Chuong 5 thiet ke hinh hoc he thong san duong san bay pdf (new 2009)

Máy bay, còn được gọi theo âm HánViệt là phi cơ (飛機) hay cách gọi dân dã là tàu bay, là phương tiện bay hiện đại, cao cấp, ngày nay đóng vai trò không thể thiếu trong kinh tế và đặc biệt trong quân sự. Máy bay dân dụng là phương tiện chuyên chở chính của ngành giao thông vận tải Hàng không dân dụng, và trong quân sự máy bay chiến đấu tạo thành quân chủng Không quân. Trong quân sự và kinh tế dân dụng máy bay có vai trò ngày càng quan trọng: trong giao thông vận tải hàng không dân dụng lượng hành khách và hàng hoá chuyên chở bằng máy bay chiếm tỷ trọng rất lớn và ngày càng lớn vì ưu thế nhanh chóng và an toàn của loại hình giao thông vận tải này. Máy bay là phương tiện vận tải hiện đại đòi hỏi các đảm bảo kỹ thuật rất khắt khe do các tai nạn máy bay thường gây thiệt hại rất lớn về nhân mạng và tài sản. Tuy vậy, giao thông vận tải hàng không vẫn là loại hình có độ an toàn cực cao, xác suất rủi ro cực thấp nếu so sánh với các loại hình giao thông vận tải khác. Cho đến hiện nay công nghiệp chế tạo máy bay là ngành công nghiệp mũi nhọn – công nghệ cao chỉ có các cường quốc kinh tế trên thế giới mới thực hiện được và là ngành định hướng công nghệ cho các ngành công nghiệp khác. Hiện nay quốc gia chế tạo máy bay cả dân dụng và quân dụng đứng đầu thế giới là Hoa Kỳ, sau đó đến Pháp và các nước công nghiệp hàng đầu châu Âu, Nga... Máy bay là loại khí cụ bay nặng hơn không khí, bay được là nhờ lực nâng khí động lực học. Thuật ngữ máy bay thì thường được hiểu là loại có cánh nâng cố định, nhưng cũng có thể hiểu là bao gồm cả loại máy bay trực thăng (xem phân loại khí cụ bay).

CHƯƠNG 5

THIẾT KẾ HÌNH HỌC HỆ THỐNG SÂN ðƯỜNG

M.ENG NGUYỄN TRỌNG HIỆP

HIGHWAY AND AIRFIELD ENGINEERING SECTION, CIVIL DEPARTMENT,

UNIVERSITY OF TRANSPORTS AND COMMUNICATION

HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN

• ICAO ðƯA RA HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN ANNEX 14 ÁP DỤNG CHO CÁC NƯỚC

• FAA CÓ HỆ THỐNG AC 150-5300 ðỂ

THIẾT KẾ SÂN BAY ÁP DỤNG CHO

TOÀN LIÊN BANG

• VIỆT NAM HIỆN NAY ðANG NGHIÊN

CỨU BIÊN SOẠN TIÊU CHUẨN SÂN

BAY DÂN DỤNG VIỆT NAM (DỰA TRÊN

CƠ SỞ ANNEX 14-2004)

PHÂN CẤP SÂN BAY

Cục hàng không liên bang Mỹ (FAA)

Nhóm máy bay thiết kế

Chiều cao ñuôi máy bay

Sải cánh của máy bay, ft

Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế (ICAO)

Mã số sân

bay

Chiều dài ñường băng tham chiếu, m

Mã chữ sân

bay

Sải cánh của máy bay, m

Chiều rộng càng chính*, m chiếu, m

ðƯỜNG BĂNG

Chiều dài

• ICAO: hiệu chỉnh chiều dài cơ bản của

ñường băng theo ñộ cao, nhiệt ñộ, ñộ dốc dọc.

• FAA: sử dụng AC 150-5325 ñể tính toán chiều dài ñường băng.

• Sử dụng các toán ñồ do NSX cung cấp

(FAA kiến nghị)

Mặt cắt ngang ñiển hình của ñường băng

Khoảng cách giữa hai ñường băng song song

Các hoạt ñộng VFR ñồng thời

Tất cả các loại máy bay 700

Các hoạt ñộng IFR ñồng thời

Các hoạt ñộng cách ly 2,500

Các hoạt ñộng cách ly 2,500

Các hoạt ñộng khởi hành bằng rada 2,500

Các hoạt ñộng khởi hành không có rada 3,500

Các hoạt ñộng ñến phụ thuộc 3,000

Các hoạt ñộng ñến ñộc lập 4,300

Khoảng cách giữa các ñường băng song song, m (ft)

ðộ dốc dọc

ICAO QUY ðỊNH:

- ðộ dốc dọc bằng thương của ñộ chênh ñộ cao giữa ñiểm cao nhất và ñiểm thấpnhất dọc theo tim ñường băng và chiều dài ñường băng ðộ dốc dọc không ñượcvượt quá các chỉ số sau:

+ 1% ñối với mã số là 3 hoặc 4; và

+ 2% ñối với mã số là 1 hoặc 2;

- Dọc theo ñường băng, không có phần nào của ñường băng có ñộ dốc dọc vượtquá:

+ 1.25% ñối với mã số cảng hàng không là 4, trừ ñoạn phần tư thứ nhất vàñoạn phần tư cuối cùng của chiều dài ñường băng, ñộ dốc dọc không nên vượtquá 0.8%;

+ 1.5% ñối với mã số cảng hàng không là 3, trừ ñoạn phần tư thứ nhất vàñoạn phần tư cuối cùng của chiều dài ñường băng, ñộ dốc dọc không nên vượtquá 0.8%; và

+ 2% ñối với mã số cảng hàng không là 1 hoặc 2;

Trắc dọc ñường băng

+ 0.4% / 30 m (bán kính nhỏ nhất của ñộ cong là 7,500 m) khi mã số là 1 hoặc 2;

Khoảng cách giữa các ñiểm ñổi dốc

ICAO QUY ðỊNH:

- Dọc theo ñường băng cần tránh các bề mặt lượn sóng hay các vị trí ñổi dốc lớngần nhau Khoảng cách giữa các giao ñiểm của hai ñường cong liên tiếp khôngnên nhỏ hơn giá trị lớn hơn trong hai trường hợp sau (a hoặc b):

a tổng các giá trị tuyệt ñối của các ñộ dốc tương ứng (của các ñoạn dốc tạo nênhai ñiểm ñổi dốc liên tiếp) nhân với các giá trị sau ñây:

30,000 m ñối với mã số cảng hàng không là 4;

15,000 m ñối với mã số cảng hàng không là 3;

5,000 m ñối với mã số cảng hàng không là 1 hoặc 2;

b 45 m

Khoảng cách giữa 2 ñiểm ñổi dốc trên trắc dọc ñường băng

Ví dụ minh họa:

Khoảng cách D ñối với ñường băng có mã số là 3 tối thiểu là:

15,000 (|x-y| + |y-z|) m

|x-y| là giá trị tuyệt ñối của x-y

|y-z| là giá trị tuyệt ñối của y-z

Giả sử rằng:

x = + 0.01

y = -0.005

z = +0.005Thì:

|x-y| = 0.015

|y-z| = 0.01Vậy theo các ñặc ñiểm ñó, giá trị tối thiểu D là:

Dmin = 15,000 (0.015 + 0.01) = 375 m > 45 m

+ một ñiểm bất kỳ cao 2 m trên ñường băng ñến tất cả các ñiểm cao 2 m trên ñường băng khác với khoảng cách tối thiểu bằng một nửa chiều dài ñườngbăng ñối với cảng hàng không có mã chữ là B;

+ một ñiểm bất kỳ cao 1.5 m trên ñường băng ñến tất cả các ñiểm cao 1.5 m trên ñường băng khác với khoảng cách tối thiểu bằng một nửa chiều dài ñườngbăng ñối với cảng hàng không có mã chữ là A;

Tầm nhìn ñường băng giao nhau

ðộ dốc ngang (transverse slope)

ICAO quy ñịnh:

- ðể tăng nhanh ñộ thoát nước, nếu có thể, bề mặt ñường băng nên có dạng

vồng lên ðộ dốc ngang tốt nhất nên là:

+ 1.5% khi cảng hàng không có mã chữ là C, D, E hoặc F; và

+ 2% khi cảng hàng không có mã chữ là A hoặc B;

nhưng trong bất kỳ trường hợp nào cũng không nên vượt quá 1.5% hoặc 2% (tương ứng với mã chữ), khi áp dụng, cũng không nên nhỏ hơn 1% ngoại trừ tạicác vị trí ñường băng hoặc ñường lăn giao nhau, nơi có thể cần ñộ dốc phẳnghơn ðối với bề mặt dạng khum (hai mái), ñộ dốc ngang trên mỗi phía ñối xứngqua tim Trên các ñường băng ướt có gió ngang, vấn ñề trượt do thoát nước kémcần ñược quan tâm hơn

- ðộ dốc ngang, về căn bản, nên giống nhau suốt ñường băng ngoại trừ tại vị trígiao cắt với ñường băng khác hoặc ñường lăn Các vị trí này nên có mặt chuyểntiếp êm thuận và có tính ñến giải pháp thoát nước cần thiết

Lề ñường băng (runway shoulder)

GIỚI THIỆU CHUNG

- Các ñường băng của cảng hàng không có mã chữ là D hoặc E, và ñường băng

có chiều rộng nhỏ hơn 60 m phải có lề

- ðường băng có mã chữ là F phải có lề

- Lề của ñường băng hoặc dải hãm nên ñược chuẩn bị hoặc xây dựng ñể làmgiảm rủi ro cho máy bay chạy chệch ñường băng hoặc dải hãm (Còn tránh choviệc ñá hoặc các vật thể bị hút vào bụng của ñộng cơ turbine)

- Trong một số trường hợp, sức chịu tải của nền ñất tự nhiên trong dải bay có thể

ñủ lớn, thì không cần sự chuẩn bị ñặc biệt nhằm ñáp ứng các yêu cầu ñối với lề Khi cần có sự chuẩn bị ñặc biệt, phương pháp ñược sử dụng sẽ phụ thuộc vàoñiều kiện ñất tại chỗ và số lượng máy bay mà ñường băng dự ñịnh phục vụ Cácthí nghiệm về ñất sẽ giúp quyết ñịnh phương pháp tốt nhất ñể cải thiện (nghĩa làthoát nước, cố kết, san phẳng, hoặc mặt ñường mỏng)

Lề ñường băng (runway shoulder)

CHIỀU RỘNG LỀ ðƯỜNG BĂNG

Lề ñường băng bố trí ñối xứng hai bên ñường băng sao cho tổng chiều rộng ñường băng và các lề của nó không nhỏ hơn:

- 60 m nếu ñường băng có mã chữ D hoặc E

- 75 m nếu ñường băng có mã chữ F

ðỘ DỐC LỀ ðƯỜNG BĂNG

Bề mặt của lề tiếp giáp với ñường băng nên bố trí cùng mức với bề mặt ñườngbăng và ñộ dốc ngang của nó không nên vượt quá 2.5%

CƯỜNG ðỘ LỀ ðƯỜNG BĂNG

Lề ñường cất hạ cánh cần ñược xử lý hoặc xây dựng sao cho có thể chịu ñượctải trọng của máy bay khi lăn ra ngoài phạm vi ñường cất hạ cánh mà không gây

ra hỏng hóc về cấu trúc của máy bay và các phương tiên khác hoạt ñộng trên lề

DẢI BAY (RUNWAY STRIP)

Khái niệm và Chiều dài

60 m ñối với cảng hàng không mã số là 2, 3, hoặc 4;

60 m ñối với cảng hàng không mã số là 1 và ñường băng có thiết bị (khí tài);

30 m ñối với cảng hàng không mã số là 1 và ñường băng là không có thiếtbị

Chiều rộng

- Một dải bay chứa ñường băng tiếp cận chính xác, nếu có thể, mở rộng ra ở bêncạnh một khoảng cách ít nhất là:

150 m ñối với cảng hàng không có mã số là 3 hoặc 4; và

75 m ñối với cảng hàng không có mã số là 1 hoặc 2;

trên mỗi phía của tim ñường băng và ñộ mở rộng này suốt chiều dài dải bay

- Một dải bay chứa ñường băng tiếp cận không chính xác nên ñược mở rộng rabên cạnh một khoảng cách ít nhất là:

150 m ñối với cảng hàng không có mã số là 3 hoặc 4; và

75 m ñối với cảng hàng không có mã số là 1 hoặc 2;

trên mỗi phía của tim ñường băng và ñộ mở rộng này suốt chiều dài dải bay

- Một dải bay chứa ñường băng không có thiết bị nên ñược mở rộng ra về mỗiphía của tim ñường băng suốt chiều dài dải bay một khoảng cách tối thiểu là:

75 m ñối với cảng hàng không có mã số là 3 hoặc 4;

40 m ñối với cảng hàng không có mã số là 2; và

30 m ñối với cảng hàng không có mã số là 1;

Các ñối tượng trên dải bay

- Một vật thể, khác với thiết bị hay lắp ñặt cho mục ñích ñiều khiển không lưu, xuấthiện trên một dải bay có thể gây nguy hiểm cho các máy bay nên ñược lưu ý nhưmột chướng ngại vật và nên ñược loại bỏ, càng xa càng tốt Bất cứ thiết bị hay lắpñặt theo yêu cầu cho mục ñích ñiều khiển bay mà chúng phải ñược ñặt trên dảibay nên giảm ñến mức tối thiểu có thể về khối lượng và chiều cao, ñược thiết kế

dễ vỡ và ñược ñóng khung, và ñược ñặt ở vị trí giảm rủi ro cho máy bay ñến mứcthấp nhất

- Các vật thể có ñịnh, ngoài các thiết bị hỗ trợ bay bằng mắt cần thiết cho mụcñích ñiều khiển bay, bị nghiêm cấm trên một dải bay:

a trong phạm vi 77.5 m từ tim ñường băng có trang bị hạ cánh chính xác cấp I, II hoặc III khi có mã chữ là F; hoặc

b trong phạm vi 60 m từ tim ñường băng ñối với ñường băng tiếp cận chính xácloại I, II, hoặc III, có mã số là 3 hoặc 4; hoặc

c trong phạm vi 45 từ tim ñường băng của ñường băng tiếp cận chính xác loại I,

có mã số là 1 hoặc 2;

- Các thiết bị hộ trợ bay bằng mắt, phải ñược ñặt trên một phần của dải bay, nên

có khối lượng và chiều cao nhỏ nhất có thể, ñược thiết kế dễ vỡ và ñóng khung,

và ñặt ở vị trí làm giảm tối thiểu rủi ro cho máy bay Không vật thể di ñộng nàoñược phép hoạt ñộng trên phần này của dải bay trong suốt quá trình sử dụng

ñường băng cho hoạt ñộng hạ cánh và cất cánh

- Trong khu vực dải bay bên cạnh ñường băng, nên ñưa ra các giới hạn ñể ngăncản bánh máy bay, khi lún vào trong ñât,

Quy hoạch dải bay

- Phần dải bay có chứa ñường băng có thiết bị trong một phạm vi tối thiểu:

75 m ñối với cảng hàng không mã số là 3 hoặc 4; và

40 m ñối với cảng hàng không mã số là 1 hoặc 2;

từ tim ñường băng và phần mở rộng của nó nên là một khu vực ñược san phẳngcho trường hợp máy bay mà ñường băng dự ñịnh phục vụ, chạy chệch khỏi

- Phần dải bay chứa ñường băng không có thiết bị trong phạm vi tối thiểu:

75 m ñối với cảng hàng không mã số là 3 hoặc 4;

40 m ñối với cảng hàng không mã số là 2; và

30 m ñối với cảng hàng không mã số là 1;

từ tim ñường băng và phần mở rộng của nó nên là một khu vực ñược san phẳngcho trường hợp máy bay, mà ñường băng dự ñịnh phục vụ, chạy chệch khỏi

ñường băng

- Bề mặt của phần dải bay tiếp giáp với ñường băng, lề hoặc dải hãm ngang bằngvới bề mặt ñường băng, lề hoặc dải hãm

- Phần của dải bay tối thiểu 30 m trước ngưỡng nên ñược cấu tạo ñể chống lại sự

ăn mòn của khí nóng nhằm bảo vệ cho máy bay hạ cánh khỏi sự nguy hiểm khimép ñường băng bị lộ ra

Thay ñổi ñộ dốc dọc

- Sự thay ñổi ñộ dốc dọc trên dải bay ñã ñược san phẳng nên ñược thiết kế êmthuận nhất có thể và tránh sự chuyển tiếp ñột ngột hoặc ñộ dốc ngược chiều quálớn

- ðể ñáp ứng cho các máy bay thức thiện các hoạt ñộng tiếp cận ñồng thời và tựñộng hạ cánh (không xét ñến ñiều kiện thời tiết), nên tránh sự thay ñổi ñộ dốc

trước ngưỡng của ñường băng tiếp cận chính xác hoặc hạn chế ở mức tối thiểucủa phần giải bay trong phạm vi ít nhất 30 m về mỗi bên của tim ñường băng Lý

do là vì các máy bay này ñược trang bị thiết bị ño cao bằng radio ñể ño ñộ cao, vàkhi máy bay ở trên phần ñịa hình ngay trước ngưỡng, thiết bị này sẽ bắt ñầu cungcấp thông tinh cho hệ thống lái tự ñộng Khi sự thay ñổi ñộ dốc trên phần này làkhông tránh khỏi, thì ñộ thay ñổi giữa hai ñoạn dốc liên tiếp không nên vượt quá

tỷ lệ 2% / 30 m

ðộ dốc ngang

- ðộ dốc ngang trên dải bay ñược san phẳng ñể tránh ñọng nước trên bề mặtnhưng không nên vượt quá:

2.5% ñối với cảng hàng không mã số là 3 hoặc 4; và

3% ñối với cảng hàng không mã số là 1 hoặc 2;

trừ trường hợp ñể thoát nước tốt trong phạm vi 3 m ñầu tiên ngoài mép ñườngbăng, lề hoặc dải hãm nên có ñộ dốc âm theo hướng từ ñường băng ra, và ñộdốc này có thể lấy bằng 5%

- ðộ dốc ngang của bất kỳ phần nào của dải bay ngoài khu vực ñược san phẳngkhông ñược lớn hơn ñộ dốc lên 5% theo hướng từ ñường băng ra

Sức chịu tải

- Phần dải bay có chứa (bao gồm) ñường băng có thiết bị, trong giới hạn tối thiểu:

75 m ñối với cảng hàng không mã số là 3 hoặc 4; và

40 m ñối với cảng hàng không mã số là 2 hoặc 2;

tính từ tim ñường băng và phần kéo dài của nó phải ñược xử lý hoặc xây dựngsao cho khi các loại máy bay, mà ñường băng dự kiến phục vụ, lăn ra ngoài phạm

vi ñường băng ít bị nguy hiểm nhất do sự khác biệt về khả năng chịu tải trọng máybay của sân bay

- Phần dải bay có chứa (bao gồm) ñường băng không có thiết bị, trong giới hạntối thiểu:

75 m ñối với cảng hàng không mã số là 3 hoặc 4;

40 m ñối với cảng hàng không mã số là 2; và

30 m ñối với cảng hàng không mã số là 1;

tính từ tim ñường băng và phần kéo dài của nó phải ñược xử lý hoặc xây dựngsao cho khi các loại máy bay, mà ñường băng dự kiến phục vụ, lăn ra ngoài phạm

vi ñường băng ít bị nguy hiểm nhất do sự khác biệt về khả năng chịu tải trọng máybay của sân bay

BẢO HIỂM ðẦU (RUNWAY END SAFETY AREA)

Chiều dài và chiều rộng

Chiều dài

- Bảo hiểm ñầu ñường băng cần bố trí ở cuối dải bay, có chiều dài lớn

nhất có thể, nhưng không nhỏ hơn 90 m;

- Bảo hiểm ñầu ñường băng ở cuối dải bay tốt nhất tối thiểu là:

Các vật thể

- Một vật thể nằm trong bảo hiểm ñầu ñường băng có thể gây nguy hiểm ñối vớimáy bay ñược xem là một chướng ngại vật cần phải ñược loại bỏ bằng mọi cách Làm quang và san phẳng bảo hiểm ñầu ñường băng

- Bảo hiểm ñầu ñường băng cần phải làm quang và san phẳng ñảm bảo thuận lợiñối với máy bay sử dụng ñường băng khi lăn ra ngoài phạm vi ñường băng

ðộ dốc khu vực bảo hiểm ñầu ñường băng

- ðộ dốc khu vực bảo hiểm ñầu ñường băng phải ñảm bảo cho mọi phần của khuvực ñầu ñường băng không nhô lên quá mặt phẳng tiếp cận hạ cánh hoặc mặtphẳng tích lũy ñộ cao khi cất cánh

ðộ dốc dọc

- ðộ dốc dọc vùng bảo hiểm ñầu ñường băng không ñược vượt quá ñộ dốc xuống5% Sự thay ñổi của ñộ dốc dọc cần êm thuận và tránh những chuyển tiếp ñột

ngột hay những ñộ dốc ngược chiều quá lớn

- ðể ñáp ứng cho các máy bay thức thiện các hoạt ñộng tiếp cận ñồng thời và tựñộng hạ cánh (không xét ñến ñiều kiện thời tiết), nên tránh sự thay ñổi ñộ dốc

trước ngưỡng của ñường băng tiếp cận chính xác hoặc hạn chế ở mức tối thiểucủa phần giải bay trong phạm vi tối thiểu 60 m chiều rộng và 300 m chiều dài

trước ngưỡng ñường băng tiếp cận chính xác Lý do là vì các máy bay này ñượctrang bị thiết bị ño cao bằng radio ñể ño ñộ cao, và khi máy bay ở trên phần ñịahình ngay trước ngưỡng, thiết bị này sẽ bắt ñầu cung cấp thông tinh cho hệ thốnglái tự ñộng Khi sự thay ñổi ñộ dốc trên phần này là không tránh khỏi, thì ñộ thayñổi giữa hai ñoạn dốc liên tiếp không nên vượt quá tỷ lệ 2% / 30 m

ðộ dốc ngang (transverse slopes)

- ðộ dốc ngang của vùng bảo hiểm ñầu không ñược lớn hơn ñộ xuống quy ñịnh là 5% Chuyển tiếp giữa các cao ñộ phải êm thuận nhất có thể

DẢI HÃM (STOPWAY)

mà dải hãm tiếp giáp, trừ những trường hợp khi:

a dải hãm không nhất thiết bị ràng buộc bởi ñiều kiện hạn chế ñoạn phần tư thứnhất và cuối cùng không lớn hơn 0.8%

b ở chỗ tiếp giáp giữa dải hãm với ñường cất hạ cánh và dọc theo dải hãm, giá trịthay ñổi ñộ dốc có thể bằng 0.3%/30 m (bán kính tối thiểu của ñường cong bằng10,000 m) khi mã số là 3 hoặc 4

DẢI QUANG (CLEARWAY)

- Dải quang phải ñược bắt ñầu từ cuối ñoạn chạy ñà công bố (TORA).

- Chiều dài dải quang:

Chiều dài dải quang không ñược lớn hơn 1/2 chiều dài chạy ñà công bố (TORA).

- Chiều rộng dải quang:

Dải quang phải có chiều rộng ít nhất 75 m về mỗi phía tim ñường cất hạ cánh kéo dài.

- ðộ dốc trên dải quang

khu vực dải quang không ñược nhô lên khỏi mặt phẳng có ñộ dốc 1.25% Giới hạn của mặt phẳng ñó là ñường nằm ngang:

a vuông góc với mặt phẳng ñứng ñi qua tim ñường cất hạ cánh; và

b ñi qua một ñiểm nằm trên tim ñường cất hạ cánh ở cuối ñoạn tương ứng với

cự ly chạy ñà công bố.

- Các vật thể trên dải quang

Khuyến cáo: công trình bố trí trên dải bay, có thể gây mất an toàn cho các máy bay ở trên không, phải ñược dời ñi.

ðƯỜNG LĂN (TAXIWAY)

Chú ý: nếu cuối ñường băng không có ñường lăn thì phải thiết kế sân quay ñểmáy bay có thể quay ñầu.

Mã chữ Khoảng cách tối thiểu

C

máy bay có khoảng cách giữa tâm các càng chính và càng mũi < 18 m 4.5 m nếu ñường lăn dùng cho các máy bay có khoảng cách giữa tâm các càng chính và càng mũi ≥ 18 m