歷史沿革
事實上,環形跑道的想法並不新鮮,在航空業之初,就有了環形跑道的概念。1919年,一個環形跑道第一次出現在報紙上,該軌道構造在一棟大樓之上,而沒有阻隔下面街道的陽光和空氣。
1957年,H. Tempest爵士設計了圓形跑道,以解決當時機場占地過大、成本較高的問題。1964年,通用汽車在沙漠試驗場測試環形跑道的性能,幫助飛行員更好地適應新的跑道情況。然後環形跑道成本過高、技術要求高、需要設計相應的空中交通管制程式,概念研究逐漸停滯。
直到2011年,歐盟開啟“環形跑道”項目研究,並得出了可行性研究成果。
2015年7月,歐盟公布了“環形跑道”項目的研究結果,結果表明,採用環形跑道的機場能夠改變航空運輸方式,縮短飛行時間,節約燃油,提升機場效率。
建設背景
在項目研究之初,歐盟曾提出這樣的假設,至2050年,全球空中運輸將爆炸性增長,而機場承載力和運營情況將成為航空運輸發展的瓶頸。因此,急需一種新的航空方式,能夠在提高交通管制效率、適應更多的天氣條件、容量更大。
而環形跑道正是為了改進大型樞紐機場而建造的。為了評估環形跑道的能力,項目組選取了樞紐機場法國巴黎戴高樂機場最為忙碌的一天——2011年7月1日當天的機場運行情況作為對比項。根據調度程式輸出結果分析,當環形跑道的交通需求與戴高樂機場相同時,它能夠很好地實現交通運行。當交通需求增長到1.5倍時,會出現少於15分鐘的延遲,而這個延遲可以通過調整航班計畫來緩解。
設計參數
該環形跑道半徑1.5-2.5千米,跑道為傾斜面設計,考慮到離心力與傾斜面安全性設計,跑道的寬度為400米。根據分析,多架飛機可同時在長約10千米的跑道上運營。
起降模式
環形跑道的主要優勢是能夠適應不同的天氣條件,研發團隊根據風力的變化,設計了三種不同情況下的運營模式。
第一種是低風模式,這種情況下環形跑道的任何部位任何方向都可以使用。
第二種是大風模式,類似於兩條平行跑道,飛機為了避免側風的影響,可以沿著與風向平行的方向起降。
第三種是風向轉變模式,飛機起降可以隨風向而移動。
根據這三種模式,“環形跑道”項目團隊認為,相比於直線跑道,新概念將會縮短10%起降路徑。新模式促進了更加持續的運營,不用總是依賴於風向,而總的土地使用也將比傳統機場小。
市場前景
相比普通機場跑道,環形跑道的噪音會產生在各個方向上。因此若要建造環形跑道機場,則必須遠離人口高密集地區。
從成本分析,環形跑道機場的建造成本將是傳統機場的1.1-1.6倍,不過考慮到其有效提升機場運營、節約土地等優勢,最長40年可收回預期投資成本。
此外,相比較傳統機場,環形跑道對於飛行操作和技術要求更高。此外,環形跑道的自由飛行模式也給空中交通管制帶來了更大的挑戰,對於通信、導航、監控技術也提出了新的要求。
由此可見,就目前航空技術水平來說,環形跑道設計走向現實還需要時日,但是它先進的設計思路和技術需求為大勢所趨,其發展前景較為可觀。