利用风向风速观测数据的跑道方向确定方法
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第 １７卷 第 ２期
空 军 工 程 大 学 学 报 （自然 科 学 版 ）
２０１６年 ４月
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＩＲ ＦＯＲＣＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴＩＯＮ）
Ｖｏ１．１７ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１６
利 用 风 向风 速 观 测 数 据 的 跑 道 方 向确 定 方 法
刘 路 ， 种 小 雷 ， 姚 海 东。， 石 鑫 刚
（１．空 军 工 程 大 学 航 空 航 天 工 程 学 院 ，西 安 ，７１００３８； ２．中 国航 空 港 建 设 第 ３工 程 总 队 ，南 京 ，２１００００）
摘 要 为提 高机 场 跑道 方 向确 定 方法 的准确 性 ，针对 传 统风保 障 率计算 方 法 中基 于风 向风 速 统 计分段 数据 绘制 风玫 瑰 图所存 在 的误 差 ，提 出直 接利 用风 向风 速观 测数 据 对跑 道所 承 受的侧 风 值 进行 计 算 ，通 过 与机场 跑道 所允 许 的最大 侧风 值 比较 ，统计 满足 要求 的风 向风速 观 测数 据 ，最 终确定 最优 跑道 方 向和 风保 障率 的 改进 方 法 。通 过 ＭＡＴＬＡＢ编程 建 立 改进 后 风保 障 率数 值 计算模 型 ，可直 接利 用风 向风 速观 测 数据 ，确定 最优 跑道 方 向；然 后利用 改进 后数 值模 型计 算特 定跑 道 方 向下 风保 障率 值 ，并 与传 统 跑 道 方 向确 定 方 法 及 其他 数值 模 拟 方 法计 算 结果 进 行 对 比，进 一 步验证 了改进 后 的跑道 方 向确定 方法 的准 确性 和可 靠性 。 关键词 机场 规 划设 计 ；跑 道方 向；风 保 障率 ；风 向风速 观测 数据 ＤＯＩ １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—３５１６．２０１６．０２．００６ 中 图分类 号 Ｖ３５１．１１ 文献标 志码 Ａ 文章编 号 １００９—３５１６（２０１６）０２—００２６—０５
收 稿 日期 ：２０１５—０６—２６ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 （５１２０８５０７） 作 者 简 介 ：刘 路 （１９９１一 ），男 ，河 南 南 阳人 ，硕 士 生 ，主 要 从 事 机 场 规 划 设 计 研 究 ．Ｅ—ｍａｉｌ：ｋｇｄｌｉｕｌｕ＠ １６３．ｔｏｍ
引 用 格 式 ：刘 路 ，种 小 霍 ，姚 海 东 ，等 ．利 用 风 向 风 速 观 测 数 据 的 跑 道 方 向确 定 方 法 【Ｊ ．空 军 Ｉ 程 大 学 学 报 ：自然 科 学 版 ，２０１６，１７（２）：２６—
Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ａｉｒｐｏｒｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＮＯ．３ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００００，Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙｏｆ ｃｏｎｆｉｒｍ ｉｎｇｒｕｎｗａｙ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄ ｏｎ ｕｓａｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｅｌｉｍ ｉｎａｔｅ ｔｈｅｅｒｒｏｒｓ ｔｈａｔ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｒｏｓｅ ａｃ— ｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｗｉｎｄ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ａ ｎｅｗ ｍ ｏｄｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｗｉｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａ— ｔａ ｉｓ ｕｓｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔ ｓｕｆｆｅｒｅｄ ｂｙ ｒｕｎｗａｙ ａｎｄ ｏｐｔｉｍａｌ ｒｕｎｗａｙ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｃｏｍ ｐａｒｉｎｇ ｗｉｎｄ ｄａｔａ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔａｎｄ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍ ｂｅｒ ｔｈａｔ ｍ ｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ．Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅｌ ｂｙ Ｍ ＡＴＬＡＢ ｐｒｏｇｒａｍ ｌａｎｇｕａｇｅ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ பைடு நூலகம்ａｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｒｍ ｒｕｎｗ ａｙ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｙ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｕｓａｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｕｎｗ ａｙ Ｏ— ｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｉＳ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍｅｔｈｏｄａｎｄ ｃｏｍ ｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｍ ｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｎｕ— ｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ。ｔｈｅｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉＳ ａｓｃｅｒｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａ ｉｒｐｏｒｔ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ；Ｒｕｎｗａｙ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ；Ｕ ｓａｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ；Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ｗｉｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
Ｍ ｏｄｉｆｉｅｄ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｏｎｆｉｒｍ ｉｎｇ Ｒｕｎｗａｙ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｄａｔａ ｏｆ Ｗ ｉｎｄ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
ＬＩＵ Ｌｕ ，ＣＨ ＯＮＧ Ｘｉａｏｌｅｉ ，ＹＡＯ Ｈ ａｉｄｏｎｇ ，ＳＨ Ｉ Ｘｉｎｇａｎｇ （１．Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ａｉｒ Ｆｏｒｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００３８，
空 军 工 程 大 学 学 报 （自然 科 学 版 ）
２０１６年 ４月
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＩＲ ＦＯＲＣＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴＩＯＮ）
Ｖｏ１．１７ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１６
利 用 风 向风 速 观 测 数 据 的 跑 道 方 向确 定 方 法
刘 路 ， 种 小 雷 ， 姚 海 东。， 石 鑫 刚
（１．空 军 工 程 大 学 航 空 航 天 工 程 学 院 ，西 安 ，７１００３８； ２．中 国航 空 港 建 设 第 ３工 程 总 队 ，南 京 ，２１００００）
摘 要 为提 高机 场 跑道 方 向确 定 方法 的准确 性 ，针对 传 统风保 障 率计算 方 法 中基 于风 向风 速 统 计分段 数据 绘制 风玫 瑰 图所存 在 的误 差 ，提 出直 接利 用风 向风 速观 测数 据 对跑 道所 承 受的侧 风 值 进行 计 算 ，通 过 与机场 跑道 所允 许 的最大 侧风 值 比较 ，统计 满足 要求 的风 向风速 观 测数 据 ，最 终确定 最优 跑道 方 向和 风保 障率 的 改进 方 法 。通 过 ＭＡＴＬＡＢ编程 建 立 改进 后 风保 障 率数 值 计算模 型 ，可直 接利 用风 向风 速观 测 数据 ，确定 最优 跑道 方 向；然 后利用 改进 后数 值模 型计 算特 定跑 道 方 向下 风保 障率 值 ，并 与传 统 跑 道 方 向确 定 方 法 及 其他 数值 模 拟 方 法计 算 结果 进 行 对 比，进 一 步验证 了改进 后 的跑道 方 向确定 方法 的准 确性 和可 靠性 。 关键词 机场 规 划设 计 ；跑 道方 向；风 保 障率 ；风 向风速 观测 数据 ＤＯＩ １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—３５１６．２０１６．０２．００６ 中 图分类 号 Ｖ３５１．１１ 文献标 志码 Ａ 文章编 号 １００９—３５１６（２０１６）０２—００２６—０５
收 稿 日期 ：２０１５—０６—２６ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 （５１２０８５０７） 作 者 简 介 ：刘 路 （１９９１一 ），男 ，河 南 南 阳人 ，硕 士 生 ，主 要 从 事 机 场 规 划 设 计 研 究 ．Ｅ—ｍａｉｌ：ｋｇｄｌｉｕｌｕ＠ １６３．ｔｏｍ
引 用 格 式 ：刘 路 ，种 小 霍 ，姚 海 东 ，等 ．利 用 风 向 风 速 观 测 数 据 的 跑 道 方 向确 定 方 法 【Ｊ ．空 军 Ｉ 程 大 学 学 报 ：自然 科 学 版 ，２０１６，１７（２）：２６—
Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ａｉｒｐｏｒｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＮＯ．３ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００００，Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙｏｆ ｃｏｎｆｉｒｍ ｉｎｇｒｕｎｗａｙ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄ ｏｎ ｕｓａｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｅｌｉｍ ｉｎａｔｅ ｔｈｅｅｒｒｏｒｓ ｔｈａｔ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｒｏｓｅ ａｃ— ｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｗｉｎｄ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ａ ｎｅｗ ｍ ｏｄｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｗｉｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａ— ｔａ ｉｓ ｕｓｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔ ｓｕｆｆｅｒｅｄ ｂｙ ｒｕｎｗａｙ ａｎｄ ｏｐｔｉｍａｌ ｒｕｎｗａｙ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｃｏｍ ｐａｒｉｎｇ ｗｉｎｄ ｄａｔａ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔａｎｄ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍ ｂｅｒ ｔｈａｔ ｍ ｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ．Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅｌ ｂｙ Ｍ ＡＴＬＡＢ ｐｒｏｇｒａｍ ｌａｎｇｕａｇｅ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ பைடு நூலகம்ａｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｒｍ ｒｕｎｗ ａｙ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｙ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｕｓａｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｕｎｗ ａｙ Ｏ— ｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｉＳ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍｅｔｈｏｄａｎｄ ｃｏｍ ｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｍ ｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｎｕ— ｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ。ｔｈｅｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉＳ ａｓｃｅｒｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａ ｉｒｐｏｒｔ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ；Ｒｕｎｗａｙ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ；Ｕ ｓａｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ；Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ｗｉｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
Ｍ ｏｄｉｆｉｅｄ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｏｎｆｉｒｍ ｉｎｇ Ｒｕｎｗａｙ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｄａｔａ ｏｆ Ｗ ｉｎｄ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
ＬＩＵ Ｌｕ ，ＣＨ ＯＮＧ Ｘｉａｏｌｅｉ ，ＹＡＯ Ｈ ａｉｄｏｎｇ ，ＳＨ Ｉ Ｘｉｎｇａｎｇ （１．Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ａｉｒ Ｆｏｒｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００３８，