Bài tập lớn QUY HOẠCH CẢNG HÀNG KHÔNG bộ môn ĐƯỜNG ô tô sân BAY

BTL QUY HOẠCH CẢNG HÀNG KHÔNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ SÂN BAY BÀI TẬP LỚN QUY HOẠCH SÂN BAY CẢNG HÀNG KHÔNG SỐ LIỆU BAN ĐẦU Bình đồ khu vực tỷ lệ 1 25 000 Các yếu tố về môi trường tự thu thập Các đặc tính của máy bay Tra tài liệu Các số liệu khác như sau Loại máy bay Loại động cơ Số lần cất hạ cánh dự báo Nhiệt độ tính toán tại sân bay (oc) B 777 300 TYPICAL 98K ENG 1563 33oc B747 200B CF6 50E2ENG 3637 B757 200 RB211 535E4 ENG 3606 Số liệu về tần suất và hướng gió Ghi chú Loại máy bay thiết kế chí.

BÀI TẬP LỚN

QUY HOẠCH SÂN BAY & CẢNG HÀNG KHÔNG

- Các đặc tính của máy bay : Tra tài liệu

- Các số liệu khác như sau:

dự báo

Nhiệt độ tính toántại sân bay (oc)

2 Xác định tĩnh không của sân bay và các vùng lân cận ứng với cấp hạng sân baytheo ICAO, kiểm tra trên bình đồ, xác định cao độ sân bay

3 Tính toán chiều dài đường băng của sân bay theo ICAO

4 Xác định hướng của đường băng

5 Xác đinh các thông số hình học của hệ thong sân đường của sân bay theo ICAO

Bản vẽ:

1 Bố trí tổng thể sân bay trên bình đồ

2 Đường băng: trắc dọc, trắc ngang đại diện

3 Đường lăn: trắc dọc, trắc ngang đại diện

 CHƯƠNG I :XÁC ĐỊNH QUY MÔ CẤP HẠNG CỦA CẢNG HÀNG

KHÔNG

I XÁC ĐỊNH MÃ CHUẨN CẢNG HÀNG KHÔNG – SÂN BAY

Theo tiêu chuẩn ICAO, cấp cảng hàng không được xác định thông qua 2 chỉ số là:

mã số và mã chữ Được quy định như bảng sau:

Theo sải cánh: Chiều dài sải cánh của máy bay boeing B777-300

WS = 60.93 m là lớn nhất trong 3 máy bay

Tra bảng trên xác định được cấp sân bay có mã chữ là E

 Tính toán chiều dài đường băng tối thiểu cho trường hợp Cất cánh:

Căn cứ vào toán đồ Mục 3.3.7 “Boeing 777-200/300, Airplane Characteristics for Airport Planning, October 2004” với:

 Điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn T=15C

 Điện kiện gió: lặng gió

 Cao độ sân bay là 0 m so với mực nước biển trung bình (MSL)

 Độ dốc dọc của đường CHC: id = 0%

 Tải trọng cất cánh lớn nhất: Max take off weight = 297560 kg

Tra toán đồ, ta có: Lmin_cc ≈ 10463 ft ≈ 3189m

 Tính toán chiều dài đường băng tối thiểu cho trường hợp hạ cánh:

Căn cứ vào toán đồ Mục 3.4.5 “Boeing 777-200/300, Airplane Characteristics for Airport Planning, October 2004” với:

 Điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn T=15C

 Điện kiện gió: lặng gió

 Cao độ sân bay là 0 m so với mực nước biển trung bình (MSL)

 Độ dốc dọc của đường CHC: id = 0%

Tải trọng hạ cánh lớn nhất : Max Landing weight = 237682 kg

 Căn cứ theo bảng xác định cấp cảng hàng không của ICAO ta xác định được

mã số của sân bay là : 4

Kết luận:

- Cảng hàng không có cấp theo tiêu chuẩn của ICAO là : 4E

- Máy bay chính thiết kế là máy bay B 777-300:

Bảng các thông số chủ yếu của máy bay boeing 777-300:

 CHƯƠNG II : TÍNH SỐ LƯỢNG VÀ HƯỚNG ĐƯỜNG BĂNG

I XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG ĐƯỜNG BĂNG

Số dải bay cần thiết đợc xác định dựa vào lu lợng máy bay trong ngày:

 Nếu lưu lượng < 45 chuyến/ngày: cần một dải bay

 Nếu lưu lượng > 45 chuyến/ngày: cần hai dải bay

Lưu lượng máy bay được tính theo công thức:

Trong đó: SLCHCDB – số lần cất hạ cánh dự báo

Vậy số dải bay cần thiết là: 1 dải

II XÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG BĂNG VÀ HỆ SỐ SỬ DỤNG ĐƯỜNG BĂNG

Loại máy bay thiết kế: boeing 777-300

Điều kiện gió thu thập từ các trạm quan trắc gió khu vực thiết ké cảng hàng không

1 Số liệu về tần suất gió trong năm:

2 Xác định chiều dài dự tính của đường cất hạ cánh :

Theo quy định của ICAO : Tốc độ gió ngang lớn nhất cho phép theo tiêu chuẩn ( Wc ) phụ thuộc vào chiều dài CHC của máy bay

SSW SW

WSW W

WNW

NW

NNW

0 5

10

1~4 5~6 7~10 11~12 13~15 16~26 27~28 29~31 32~20 8

4, Chọn sơ bộ hướng đường băng :

Góc phương vị α của đường CHC ứng với

157˚30’ ~ 337˚30’ 32˚29’ ~ 212˚29’ 50˚45’ ~ 230˚45’ 117˚21’ ~ 297˚21’ 22˚30’ ~ 202˚30’

N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW

NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW

NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW

VÞ TrÝ 2 VÞ TrÝ 3

VÞ TrÝ 4 VÞ TrÝ 5

5, Xác định góc giữa hướng gió và đường băng

Hướng gió Vị trí 1 Góc α hợp giữa hướng gió và đường CHC ứng vớiVị trí 2 Vị trí 3 Vị trí 4 Vị trí 5

h-Lập bảng tổng hợp:

7 Lập bảng tính hệ số sử dụng theo các vị trí

Căn cứ vào:

- Số liệu về điều kiện gió tại khu vực thiết kế cảng hàng không

- Căn cứ vào tốc độ gió lớn nhất cho phép ở các hướng theo tiêu chuẩn của ICAO

Lập bảng tính hệ số sử dụng đường CHC tương ứng với các phương án bố trí đường CHC khác nhau với điều kiện sử dụng đường CHC là:

Tốc độ gió thực tế ≤ Tốc độ gió lớn nhất cho phép Vmax

Kết quả tính toán trình bày trong các bảng bên dưới :

Vị trí 1

Vị trí 2

Vị trí 3

Vị trí 4

 CHƯƠNG III : XÁC ĐỊNH TĨNH KHÔNG SÂN BAY – CAO ĐỘ

SÂN BAY TRÊN BÌNH ĐỒ

1.Xác định tĩnh không sân bay theo ICAO

Kích thước các bề mặt ảo do ICAO quy định trong Annex 14 được tóm tắt trong 2 bảng sau:

(Trong quá trình cất cánh, tính theo m) Takeoff Runways

Reference code NumberSurface and Dim ensions 1 2 3 or 4

TAKEOFF CLIMB

Length of inner edge(C 60 80 180 Distance from runway end 30 60 60 Divergence 10:1 10:1 8:1 Final width 380 580 1200 1800b

Length 1600 2500 15000 Slope 20:1 25:1 50:1

(Trong quá trình hạ cánh, tính theo m) APPROACH RUNWAYS

Runway Classification Precision

approach

Category

Noninstrument Nonprecision Approach I IIorIII

Reference code number 1 2 3 4 1,2 3 4 1,2 3,4 3,4

CONICO

Slope 20:1 20:1 20:1 20:1 20:1 20:1 20:1 20:1 20:1 20:1 Height 35 55 75 100 60 75 100 60

100 100

INNER HOIZONTAL

Height 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45

Radius 2000 2500 4000 4000 3500 4000 4000 3500 4000 4000

INNER APPROACH

Width 90 120 120

Distance from threshold 60 60 60

Length 900 900 900

Slope 40:1 50:1 50:1

APPROACH

Length of inner edge 60 80 150 150 150 300 300 150 300

Divergence 10:1 10:1 10:1 10:1 6.7:1 6.7:1 6.7:1 6.7:1 6.7:1 6.7:1

Fist section

Length 1600 2500 3000 3000 25000 3000 3000 3000 3000 3000

Slope 20:1 25:1 30:1 40:1 30:1 50 :1 50:1 40:1 50:1 50:1

Horizontal section

Length 8400a 8400a 8400a 8400a

Total length 1500 1500 1500 1500 1500

TRANSITIONAL

Slope 5:1 5:1 7:1 7:1 5:1 7:1 7:1 7:1 7:1 7:1

INNER TRANSITIONAL

Slope 2.5:1 3:1 3:1

Các bề mặt ảo theo ICAO.

Đối với sân bay cụ thể này, kích thước và độ dốc của bề mặt các chướng ngại vật giới hạn của đường băng trong quá trình tiếp cận dựa theo quy định trong Annex 14 của ICAO, được xác định ở trường hợp tiếp cận chính xác với mã tham chiếu sân bay là 4 :

 Khoảng cách từ ngưỡng đường băng: 60m

 Độ phân kỳ theo trục đường băng mỗi cạnh: 6.7:1

 Khu vực đầu tiên :

 Kích thước và độ dốc bề mặt các chướng ngại vật giới hạn của đường băng trong

quá trình cất cánh với mã tham chiếu sân bay là 4

- Chiều dài của mép trong: 120 m

- Khoảng cách từ ngưỡng :1800

- Góc mở mỗi bên :10o

- Độ dốc: 30:1

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHIỀU DÀI ĐƯỜNG BĂNG CẦN

THIẾT CHO MÁY BAY THIẾT KẾ TẠI ĐIỀU KIỆN SÂN BAY

I XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỂ TÍNH CHIỀU DÀI ĐƯỜNG CHC:

1.Xác định cao độ sân bay :

Việc xác định cao độ sân bay phụ thuộc vào điểm đặt sân bay Vị trí này được lựachọn dựa theo nhiều yếu tố khác nhau: điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, giaothông, hệ thống quy hoạch chung khu vực, điều kiện kinh tế,… Để lựa chọn vị trí thíchhợp ta có thể căn cứ vào bình đồ, bản đồ quy hoạch khu vực để lựa chọn sơ bộ các vị trísân bay sau đó tiến hành khảo sát khu vực về các mặt cần thiết rồi so sánh chọn phương

án tốt nhất Ở phần thiết kế này chủ yếu là hiểu rỏ về cách chọn yếu tố hình học, bố trímặt bằng sân bay, cấp hạng sân bay nên ta chọn vị trí sân bay tổng thể mà bỏ qua cácbước khảo sát tỉ mỉ.và căn cứ vào bình đồ chọn cao độ sân bay H=850m

II TÍNH CHIỀU DI ĐƯỜNG BĂNG THEO TIÊU CHUẨN ICAO

ttt: là nhiệt độ trung bình ngày lớn nhất của tháng nóng nhất trong năm

t0tt: là nhiệt độ ở điều kiện khí quyển tiêu chuẩn tại độ cao sân bay:

id: Độ dốc dọc ảnh hưởng của đường cất hạ cánh.

Chọn độ dốc ảnh hưởng của đường cất hạ cánh là: id = 0.5% thì:

Lcc = 104631.1931.2351.0005 =15420 ft =4700m

Chiều dài đường cất hạ cánh cần thiết cho quá trình hạ cánh ở điều kiện khí

quyển tiêu chuẩn của một loại máy bay B777-300 được tra trong Cataloge máy baylà:

Lhc = 7000 ft ≈ 2133,6m

Các hệ số hiệu chỉnh Kh= 1.215 Vậy, chiều dài đường cất hạ cánh cần thiếttrong quá trình hạ cánh của máy bay B777-300 sẽ là:

Lhc = 7000x1,1938351 ft = 2545,4(m)

 Xác định chiều dài của đường cất hạ cánh

Chiều dài đường cất hạ cánh của 1 loại máy bay là chiều dài lớn hơn của các chiều dài cất cánh và chiều dài hạ cánh

L= max{Lcc,Lhc}L= max(4700; 2545,4) = 4700 mChọn chiều dài đường cất hạ cánh L = 4700 m

CHƯƠNG V: THIẾT KẾ,BỐ TRÍ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

CẢNG HÀNG KHÔNG TRÊN MẶT BẰNG CHI TIẾT

1 Xác định đặc trưng hình học của dải bay:

a Theo tiêu chuẩn thiết kế sân bay của ICAO:

 Bề rộng đường cất hạ cánh theo cấp của sân bay:

* 60m với sân bay có mã số 2, 3, 4

* 60m với sân bay có mã số 1 có thiết bị hạ cánh

* 30m với sân bay có mã 1 không có thiết bị hạ cánh

 Dải bảo hiểm đầu: Chiều dài  90m, bảo hiểm đầu đường băng ở cuối dải bay càng dài càng tốt nhưng tối thiểu là

 240 m khi mã số là 3 hay 4

 120 m khi mã số là 1 hoặc 2

- Chiều rộng  2 lần chiều rộng đường CHC, khuyến nghị bằng chiều rộng dải

bay liền kề

 Những đối tượng trên dải bay

- Nếu công trình nằm trên dải bay có thể uy hiếp an toàn bay thì xem nó như chướng ngại vật và phải di chuyển càng xa càng tốt

- Trên dải bay không cho tồn tại bất kỳ công trình cố định nào ngoài các trangthiết bị nhìn bằng mắt cần thiết cho mục đích dẫn đường hàng không và thoả mãn các yêu cầu về độ gãy an toàn

 Trong phạm vi 77,5 m kể từ tim đường băng có trang thiết bị hạ cánh chính xác CAT I,II hoặc III khi mã số là 4 và mã chữ là F

 Trong phạm vi 60 m kể từ tim của đường băng có trang thiết bị hạ cánh chính xác CAT I,II, hay III khi mã số là 3 hoặc 4

 Trong phạm vi 45 m kể từ tim của đường băng có trang thiết bị hạ cánh chính xác CAT I khi mã số là 1 hoặc 2

 Độ dốc trên dải bay

- Độ dốc dọc của dải bay thiết kế không vượt quá :

 1,5% khi mã số là 4

 1,75 khi mã số là 3;

 2% khi mã số là 1 hoặc 2

Trừ trường hợp để thoát nước nhanh trong phạm vi 3m đầu tiên ngoài mép đường băng, lề hoặc dải hảm phanh đầu phải có độ dốc âm theo hướng từ đường băng ra,độ dốc này có thể lấy bằng 5%

=>Theo tính toán ở phần II xác định được cấp cảng hàng không: 4E

Tra bảng đối với cấp cảnh hàng không 4E và trường hợp sân bay có thiết bị hạ cánh

 Dải bảo hiểm đầu: 240 m

Như vậy: Đăc trưng hình học của dải bay được lựa chọn (theo tiêu chuẩn ICAO và tra Cataloge của loại máy bay B777-300)

 Bề rộng đường CHC: 45 m

 Chiều rộng lề đường CHC: 7.5 m

 Chiều rộng dải bay: 300 m

 Dải hãm phanh : 60 m

 Dải bảo hiểm đầu: 250 m

2 Thiết kế đường lăn bon, ke và chỗ đỗ của máy bay:

a Đường lăn bon, ke:

Các đường lăn bon theo chức năng có 3 loại:

*Đường lăn chính (các đường dẫn chính)

* Đường lăn tắt (đường nối liên kết)

* Đường lăn phụ (đường phụ)

Tính toán đường cong và bán kính của đường lăn:

Tra Cataloge của loại máy bay B 777-300

Bề mặt của đường lăn:

- Không được để bề mặt đường lăn hỏng đến mức làm hư hại kết cấu tàu bay

- Phải xây dựng bề mặt đường lăn có ma sát tốt cả khi bị ướt

- Máy bay vận tải và quân sự có thể thóat khỏi các đường băng ở tốc độ khoảng 60đến 65 km/h trên các mặt đường ướt và khô một cách thoải mái và an tòan

- Yếu tố lớn nhất ảnh hưởng đến bán kính rẽ là tốc độ, không phải góc rẽ hay tiện nghi(sự thoải mái) của hành khách

- Ở gần đường lăn có liên quan (chỗ nối), đoạn dẫn vào hơi mở rộng rồi từ từ thu lạiđến chiều rộng thông thường của đường lăn Đoạn vào được mở rộng tạo cho phi côngchiều rộng lớn hơn khi sử dụng đường lăn tắt.

- Góc rẽ tổng nằm trong khoảng từ 30 đến 45 độ có thể được cân nhắc xem xét để thỏamãn các yếu tố Góc rẽ nhỏ tích hợp hơn do chiều dài đường cong được giảm xuống,tầm nhìn được cải thiện, và giảm sự tập trung là một phần yêu cầu cho các phi công

- Mối quan hệ giữa bán kính và tốc độ được biểu diễn thông qua biểu thức sau

- Chiều dài của đoạn cong chuyển tiếp có thể tính gần đúng theo biểu thức sau:

Trong đó

V: là vận tốc, tính theo ft/s;

C: tính được thông qua thực nghiệm, khoảng 1.3

- Cần phải có một đoạn giảm tốc cho một máy bay sau khi nó rời đường băng Người

ta đề nghị cự ly này dựa trên gia tốc giảm trung bình là 3.3 ft/s2 Điều này chỉ áp dụngcho máy bay vận tải Cho đến khi nhiều thí nghiệm đạt được với loại hoạt động này, cự

ly dừng nên được đo từ mép (edge) của đường băng

2 2

15

V R

f



3 1 2

V L CR



TOÁN ĐỒ TRA R1, R2 VÀ L1

- Vị trí của các đường lăn tắt phụ thuộc chủ yếu vào thành phần máy bay, tốc độ tiếpcận và tốc độ tiếp đất, điểm tiếp đất (touchdown), tốc độ thoát, gia tốc hãm, đại lượngphụ thuộc lần lượt vào tình trạng bề mặt mặt đường, nghĩa là khô hay ướt, và số lượnglối thoát (đường lăn tắt)

- Quá trình hạ cánh có thể được mô tả như sau Máy bay vượt qua ngưỡng đường băng

lực đẩy ngược hoặc lực hãm bánh hoặc kết hợp của cả hai hình thức trên được sử dụng

để làm giảm tốc độ tiến về phía trước của máy bay đến vận tốc thoát (khỏi đườngbăng) Theo các quan sát cơ bản, gia tốc hãm trung bình của một máy bay vận tải trênđường băng là khoảng 5 ft/s2

- Theo phương pháp đã được đơn giản hóa, một máy bay được giả thiết chạm đất ởvận tốc bằng 1.3 lần tốc độ mất cân bằng và trọng lượng tương ứng là 85% trọnglượng hạ cánh lớn nhất theo cấu tạo Thay cho việc tính toán khoảng cách từ ngưỡngđến điểm tiếp đất, cự ly tiếp đất được giả thiết là một giá trị không đổi cho các loạimáy bay nào đó Các giá trị tiêu biểu (điển hình) này nằm trong khoảng từ 500 đến1,500 ft từ ngưỡng đường băng

- Cự ly này được cộng với cự ly giảm tốc đến tốc độ thoát khỏi đường băng Mối quan

hệ này có thể tính gần đúng theo biểu thức sau:

Trong đó:

D là cự ly từ ngưỡng đường băng đến các lối thoát (đường lăn tắt)

Dtd là khoảng cách từ ngưỡng đường băng đến điểm máy bay chạm đất

De là khoảng cách từ điểm tiếp đất đến lối thoát

- Tổng thời gian chiếm giữ đường băng của một máy bay có thể tính gần đúng theophương pháp sau Thời gian chiếm giữ đường băng được chia thành bốn phần:

(1) thời gian bay từ ngưỡng đến điểm tiếp đất của càng chính,

(2) thời gian cần thiết để càng mũi tiếp xúc với mặt đường sau khi càng chính đãtiếp xúc,

(3) thời gian cần thiết để đạt đến vận tốc thoát (khỏi đường băng) tính từ khicàng mũi tiếp xúc với mặt đường và áp dụng các biện pháp hãm phanh, và

(4) thời gian cần thiết để máy bay rẽ vào đường lăn và giải phóng đường băng(clear runway)

- Đối với thành phần thứ nhất, có thể giả thiết rằng tốc độ tiếp đất nhỏ hơn tốc độ vượtngưỡng từ 5 đến 8 kn Gia tốc hãm trong không khí là khoảng 2.5 ft/s2 Thành phầnthứ hai là khoảng 3s, và thành phần thứ 3 phụ thuộc vào tốc độ thoát Thời gian để đi

2

td e e

ra khỏi đường băng sẽ là khoảng 10s (thành phần thứ tư) Vì vậy tổng thời gian chiếmdụng đường băng tính bằng s (giây) có thể tính gần đúng theo biểu thức sau:

Trong đó:

Ri = thời gian chiếm dụng đường băng, s

Vot = tốc độ vượt ngưỡng, ft/s

Vtd = tốc độ tiếp đất, ft/s

Ve = tốc độ thoát, ft/s

t = thời gian để đi (rẽ) ra khỏi đường băng sau khi đạt đến tốc độ thoát, s

a1 = gia tốc hãm trung bình trong không khí, ft/s2

a2 = gia tốc hãm trung bình trên mặt đất, ft/s2

Tính toán bố trí chi tiết đường lăn thoát nhanh

65 km/h đối với mã số là 1 hoặc 2

+ Bán kính phần mở bụng của chỗ rẽ vào đường lăn cao tốc phải đủ cho mởrộng đường lăn và dễ nhận biết kịp thời lối vào và chỗ rẽ ra đường lăn

+ Đường lăn cao tốc phải chứa một đoạn thẳng trong phần rẽ ra đủ để máy bay

từ đường cất hạ cánh ra có thể dừng lại hoàn toàn, không chiếm chỗ của bất kỳ đườnglăn cắt qua nào khác

+Góc giao nhau của đường lăn cao tốc với đường cất hạ cánh không lớn hơn 45