飞机场为什么一般都是平的?有坡度不是更好吗?
因为这不但不省钱,还浪费钱。
题主设想的坡道是“起飞时下坡,降落时上坡”,利用飞机的势能来加/减速,从而“减少发动机、燃油和刹车等的损耗”。
有坡度的机场,世界上最危险的机场
一般机场跑道会保证在3公里的长度内高低差控制在30米之内(1%)。
但有时候受条件限制,跑道还真就只能沿山脉走向做成斜坡。比如号称世界上最危险机场的尼泊尔卢克拉机场。这条位于海拔2845米、24号跑道尽头是悬崖,反过来06号跑道尽头就是喜玛拉雅山。
长527米的跑道有11.7度的倾角,而且还起起伏伏,相当恐怖。
这种机场专门有个名字,叫Altiport[1]。目前Altiport机场列举如下:
机场 | 国家 |
---|---|
阿尔普迪埃机场 | 法国 |
库尔舍瓦勒国际机场 | 法国 |
科利尔机场 | 法国 |
拉赫兹耶尔机场 | 法国 |
La Motte-Chalancon机场 | 法国 |
梅杰夫(Megève)机场 | 法国 |
梅里贝尔机场 | 法国 |
佩拉古德(Peyragudes)机场 | 法国 |
蒂涅(Tignes)机场 | 法国 |
Valloire机场 | 法国 |
Ua Pou机场 | 法国 |
科罗岛机场 | 斐济 |
卢克拉机场 | 尼泊尔 |
大部分都是在法国的各个滑雪场附近。比如位于阿尔卑斯山中部滑雪胜地的库尔舍瓦勒机场,坡度达到了18.5度。
飞行方向、效率和成本
为什么其它机场不这样建呢?
首先想到的,就是这样飞机就只能沿一个方向起飞着陆了。
现在的机场跑道一般都是两头双向起降的,一条跑道就变成了两条跑道,有两个跑道号码,因为飞机起降两个阶段都需要逆风,无坡度设计就能根据风向来选择使用哪个方向的跑道起降。这也是机场建设时要按常年风向来确定跑道方向的原因。
如果按题主的想法,那么起飞和降落的方向就定死了,这对于那些风向经常变化的机场来说,飞机就可能顺风起飞降落,会造成升力不足,浪费了燃料不说,还更容易造成危险。
如果为了避免风向选择的因素而再造一条反向坡度的跑道,那多出来的费用谁来出。。。这种不提高效率为了给航司省一点点燃油反倒增加机场大量维护成本的事儿,一般没有谁会批的。
飞行安全与平衡跑道长度
但更重要的,是不安全。
熟悉飞机的同学都听过“决断速度”这个词,也就是V1,一旦飞机的速度高于V1后,就意味着在跑道长度内飞机已经无法刹停了,这个时候无论如何(即使单发熄火)也都只有硬着头皮起飞了。
机型不同,V1的数值也不尽相同,一般在300-350千米/时。比如说在V1前出现发动机失效,那么机长就可以减速中断起飞,一般到V1会用掉60%的可用跑道长度,中断起飞用剩下的40%。但如果这时正好是在下坡,那么下坡的加速会影响飞机的减速,就需要更长的跑道来刹车,否则到了跑道尽头就冲出去了。
所以按照FAA的要求,在计算V1、V2等数值时,跑道坡度要被考虑在内。比如下图中紫色的部分。
航母甲板
说到坡度,其实大家更熟悉的反倒是“上坡起飞降落”的航母甲板。
由于受航母的长度限制,战斗机没有足够的跑道长度来加速到起飞速度,如果是跑道尽头没有翘起的坡度(当然弹射器更重要)飞机将会在跑道的尽头处于失速状态, 这时坡道将有效增加飞机起飞的安全性,并保证在颠簸的船上起飞的飞机指向的是天空。
从另外一个角度来说,当起飞重量一定时,增加跑道终点的坡度能有效减少需要的跑道长度。下表是当跑道终点坡度从0增加至9度时,各类飞机机轮离地时所需的跑道长度减少的百分比[2]。
所以在航母上,是用跑道的角度换长度。
但对于民航飞机来说,在跑道尽头增加坡度并不明智,因为民航飞机不需要像航母上的战斗机一样要去克服方向不确定性,而且当飞机爬坡时还会消减速度。哦,这种两头翘的U形跑道还会有积水等问题。另外,坡度要造多长呢?不同型号的飞机需要的长度都不太一样。
综上
增加坡度为飞机提供的加速度,完全可以用略长一点点的跑道长度来代替。但建造有坡度的跑道要比建造一条稍长的跑道要昂贵得多,维护成本也高得多。
所以,目前全世界的机场,只要不是迫不得已,都不会采用有坡度的跑道。