民用机场锥形面内障碍物超限评价方法研究

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1、第40卷第1期2010年1月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．1Jan．2010民用机场锥形面内障碍物超限评价方法研究方学东1．刘晓鹏2(1．中国民航飞行学院研究生处，四川广汉618307；2．绵阳机场空管站，四川绵阳621000)摘要：新建、改扩建民用机场以及已建机场进行净空安全管理时，主要采用手工绘图的方式进行障碍物超限评价。针对最为复杂的锥形面，在导出其数学模型的基础上，通过坐标转换，给出了锥形面范围内障碍物的超限评价方法。经过西南地区某机场数据验证，该方法实现了净空评价的无纸化。可用于相关软件的开发。关键词：民用机场；净空；锥

2、形面；障碍物评价中图分类号：0242文献标识码：A文章编号：1671．654X(20lO)01．0046．04引言改扩建和新建民用机场时，必须根据国际民航组织(ICAO)公约附件14对机场周围的天然障碍物和人工构筑物进行评价，判断其是否穿透各种限制面[1]。一般在满足净空要求的条件下，确定机场标高、跑道长度以及跑道方向等几何参数，最后进行总平面规划[2]。在机场投入使用后，作为机场运行安全管理的一项重要任务就是进行净空管理，避免新增人工构筑物穿透机场周围的限制面，影响飞机飞行安全旧J。对于距离主城区较近的机场，如昆明巫家坝国际机场，由于城市的发展，随着机场周围修建高层建筑，已对机场的净空产

3、生了一定影响HJ。另外，由于机场区域通讯、导航、监视设施安装，也可能影响机场净空。为了确保飞机在机场区域的飞行安全，在进行机场的规划建设和后期运行管理过程中，必须对各种天然障碍物和人工构筑物进行超限评价。军航部门对军用机场的过渡面等限制面范围确定等问题进行了研究，提出了相应的计算方法”曲J。由于民航机场净空的评价依据是ICAO附件14，不能套用军用机场的相关规定。利用GIS理论中的DEM进行挖填方分析，可以判断出各种限制面的超限情况，但需要专用软件和评价区域的数字地形数据，不适用于孤立障碍物的评价"]。对于最为复杂的锥形面，在建立其数学模型和范围确定方法后，将障碍物的地理坐标转换为直角坐标

4、，即可直观简便的进行超限评价，并且为专用软件的开发奠定了基础。1民用机场净空保护障碍物限制面简介根据ICAO附件14第4章障碍物限制及移除，不同类别的机场及进近跑道具有不同的障碍物限制面，对于中国民航使用最为广泛的I类精密进近跑道，障碍物限制面主要包括过渡面、内水平面、锥形面、进近面，而起飞跑道的障碍物限制面为起飞爬升面，各障碍物限制面的尺寸和坡度等几何参数列于表1ra]。过渡面是从升降带两侧边缘和部分进近面边缘向上和向外倾斜，直至与内水平面相交的一个复合面。内水平面是高出进近跑道入口标高45m的一个水平面。对于飞行区等级指标I为3和4的I类精密进近跑道，内水平面的周边范围为以跑道入口中点

5、为圆心，以4000m为半径画出的圆弧，在跑道两侧以两个圆弧的公切线相连。锥形面为从内水平面周边起向上向外倾斜的面(实际上应是跑道入口两侧为锥形曲面，而跑道两侧为倾斜平面)，其坡度为5％，飞行区等级指标I为3和4的I类精密进近跑道，锥形面的高度范围为45m～100m。进近面是从升降带的末端起向外和向上延伸的一段或多段变宽度的倾斜面。起飞爬升面的起端位于起飞跑道末端外规定距离处或净空道末端(当净空道长度超出上述规定距离时)，按规定的起端宽度和坡度向外向上扩展到末端宽收稿日期：2009．08．31修订日期：2009．11．26基金项目：中国民航飞行学院科研基金资助项目(J2006—6)作者简介：

6、方学东(1969一)，四川洪雅人，副教授，博上研究生，研究方向为空间信息技术、机场及空域规划。2010年1月方学东等：民用机场锥形面内障碍物超限评价方法研究·47·度，然后在规定的起飞爬升面总长度内维持这一宽度。表l飞行区等级指标I为3和4的I类精密进近跑道障碍物限制面几何参数限制面参数数值备注距离跑道中心线过渡面坡度14．3％75m一390m内水外边界距跑道4000m距离跑道中心线中心线距离平面39m～4OOOm离地高45m坡度3000m距离跑道中心线锥形面离地高45m。100m4000m～5100m长度3000m起端宽度300m，第一段坡度2％距离跑道入口距侧边张开率15％离60m长度

7、3600m进近面第二段坡度2．5％侧边张开率15％长度8400m第三段坡度O％水平端侧边张开率0％长度15Ooom坡度2％起飞爬升面侧边张开率12．5％止于离地高300m起端宽度180m起端距跑道入口距离60m(注：根据文献[8]修改)2民用机场净空保护锥形面的数学模型为建立锥形面方程，以进近跑道人口中点为坐标原点，起飞跑道中心线为X轴，跑道入口端端线为l，轴，过X、y轴交点垂直水平面向上为Z轴，令跑道长度为L，建立如图