、蜜蜂11、小鹰500、Y5B、A2C等2～6座的小型固定翼飞机。参照《通用机场建设规范》和《民用机场飞行区技术标准》[2]，飞行区等级按1B控制，如表1所示。

表1 飞行区等级和飞机机型Tab.1 Airfield grade and aircraft type

1.2 硬地跑道

1.2.1 硬地跑道方位确定

跑道方位取决于机场所在地的主导风方向，应尽可能顺应主导风的方向。跑道方位和条数应使使用该机场的飞机机场利用率不少于95%[2]。根据蒲城县气象站1959—2002年观测资料统计，多年平均风速为2.6 m/s，计算风力负荷在各方向均能达到95%，依据风向及频率统计表绘制风徽图，确定主导风方向为东北—西南方向，即45°～225°。

由于卤阳湖机场的主导飞机机型小、质量轻，在起降过程中较机型大、质量重的运输飞机更易受侧风的影响，同时考虑到学员培训过程中在侧风影响下着陆时易偏离跑道中心线，造成飞行事故，因此跑道方位更应尽可能与主导风方向保持一致。但由于受到开发区地块面积的限制，按真方位角为45°～225°布置跑道，不利于机场与周边的交通组织，土地利用率极低，综合考虑风向和土地使用两方面因素，跑道真方位角取62°15′23″～242°15′23″。

1.2.2 硬地跑道长度和宽度确定

2012年颁布的《通用机场建设规范》未充分考虑通航机场特殊性对机场设计造成的影响，卤阳湖机场可用于航空培训和飞行俱乐部的训练，学员初始水平较差，如若依据规范的规定参照运输机场计算跑道的长度和宽度，很难保证起降过程的安全性，因此卤阳湖机场跑道的设计通过对《民用机场飞行区技术标准》的计算加以调整来完成。

根据卤阳湖开发区的发展规划，机场主要保障蜜蜂系列、“蓝鹰”AD200、小鹰500、Y5、塞斯纳172R、钻石之星DA40-180、钻石双星DA42 Twin Star等为主要代表机型的使用要求，这里选用小鹰500为主要代表机型进行跑道长度设计。

由于跑道的具体位置没有确定，因此参考临近的内府机场标高375 m和基准温度32.5℃进行跑道长度的计算，误差不超过3%。考虑到学员训练起飞过程中，较运输飞机出现飞机离地过迟而需增加起飞滑跑距离的概率较高，因此为了保证安全，不设置净空道和停止道，整个起飞至10.7 m高度的实际距离D35全部铺设全强度跑道。小鹰500地面滑跑距离LODA= 410 m，停止距离SDA=250 m，起飞爬升梯度取5%，根据跑道长度设计计算原理，起飞距离TODA按式（1）计算，着陆距离LDA按式（2）计算。

但考虑到航空培训学校、航空俱乐部以及私人使用的机型不确定，以及航展期间飞机机型较多，并有新机型的不断涌现，参照类似通航机场，确定跑道长度为800 m，可保证上述通用飞机的起飞和着陆安全。

根据《民用机场飞行区技术标准》[2]和《通航机场设备设施》[3]，飞行区等级为1B的跑道最低标准建议值为：跑道道面宽度为18 m，跑道道面两侧道肩的最小宽度为1.5 m。但考虑到使用人员飞行水平参差不齐、跑道真方位角与主导风向偏离以及轻型飞机重量小受侧风影响大等因素，18 m的跑道道面宽度很难满足这些特殊要求，因此将宽度增加30%，取24 m，跑道两侧的道肩宽度仍设为1.5 m。

1.3 草地跑道

草地跑道设计可依据的规范和案例几乎没有，结合卤阳湖的实际情况，草地跑道与硬地跑道平行设置，考虑到飞行安全，将两条跑道入口位置错开200 m。根据《民用机场飞行区技术标准》，按仪表飞行规则飞行，平行跑道中心线最小距离为760 m，同时按非仪表飞行规则飞行，飞行区指标Ⅰ为1时，平行跑道中心线最小距离为120 m[2]。考虑到机场的使用规模，以及可能会建造航空展馆等设施，同时参考类似通用机场和民用运输机场跑道间距，确定本机场两条跑道中心线距离为500 m。

本机场主导机型为A类轻型飞机和初级教练机，这类飞机能在草地上起飞降落。故跑道长度取和陆地跑道同等长度，为800 m。由于草地起飞难度增加，故在不增加跑道长度条件下应对适用飞机加以限制。

根据《通航机场设备设施》，草坪道面跑道宽度应在机场基准代号规定宽度的基础上增加20%～100%[3]，故草地跑道道面宽度设为36 m，跑道道面两侧的道肩仍取1.5 m。

1.4 水上跑道

虽然目前水上飞机市场的发展远远不及陆地飞机市场，但由于水上飞机无需建设昂贵的跑道即可起飞和降落，并且可以专门应用于海上快速搜索与救援、水域巡逻等领域，因此水上飞机在一些领域起着不可替代的作用并有其广泛的市场空间。

截止目前，中国已完成2个水上机场的建设。2012年12月，中国第一个水上飞机码头在三亚市建设完成，并于2013年5月实现了首飞；2013年合肥的首条水上跑道在义城建成，供A2C飞机起飞降落，主要用于供飞机喷洒农药。但是目前中国仍没有专门针对水上机场建设的规范或标准，三亚市水上码头也是在美亚航空旅游有限公司创始人邓军通过对马尔代夫、温哥华、西雅图等地进行调研，并编制了一系列水上飞机手册资料的基础上才建设完成的。《通用机场建设规范》也明确指出“本标准适用于全部功能仅用于开展通航活动的机场，不适用于水上机场”[1]，因此，卤阳湖水上跑道主要参考国内外在役的水上跑道和民用跑道设计。

水上跑道方向真方位角取62°15′23″～242°15′23″，与陆上机场跑道平行。参照目前国内外已有的水上机场规划建设，均未设置专门跑道。因此结合水上飞机性能参数，如A2C水上飞机、海鸥300、海燕650C（HU2CS水上型）和塞斯纳“凯旋水陆号”等，划定长1 000 m、宽100 m区域为供飞机起飞用“跑道”，采用浮筒与其他功能区相隔，限制水域最浅水深为2 m。

2 机场场址选择

通用机场场址的选定应考虑空域条件、气象条件、土地利用和噪音敏感区域等多个因素，卤阳湖开发区总用地面积为1 008 hm2，在规划区内地质、气象等基本条件一致，因此机场的选址需着重考虑交通组织的方便性和飞行安全性，并应便于获得最优的游览观光视角。此外，结合跑道长度和宽度的计算，场址需有利于土地的利用和其他功能区的布置。

卤阳湖开发区被卤阳湖分为南北两区，根据这一地理特征，对机场位置提出3种方案，如图1所示，并对3种方案对比分析，如表2所示。

通过比较，选定方案一，在卤阳湖东南侧设置了拥有硬地跑道和草地跑道的小型通用机场，在湖区南岸结合游船码头设置了水上飞机停泊设施，园区规划如图2所示。

图1 机场位置规划方案示意图Fig.1 Scheme illustration of airport location plan

表2 机场位置规划方案比较Tab.2 Comparison of airport location plans

图2 卤阳湖开发区规划鸟瞰图Fig.2 Aerial view of Luyang Lake development district

3 机场噪声分析

飞机在起降和滑行过程中会产生大量噪声，为确定飞机噪声影响范围和程度，合理完成开发区其他功能区布置，需对机场毗邻地区的噪声暴露级位进行计算和评定。

《通用机场建设规范》指出航空器噪声影响控制应执行国家相关法律、法规[1]，由于针对通用航空机场噪音实测与理论研究的成果不多，卤阳湖通航机场噪声评定主要根据《机场周围飞机噪声环境标准》（GB 9660—88）[4]和《机场周围飞机噪声测量方法》（GB9661—88）[5]，并参照运输机场完成，机场噪声评价采用计权等效连续感觉噪声级LWECPN。

计算预测点按方格网布置，以跑道中心为原点，沿跑道方向每隔300 m设一个点；垂直跑道方向每隔100 m设置一个点，计算出各个点的LWECPN预测值，内插出LWECPN为70、75、80、85 dB各个等值点，连接各个等值点，可得出机场飞机噪声预测等值线图。选取内府机场平均每天起降架次（20架次/天）作为噪声预测等值线图基本参数，除此之外，卤阳湖机场停机坪预测停放40架飞机，按实际飞行日每架飞机起降1次（40架次/天）进行噪声预测等值线图作为噪声影响上限，以预测点（1 500，300）为例计算其LWECPN值，如表3所示，噪声预测等值线如图3所示。据此，确定了卤阳湖机场噪声的主要影响区域，并对影响区域内土地适用情况作出了规划。

硬地跑道主要影响区域为：①机场西侧区域：其部分区域计权等效连续感觉噪声级处于70～75之间，建议避开土地使用分级为1级[6]所含的建筑分类。②机场东侧区域：东南侧受噪声影响较为严重，LWECPN> 85，其余部分计权等效连续感觉噪声级处于70～85之间，可按照土地适用参考表[6]对该区域进行土地使用规划。③高尔夫球场东南角受噪声影响较为严重，LWECPN>85，球场土地使用分级为4，必须采取防噪措施。

表3 LWECPN值计算Tab.3 Calculation of LWECPNvalue

图3 机场预测噪声等值线Fig.3 Predicted airport noise contours

水上跑道主要影响区域为机场西侧区域和水域区域，但水上机场受气候因素影响大，实际飞行日、飞行架次少，相比陆地跑道使用频率低，因此可对上述两区域进行防噪措施而不影响其土地使用规划。

4 结语

1）针对卤阳湖机场的用途，对国内外的飞机机型进行了调研汇总，确定了机场主导机型为2～6座的小型固定翼飞机，飞行区等级为1B。

2）结合卤阳湖机场的特殊性，对《民用机场飞行区技术标准》的计算和要求加以调整，确定了硬地、草地、水上3条跑道方位为真方位角62°15′23″～242°15′23″；跑道长度分别为800 m、800 m和1 000 m；跑道宽度分别为24 m、36 m和100 m。

3）着重考虑交通组织的方便性和飞行的安全性，结合土地利用等问题，对机场位置3种方案的优缺点进行了对比，选定场址按卤阳湖东南侧方案布置。

4）分别按20架次/天和40架次/天两种情况进行了机场毗邻地区噪声暴露级位的计算，确定了噪声的主要影响区域，并对影响区域内土地适用情况作出了规划。

[1]MH/T 5026—2012，通用机场建设规范[S].

[2]MH 5001—2006，民用机场飞行区技术标准[S].

[3]GB/T 17836—1999，通航机场设备设施[S].

[4]GB9660—88，机场周围飞机噪声环境标准[S].

[5]GB9661—88，机场周围飞机噪声测量方法[S].

[6]钱炳华，张玉芬.机场规划设计与环境保护[M].北京：中国建筑工业出版社，2000：130-136.

（责任编辑：黄 月）

Planning and design of Luyang Lake General Aviation Airport

GUO Quan-quan1，KE Fei1，LI Qian1，2，HUANG Da-hai1
（1.School of Transportation Science and Engineering，Beijing University of Aeronautics&Astronautics，Beijing 100191，China；2.Beijing Institute of Architectural Design，Beijing 100045，China）

Combined with the specificity of Luyang Lake General Aviation Airport，such as complex function，aircraft type diversification，various levels of the flight crew and so on，the airfield grade is confirmed as well as the orientation，length，width of the hard runway，grass runway and water runway adjusted to the specification parameters.Based on the traffic organization’s convenience，fight safety，the minimal impact to other functional areas and the optimal viewing angle，the southeastern scheme is adopted from 3 site layout schemes.Besides，the weighted equivalent continuous perceive noise level LWECPNis adopted to calculate and analyze the airport noise exposure level，and some corresponding suggestions are put forward for other functional areas’planning.

general aviation；functional orientation；runway design；airport site selection

V351.1;TU984

:A

:1674-5590(2015)02-0024-04

2013-10-23；

:2014-02-27

郭全全（1971—），男，陕西三原人，副教授，博士，研究方向为钢混组合结构设计理论、机场规划与设计、机场道面力学分析.