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浅谈民用机场跑道助航灯光系统的设计

发布时间2019-04-05 16:29:10人气:

近年来,国际和国内掀起一股机场项目的投资建设浪潮,一些民航系统外的设计单位也有机会参与到机场建设项目的各个阶段。结合笔者近期参与的一个境外机场项目的实际情况,介绍在机场项目设计中须注意的关键点之一,机场跑道助航灯光系统。


机场跑道助航灯光系统是保障飞机飞行安全的重要目视助航设备,在飞机进近和着陆过程中起着关键作用。在夜间或雾天等能见度较低的自然条件下,助航灯正常与否直接关系到飞机起降的安全,是现代化的民用机场维持运行的前提条件之一,其布置形式,世界各国因使用习惯不同,稍有所异。国际民用航空组织(ICAO)为了促进各成员国对所开放的国际飞机场上的目视助航设施趋于标准化,颁布了一系列国际通用标准。其中供机场设计单位使用的主要标准有《机场设计手册》(Doc9157号文件),《机场规划手册》(Doc9184号文件)和ICAO附件14。中国民航局(CAAC)颁布了一系列的标准,因CAAC为ICAO的组织成员,由其出版的标准本质上与ICAO的标准是一致的,在此不一一赘述。


助航灯光

助航灯光系统由进近灯光系统、目视进近坡度指示系统、跑道灯光系统、滑行道灯光系统和其他灯光系统组成。其繁简程度则根据飞机场的平面布置、飞行业务量、飞机场接收飞机的气象标准和配合使用的无线电导航设施的内容和精密程度等因素决定,此外还必须结合项目所在国的国情而定。以笔者所承担境外国际机场改扩建项目为例,该项目机场06/24号主跑道原长为2270m左右,扩建1090m,扩建后跑道总长度为3360m。根据资料,机场主跑道的助航灯光系统于2004年左右由一家英国公司负责进行了现代化的升级改造,06号为主降跑道,按I类精密进近跑道运行,24号为次降跑道,为非仪表跑道。跑道设置了PAPI灯,跑道边灯、跑道入口/末端灯。由于地形原因,06号和24号跑道均不设置进近灯光系统。从上述现状可看出该项目的跑道助航灯光系统配置属于相对比较简洁的类型,而且没有配置进近灯光系统,根据ICAO附件14的规定,对于I类精密进近跑道必须设置符合规定的I类进近灯光系统,从笔者掌握的资料来看如果在国内该跑道是不具备飞行条件的,可见各国对于ICAO的规范的执行是有一定的出入,所以对于境外的机场项目设计来说,所在国的实际情况很重要。笔者只是以此为引,说明境外项目的特殊性,下文将结合ICAO的规范,阐述跑道助航灯光的各组成部分。



图1跑道灯光系统示意(仅包含内端150m的进近灯光和跑道灯光)


进近灯光系统,安装在跑道的进近端,是从跑道向外延伸的一系列横排灯、闪光灯标或它们的组合,引导进近中的飞机对准跑道中线、机翼保持水平和估计接近跑道入口的距离。按照跑道准备接受飞机的能见度标准,安装不同类型的进近灯光系统,如低光强简易进近灯光系统用于非仪表跑道和仪表进近跑道;高光强精密进近灯光系统用于精密进近跑道。高光强精密进近灯光系统又可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。以带闪光灯标的高强度进近灯光系统配置为例,典型的配置包括247个常亮的灯标:包括绿色的跑道入口灯49个、红色的进近旁线灯9排54个和高强度的常亮白色灯144个,以及15个闪光灯标。这类配置可以用于各类精密进近跑道。布置原则见图1。图1跑道灯光系统示意(仅包含内端150m的进近灯光和跑道灯光)目视进近坡度指示系统是一组设于跑道旁,向飞行员用作显示飞机进近下滑角度是否适合的灯号,能帮助驾驶员在进近阶段中保持飞机正确地下滑在航道上。国际民用航空组织(ICAO)已批准的坡度灯有VASIS、T-VASIS。并正在向PAPI过渡。布置原则见图1。

跑道灯光系统,包括跑道的入口灯、末端灯、边灯、中线灯和接地地带灯。跑道中线灯和接地地带灯配合精密进近灯光系统类别而增设。布置原则见图1。

滑行道灯光系统,一般由滑行道边灯和中线灯组成。有时还设停止排灯和滑行位置等待灯。

其他灯光设备,飞机场一般还应设置飞机场灯标,陆地飞机场灯标为绿、白交替闪光;飞机场识别灯标的识别信号字母,按国际莫尔斯电码断续闪光。在障碍物上安装红色障碍灯,高大的烟囱或塔架,必要时用白色高光强闪光灯分层设置。


助航灯光供电

助航灯光的供电系统具有鲜明的特点。与其他行业的项目类比,笔者认为主要有下述三点:

(1)助航灯光的串联供电电路;

(2)助航灯光的高压供电方式;

(3)助航灯光的光强可调节性。

这是笔者概括的助航灯光供电系统的三大特别之处,也是民航系统外的设计单位可能在工作中容易忽视的地方。除此之外,助航灯光供电灯光系还须满足ICAO和CAAC相关规范和指导文件对于供电系统可靠性、远方监控的要求。


机场助航灯光供电系统的特点:

(1)助航灯光的串联供电电路

由于机场运营要求跑道灯光的光强必须一致和恒定,供电回路一般采用串联连接方式,串联回路内各灯之间流过的电流一样,各灯具发射的光强一致。重要的灯光系统可由两个串联回路隔灯供电。

(2)助航灯光的高压供电方式

由于机场跑道灯光供电距离长,如果采用低压供电既不合理、也不经济,所以一般采用5kV或其他等级的高电压供电方式。

(3)助航灯光的光强可调节性

为了适合不同能见度条件下运行,各串联供电回路都设置带恒流装置的调光器。不论负载如何变化,调光器输出的电流恒定不变。光强调节范围一般分为五级:即1%、3%、10%、30%和100%。

(4)供电可靠性

助航灯光供电的可靠性,是保证飞行安全的关键之一,机场助航灯光供电的等级为一级负荷中的特别重要负荷,一般应有两个独立电源,一旦主电源发生故障,转换到备用电源恢复供电,根据不同等级的灯光系统,有不同的转换时间要求,此外还应按最大需用功率设置柴油发电机组作为备用电源。

(5)远方监控

各助航灯光供电回路的启闭和光强调节都由飞机场指挥塔台进行遥控和监视。这种控制和监视也可在专用变电站内进行。

以笔者所承担境外国际机场改扩建项目为例,该项目助航灯光系统采用串联供电的方式。06/24跑道扩建部分新增助航灯光系统均匀分成两组,采用隔灯分组供电方式,由灯光开关站提供两路5kV独立的电源,这样,即使一路助航灯光电源发生故障,另一路助航灯光电源也能确保最基本的目视助航灯光系统供飞行器引航。原理见图2。



图2典型的助航灯光电缆回路示意图(5kV高压、串联回路、隔离变压器)


来源:中国设计师网




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