民用机场净空限制面高度的确定

民用机场净空限制面高度的确定

1 引言

飞机在机场起飞降落必须按规定的起落航线飞行。机场能否安全有效地运行，与场址内外的地形和人工构筑物密切相关。它们可能使可用的起飞或着陆距离缩短，并使可以进行起降的气象条件的范围受到限制。因此，必须对机场附近沿起降航线一定范围内的空域（即在跑道两端和两侧上空为飞机起飞爬升、降落下滑和目视盘旋需要所规定的空域）提出要求，也就是净空要求，保证在飞机的起飞和降落的低高度飞行时不能有地面的障碍物来妨碍导航和飞行。这个区域称为机场净空区或进近区。

新建机场在选址和建设过程中，将对机场周围已存的天然障碍物和人工建筑物进行严格的净空评价，在满足相关要求的前提下确定机场标高和各跑道入口标高。机场设计完成后，再根据机场的几何参数、导航设施以及障碍物分布等情况进行飞行程序设计，并经审定后发布，供飞行中使用。

而在实际选址过程中，通过全场范围的各种测量仪器对一定范围内各障碍物和地形高度评测后往往需要同时测量物体与跑道基准的水平距离和物体高度，并且由于测量误差容易造成高度超限，在实际运营中这是经常发生的。本文考虑到基于现在地理测绘技术的发展，获取相对一个基准点的距离坐标更加容易，另一方面数学算法对二维向三维转换的完善，试图建立一个采用相对机场主跑道中心点的距离对机场附近区域高度的转换方法，这样在得知当地地理坐标的情况下便可以获得当地高度限度，更加方便快捷的对净空区域进行评价。

2 I类精密进近限制面要求

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对障碍物限制面的要求不同，精密进近跑道的障碍物限制面主要包括过渡面、内水平面、锥形面、进近面，以及起飞爬升面。我国大多数的民用机场为Ⅰ类精密进近跑道，可提供决断高（DH）不低于60m，跑道视程（RVR ）不低于550m的仪表进近。跑道指标Ⅰ为3、4的Ⅰ类精密进近跑道，其障碍物限制面和起飞爬升面的几何参数列于表1。

为了建立便于求解的数学模型，想要得到科学而简捷的数学模型，在本文中主要涉及到的跑道及机场净空的主要概念包括了：

（1）基准点：机场主跑道中心线的中点即整体模型的坐标原点，设定后保持不变。

（2）进近面：跑道入口前的一个倾斜的平面或几个平面组合。

（3）过渡面：升降带两侧边缘和部分进近面边缘作为起端按相关规定的坡

度向上向外倾斜，直至与内水平面相交。

内水平面：以跑道两端入口中心为圆心，按相关规定的内水平面半径画出圆弧，再以与跑道中心线平行的两条直线相切成一个近似椭圆形，形成一高出起算标高45米的水平面。

本文建立函数模型的机场模型放置在三维坐标系中，（图1）做出部分理想化的假设，可以作为机场的基本模型。

（1）跑道纵向坡度为零，沿Y轴方向无起伏

（2）根据《飞行区标准》，在我国，干线机场升降带宽度一般设定为150米宽

（3）升降带是过跑道中心线的水平面并且我们计算时认为升降带与跑道是一个整体，仅保留150宽度理解为跑道宽，即从升降带边缘算起

（4）基准面与跑道整合后得到的是矩形平面，并且过渡面，进近面与基准面的交线均为直线

为了公式的简洁和效率，将机场净空区按照矩形区域和圆形区域两部分划分以求得到较为清晰的计算方法

4 各不同区域限制面高度的确定

由前文中提供的各项数据，使用CAD绘图大致得到涵盖主要机场净空信息的二维平面图，如图2

为了方便对区域划分和计算，以跑道两端坐标为界限，当xB≤x≤xA时，测量点x的坐标不再起到决策作用，只以与跑道边界垂直的距离L即y的坐标作为计算变量，而在跑道两端的外延，任意点相对跑道断点的距离R成为判断限制面区域的依据，简化了确定过程。

计算前可以根据净空面的变化得到初步的逻辑图3如下：

其中在x为正值时在起飞爬升面部分，为负值时对应进近面，因此需要分别讨论

根据平面图可知净空区域关于X轴对称，因此可以设定当测得的y为负值时，将以|y|取代测量值y，另外为了使得数据测量更方便定位，在跑道两端以外xA，xB的区域采用相对坐标原点的极坐标的确定方法，即只需要有与跑道断点的直线距离R就可以确定测量位置在净空环境中的区域位置，以此更容易的实现确定计算范围，以下为对各个测量值下的讨论方程：

5 结束语

上一节中给出了关于各个区域的具体限制高Z的不同计算方法，可以从中看出只要有相对坐标原点的测量平面坐标就可以方便定位测量位置所属的限制面区域，也可以更快的实现直接对高度的求解，通过平面间关系的换算，如果采用一定的逻辑性计算机语言，猜想可以得到更加容易获得高度的软件平台，以供限制面确定时更加快捷准确。

参考文献

1蔡良才，种小雷，等机场净空区障碍物限制面的确定分析[ J ] 1空军工程大学学报（自然科学版），2005， 6 （6） 1

2蔡喜琴，苗天宝，等庆阳机场净空区超高障碍物三维分析研究[ J ] 1遥感技术与应用，2004，19 （5）

3程从应机场净空管理中数学模型的建立及其应用[J]1《民航科技》20O1，6