蘭州中川機場激光測風雷達選址分析

文/明焱

蘭州中川機場地處隴中黃土高原地區(qū)，秦王川盆地之中，其周圍特殊的地形和氣候造成了機場周圍的風具有明顯的地域性，具有風場變化多，變化快的特點，導致低空風場變化頻發(fā)、航班起降不安全的現(xiàn)狀。

機場現(xiàn)有風場探測設(shè)備主要有1套C波段多普勒雷達系統(tǒng)和1套自動氣象觀測系統(tǒng)。C波段多普勒雷達僅對降水粒子有良好的探測效果，而對晴空下的風場探測效果有限。同時由于現(xiàn)有自動氣象觀測系統(tǒng)風傳感器探測設(shè)備布局的局限性，目前無法對跑道外圍及延長線起降區(qū)走廊內(nèi)的三維風場做到有效探測，而這一區(qū)域內(nèi)的低空風場變化對起飛和降落的低空飛行器有著極大的安全威脅。

因此現(xiàn)有風場探測設(shè)備相對有限，無法客觀、有效的探測機場周圍低空風場變化情況，導致氣象部門很難對低空風場變化做出及時、準確的預報，無法為航班正常起降提供強有力的保障。而激光測風雷達對晴空下的風場變化有著有效、客觀的預警效果，彌補了現(xiàn)有氣象探測手段的不足，同時可以與現(xiàn)有多普勒雷達結(jié)合，實施全天時、全天候的風場探測。

1 選址原則

考慮到選址受到眾多制約因素，包括征用土地、機場地形、擬選場址與跑道的相對位置關(guān)系、周圍環(huán)境因素、設(shè)備運行、維護因素、電力和通信線路配套設(shè)施等，本次選址遵循以下幾個原則：

（1）擬建激光測風雷達為現(xiàn)有跑道服務(wù)，同時盡量兼顧規(guī)劃的西2跑道；

（2）探測距離與角度最大程度覆蓋飛行器起降區(qū)域。即激光掃描頭至飛機下降過程（從3海里到落地點）的下滑道之間盡可能不要有遮擋物；

（3）能夠通視現(xiàn)跑道并兼顧規(guī)劃的西2跑道，場址應(yīng)設(shè)置在跑道側(cè)方；

（4）結(jié)合風切變檢測與算法的相關(guān)建議；

（5）場址應(yīng)盡量遠離高大建筑物、大樹、山坡等遮蔽物，盡可能遠離強電場、磁場物體，例如高壓線、變電站、其他發(fā)射天線等；

（6） 激光測風雷達的掃描頭及雷達附屬設(shè)施不應(yīng)穿透ILS系統(tǒng)的基本ILS評價面；

（7）符合地方政府和機場總體規(guī)劃的要求；

（8）場址的工程水文地質(zhì)、可利用的公用設(shè)施較好，以節(jié)約投資；

（9）有利于臺站設(shè)備維護及檢修。

圖1：蘭州中川機場鳥瞰圖

圖2：擬選激光測風雷達站位置圖

2 選址方案

結(jié)合《蘭州中川國際機場總體規(guī)劃（2016年版）》（審定稿）以及《蘭州中川國際機場三期擴建項目預可行性研究報告》，本次將機場附近不同區(qū)域進行比較，初步確定選址區(qū)域分為機場航站區(qū)內(nèi)較高建筑物區(qū)域（圖1甲區(qū)域），跑道東側(cè)現(xiàn)飛行區(qū)內(nèi)（圖1乙區(qū)域），現(xiàn)跑道西側(cè)、平行滑行道東側(cè)區(qū)域（圖1丙區(qū)域）以及現(xiàn)飛行區(qū)站坪北側(cè)區(qū)域（圖1丁區(qū)域已考慮2030年站坪向北擴建的因素）。四個區(qū)域的分塊圖見圖1。

2.1 機場航站區(qū)內(nèi)較高建筑物區(qū)域

經(jīng)計算分析并結(jié)合機場范圍內(nèi)建/構(gòu)筑物的產(chǎn)權(quán)歸屬、建筑物的高度、位置（與跑道的相對關(guān)系）、周圍環(huán)境因素以及小區(qū)規(guī)劃等方面因素，初步確定該區(qū)域內(nèi)無可利用場址。

2.2 跑道東側(cè)現(xiàn)飛行區(qū)內(nèi)

若將場址設(shè)置在現(xiàn)跑道東側(cè)、現(xiàn)巡場路西側(cè)、靠近跑道中部的區(qū)域，雖然該位置較為理想，但機場三期擴建完成后（預估激光測風雷達建成后3～4年時間），該場址將被聯(lián)絡(luò)道、平行滑行道以及跑道包圍，聯(lián)絡(luò)道、平行滑行道及跑道上的飛機由于距離該場址較近，將會對該部雷達產(chǎn)生遮蔽。為了避免遮蔽，需要在此區(qū)域?qū)⒓す鉁y風雷達架高至少10m以上，并且該區(qū)域內(nèi)塔體必須易折。由于該場址距離現(xiàn)跑道及機場三期新建的平行滑行道較近，且激光測風雷達設(shè)備整體較重、架設(shè)高度較高，考慮飛行安全，排除此區(qū)域。

該區(qū)域內(nèi)靠近跑道北部、南部的區(qū)域與上述中部區(qū)域類似，故排除該區(qū)域。

2.3 現(xiàn)跑道西側(cè)、平行滑行道東側(cè)區(qū)域

若將場址設(shè)置在該區(qū)域，情況類似圖中乙區(qū)域。考慮飛行安全，排除該區(qū)域。

2.4 現(xiàn)飛行區(qū)站坪北側(cè)區(qū)域

結(jié)合蘭州中川機場本期（2030年）總平面圖，該區(qū)域僅在本期站坪北側(cè)有可選空間，本期站坪南側(cè)基本無空間可利用。初步確定場址位于現(xiàn)跑道西側(cè)，距離跑道中心線350m，自現(xiàn)跑道北端頭內(nèi)撤750m處。

該場址至現(xiàn)跑道、規(guī)劃西2跑道北端延長線3海里處，按照2°角（實際下滑角為3°）測算均可通視，并且對現(xiàn)跑道、規(guī)劃西2跑道北下滑臺3海里以內(nèi)的水平覆蓋范圍均可通視。

該場址至現(xiàn)跑道、規(guī)劃西2跑道南端延長線3海里處，按照2°角（實際下滑角為3°）測算最近站坪處的飛機對此將產(chǎn)生遮蔽，結(jié)合該場址距最近站坪處的距離以及站坪上的飛機高度，本次將激光測風雷達架高10m以上即可滿足通視要求。

該場址對規(guī)劃西2跑道南下滑臺3海里以內(nèi)的水平覆蓋范圍通視。

該場址對現(xiàn)跑道南下滑臺3海里以內(nèi)的水平覆蓋范圍通視（按照2°角測算T1、T2航站樓未對該處激光測風雷達形成遮擋）。

另外，該場址不在現(xiàn)南、北航向信標天線中心前向±10°、距離航向信標天線3000m的區(qū)域內(nèi)。

結(jié)合蘭州中川機場本期（2030年）總平面圖，同時適當預留一定余量，本次將該處激光測風雷達架高15m。經(jīng)復核計算，架高后的激光測風雷達及其附屬設(shè)施（如避雷針等）均不超凈空。經(jīng)過以上分析，將該場址作為激光測風雷達推薦場址。

3 結(jié)論

蘭州中川機場報告的因低空風場變化從而影響正常起降的航班次數(shù)逐年增多，甘肅空管分局氣象臺通過對機場附近低空風場變化的長期統(tǒng)計和研究，對其成因有了初步的結(jié)論。通過激光測風雷達的建設(shè)，增強了氣象設(shè)施設(shè)備的探測和預警能力，為進出港航班提供必要的預警信息，減少因氣象探測數(shù)據(jù)匱乏帶來的隱患，提升航空氣象服務(wù)品質(zhì)。