首都機場跑道地面風特性淺析

朱靜威 鐘威

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720185

摘要：地面風是指能夠代表跑道接地地帶10m高度上的平均風向、風速以及風向和風速的重大變化。飛機的起飛、著陸以及起降方向的選擇都需要考慮地面風的影響。首都機場擁有三條跑道，縱橫范圍廣，地面風以及風場情況存在異同。了解每一個點風在不同季節、不同風向以及不同風速范圍下的一些變化規律，對于管控風對飛行的影響有一定意義。所以，筆者通過對比每一個探測點的數據，了解首都機場風場情況和每一個點之間風數據的差異。

關鍵詞：首都機場；地面風；特性

一、首都機場跑道地面風傳感器分布情況以及相對位置關系

北京首都機場跑道走向為南北走向，氣象自動觀測系統含9套探測地面風數據的傳感器，分別安裝在北京首都機場的三條跑道的兩頭及中間。如下圖所示，從左往右分別為西跑道、東跑道以及T3跑道，傳感器安裝位置西跑道南頭稱36L（下同）、西跑道中間稱MID1（下同）、西跑道北頭稱18R（下同）、東跑道南頭稱36R（下同）、東跑道中間稱MID2（下同）、東跑道北頭稱18L（下同）、T3跑道南頭稱01（下同）、T3跑道中間稱MID3（下同）以及T3跑道北頭稱19（下同）。

首都機場跑道示意圖

從首都機場跑道示意圖不難看出，0119跑道和36R18L跑道幾乎平行，每一個探測點也基本在同一個橫向上，而36L18R跑道則相對與以上兩條跑道更偏北一些。并且由于環境的影響，不難看出跑道西側相對于東側的地形環境更負責一些。

二、風數據統計和對比的原理

首都機場自動氣象觀測系統探測的地面風數據豐富多樣，本文采用每一分鐘風向風速的瞬時值對三年的數據進行統計和對比。

為了更加細致的考慮風向風速對飛行的影響。同時也將風數據按指定的風速范圍、指定的風向范圍以及頂風和側風的情況進行統計和分析。

統計方法為將每個點的風分解到延跑道方向和垂直跑道方向，延跑道方向的風稱之為頂風，垂直跑道的風稱之為側風。速度被分解成頂風和側風之后，頂風的正號表示北風，負號表示南風；側風的正號表示東風，負號表示西風。

某一時刻的風速度為v方向為α對飛機起飛的作用等同于Vy將風分解到延跑道方向的風和垂直跑道的風Vx的作用。延跑道的風叫頂風，垂直跑道的風叫側風。

Vy=V*cos（α）

Vx=V*sin（α）

備份點的風，風速為v′風向為，同樣將其分解

v′y = v′*cos（）

v′x = v′*sin（）

三、數據統計結果

（一）首都機場地面風盛行風向

通過按北風（0°到45°和315°到360°）、東風（45°到135°）、南風（135°到225°）和西風（225°到315°）的統計結果，可以發現首都機場9個位置地面風的風向基本以北風為主，占40%左右，其次是東風和南風分別占20%以上，西風僅占15%左右。

（二）首都機場地面風盛行風速

通過按風速<=3m/s、3m/s到10m/s、10m/s到20m/s以及20m/s以上的風速范圍的統計結果，可以發現首都機場9個位置地面風的風速基本在3m/s以下，其中36L18R跑道和0119跑道風別都占到了70～80%，而36R18L跑道也占到50%左右。并且10m/s以下的風基本都占每個點的99%以上，說明大風的情況不多。

（三）首都機場基準觀測點和備份觀測點的風速對比情況

通過統計每年的月平均風速變化規律，發現01點和36R點的風速月平均變化規律一致且呈現一個春冬兩季平均風速比夏秋兩季的平均風速偏大的規律。同時在每月的平均對比中，發現36R點的月平均風速比01點的月平均風速大1m/s左右。同時也與第2點中，36R18L風速在3m/s以下的比例要比其他兩條跑道低相符合。

（四）首都機場不同位置在不同風向條件下的對比情況

通過按北風、東風、南風和西風對9個探測位置中兩兩相鄰的進行對比分析。發現每一個探測位置與相鄰位置之間的相關性都比較高，都在90%以上，同時也呈現出在西風的時候相關性偏低的規律，個別相關性偏低至76%。這也符合首都機場西邊地形環境復雜的特點。

（五）首都機場不同位置在不同風速條件下的對比情況

通過按風速<=3m/s、3m/s到10m/s、10m/s到20m/s以及20m/s以上的風速范圍對9個探測位置中兩兩相鄰的進行對比分析。發現風速越小兩兩相關性越強，風速越大兩兩相關性越弱，同時風速在3m/s以下的條件下，相關性大于整體的相關性。

四、分析與結論

首都機場受地形和氣候環境的影響盛行北風，在西風的時候9個探測點之間的差異比其他風向情況要大，當然風速越大彼此之間的差異也越大。在不同風向和風速的條件下，相關性也顯而易見。因此，想要了解兩兩之間的相關性的程度，可以根據當時的風向情況和風速情況疊加考慮，即可大致判斷兩個點的風的相關性情況。