关于直升机场净空规定修订的探讨

邵　斌，　王观虎，　耿　昊，　袁俊山，　厉　东，　郭永强

(1.空军工程大学，陕西 西安 710038；2.北空后机场营房处，北京 100005；3.95832部队，湖北 广水 432700)



关于直升机场净空规定修订的探讨

邵斌1，王观虎1，耿昊1，袁俊山2，厉东1，郭永强3

(1.空军工程大学，陕西 西安 710038；2.北空后机场营房处，北京 100005；3.95832部队，湖北 广水 432700)

摘要：针对现行军用直升机场净空规定中存在的问题，结合直升机场净空评定及净空管理工作中遇到的技术难题，对直升机场净空区的组成及要求进行了详细分析研究。探讨了直升机各类起落航线及其对机场净空的要求，提出了直升机场升降带的概念，明确了升降带的范围及要求，增加了外水平面及其要求，并对直升机场端净空区和侧净空区障碍物限制面要求提出修改意见，完善了军用直升机场净空区组成和要求。为合理修订军用直升机场净空规定提供理论基础。

关键词：直升机场；机场净空；净空规定；升降带；端净空区；侧净空区

对于固定翼飞机使用的永备机场而言，机场净空区是为了保证飞行安全，沿着飞机起落航线周围设置的一个没有高障碍物的区域[1]；当机场净空区障碍物限制面被新增建筑物突破，将直接影响到机场的使用效率，危及飞行安全[2]。同样道理，对于旋翼直升机使用的直升机场，为了保证直升机的飞行训练安全，沿着直升机起落航线周围也需要规定一个没有高障碍物的区域，即直升机场净空区。对直升机场净空区范围内的障碍物所做出的限制，称之为直升机场净空规定，或直升机场净空规格、直升机场净空要求。目前，有关学者关于固定翼机场的净空研究较多[2-5]，而关于直升机场净空研究相对较少。2007年，杨鑫、蔡良才对直升机场净空区范围进行了分析研究，提出了增设升降带、修改净空区范围的建议[6]；2014年，空军工程大学郭永强、邵斌开展了舰载直升机驻屯机场建设关键技术研究，论文中对舰载直升机场净空要求开展了分析研究，并提出了基于AutoCAD的直升机场净空评定方法[4,7]。上述研究成果对本文具有十分重要的参考价值。

现行的军用直升机场建设标准(以下简称原标准)对直升机场等级及直升机场净空规格进行了较详细的规定，然而在直升机场建设及机场净空管理工作中，发现原标准所规定的净空区组成及障碍物限制面要求存在诸多问题：有些规定内容不合理，造成机场净空管理工作的不便；有些规定已不能满足飞行训练安全要求。因此，有必要对直升机场的净空规定进行详细分析研究。

1 原标准存在的问题

1.1 直升机场净空区组成不合理

1.1.1 需要增设升降带

原标准规定直升机场净空区组成为：“直升机场净空面自跑道方向场界端部开始，以26.6%的散开率向两侧散开，直至端净空面末端，侧净空面自跑道两侧的场界边缘开始起算。”在规定中，直升机场净空区由端净空区和侧净空区组成，只是给了“场界端部”和“场界边缘”的模糊概念，由于直升机场建设规模不同，场界尺寸很难一致，原标准对保证直升机起降的关键区域并没有做出明确的规定和要求，这显然是不合理的。

现行的军用和民用机场净空规定中，已经明确提出了升降带概念，并被认可和熟知。所谓升降带即飞机起飞降落的地带，是保证直升机起飞和降落滑跑安全的重要区域，该区域内不应有对飞机活动构成危险的物体存在，比其他区域对障碍物的限制更为重要。因此，根据直升机飞行训练特点，参照国内外有关机场净空要求，建议在直升机场净空要求中增加升降带。此时，端净空区从升降带端线开始，侧净空区从升降带边线和端净空区边线开始，这样由端净空区、侧净空区和升降带三部分组成的直升机场净空区才清晰、完整。

1.1.2 需要增设外水平面

原标准规定的直升机场净空区组成如图1所示，该净空区组成中缺少外水平面。究其原因是该标准在制定时主要参照的是民用直升机场净空要求[8]，民用直升机场主要考虑直升机的起飞和进近需要，而忽视了部队飞行训练中必须考虑本场的起落航线飞行安全。因此，需要对侧净空障碍物限制面作进一步规定要求，增设外水平面，从而保证直升机飞行训练安全[9-10]。

图1 直升机场净空区平面图

1.2 直升机场净空区范围及要求存在的问题

1.2.1 过渡面范围有缺失

由图1可见，过渡面的范围仅限于内水平面外边线以内。经过分析计算，锥形面外边线与端净空区第2段坡度边线相交处，锥形面外边线端点的高程为116.67 m，而相交处端净空边线上点的高程是100 m，错台16.67 m，表明二者之间缺少一个过渡面，图1未明确标示。

1.2.2 端净空规定不合理

原标准端净空区从跑道方向场界端开始，以26.6%散开率散开，直至端净空区末端。这是吸收了原固定翼机场端净空由跑道头两侧各150 m处以平面15°角扩展至2 km的做法[1]。目前，军用永备机场端净空规定的扩散率改为15%，民航直升机场端净空有关规定如下：目视进近/起飞爬升面宽度，白天扩散率为10%，夜间扩散率为15%；非精密进近扩散率为16%；对精密进近在直升机高出FATO(最终进近和起飞区)的规定高度一定范围内扩散率为25%，而到平行段的散开率为15%，端净空区宽度为10.8 km，长度为10 000 m，末端高度为150 m[8]。可见，原标准端净空所规定的26.6%散开率偏大，端净空区长度偏小，对平行段端净空区宽度也未明确。

1.2.3 内水平面高度规定不合理

原标准规定：规模最小、有人工道面起落坪、保障目视飞行的A级机场“宽0.3 km范围内为水平，障碍物限制面坡度为1/4”，计算得到内水平面的高度为75 m，不利于飞行高度为100 m的超低空起落航线飞行安全，也不利于复飞安全。另外，也不利于机场的发展和扩建，因为有人工跑道、保障仪表飞行的B级、C级机场内水平面高度均为50 m，如果直升机场由A级扩建为B级、C级，此时内水平面高度将无法满足要求，限制了直升机场发展。

1.2.4 侧净空区范围偏小

原标准中B级、C级直升机场侧净空距跑道中线一侧宽度分别只有2.0 km、2.5 km。根据直升机仪表大航线要求，侧净空区3.0 km附近的平飞高度为300 m，再考虑编队飞行需要，需要更宽的侧净空，很显然，原标准中侧净空区宽度不能保证飞行安全。因此侧净空区范围需要扩大，这样能够保证直升机仪表飞行安全，满足部队飞行训练需要。

2 直升机起落航线及其对机场净空要求

影响直升机场净空要求的主要因素与固定翼机场相似，主要有直升机起降性能、气象条件、导航设施设备以及直升机起落航线等，其中起落航线对机场净空的影响起到决定性作用[1]。直升机起落航线，是指直升机起飞和着陆的飞行轨迹。直升机场净空要求是根据有关的起落航线尺寸确定的，考虑到跑道两端起降安全，直升机场净空要求既要保证起飞安全，又要保证着陆安全，根据起飞和着陆最严格的要求确定。如果起落航线改变，则直升机场净空要求也相应改变。例如，在正常情况下，跑道两侧应保证能飞各种起落航线，因而对跑道两侧净空均有要求；如果跑道一侧受地形限制，规定直升机只沿跑道另一侧飞行。这时，对于不飞行的一侧净空要求可以大大降低，因此，起落航线对直升机场净空要求影响很大。虽然不同种类不同型号的直升机起落航线的具体尺寸规格有所差异，但组成基本相同，直升机起落航线通常分为正常起落航线、超低空起落航线、仪表大航线和直线进近(穿云)着陆航线等四类。

2.1正常起落航线

正常起落航线是直升机在昼间和夜间简单气象条件下，正常起飞着陆训练以及复飞后再次着陆训练用的航线。正常起落航线是由飞行员依靠眼睛观察跑道和“T字布”等地标来建立，平飞高度200 m。为保证飞行安全，沿航线左右0.5～1.0 km范围内障碍物应比航线低50～100 m(昼间简单气象条件为50m，夜间简单气象条件为100 m)，起飞爬升和进近着陆阶段飞机距离障碍物的安全高度取航线高度的一半，即△H=H/2。正常起落航线是直升机经常使用的起落航线，是基本航线，对净空要求最严。

2.2超低空起落航线

超低空起落航线是直升机在复杂气象条件下在云底下进行目视起飞着陆用的航线。超低空起落航线也是依靠飞行员凭肉眼观察跑道和“T字布”等地面标志来建立，平飞高度100 m，属于辅助性航线，其组成和要求与正常起落航线相似，整个航线上安全高度一般取△H=H/2。

2.3仪表大航线

仪表大航线是当机场净空条件比较好，直升机编队飞行或多机做穿云仪表着陆时，通常利用导航台按照大航线进行进近着陆飞行，简称大航线。大航线着陆飞行与正常起落航线飞行相似，平飞高度300 m。航线较规则，飞行状态变化小，飞行员操纵比较习惯，而且航线可以容纳数量较多的直升机进行仪表进近着陆飞行，是基本航线。由于其航线尺寸范围较正常起落航线大一些，对周围净空影响较大，对净空要求严。为保证飞行安全，沿航线左右两侧各0.5～1.0 km范围内的障碍物高度，应比航线低100～150 m(昼间简单气象条件为100 m，夜间简单和昼夜间复杂气象条件为150 m)，外侧与航线同高的障碍物，距离大航线应不小于4～5 km，并处于跑道端以20°角引出的直线外。大航线对外侧障碍物的限制见图2。

图2 大航线对外侧障碍物的限制(单位：m)

2.4直线进近(穿云)着陆航线

直升机在复杂气象进近着陆飞行中，当飞向导航台的航向与反着陆航向之间的夹角较小时(一般不大于30°)或机场净空条件不允许按大航线进近着陆时，可利用导航台按直线穿云进近着陆，该航线称直线进近(穿云)着陆航线。直线进近(穿云)着陆航线与仪表大航线均通过仪表飞行，平飞高度一般不低于300 m，对机场净空要求与大航线要求相似，一般要求在直升机过台前后的平飞阶段取安全高度△H=H/2。

3直升机场净空组成及要求

通过上述分析，提出直升机场净空要求(净空规格)，净空区由升降带、端净空区和侧净空区组成，其中侧净空区由内水平面、锥形面、外水平面及过渡面组成，如图3所示。

图3 C级直升机场净空平面图

3.1升降带

《军用机场净空规定》中明确规定升降带为跑道中线两侧100 m、两端各100 m范围。我国民用直升机场虽然没有明确提出升降带的概念，但是规定“在仪表气象条件(IMC)下，安全区横向应从FATO中心线向两侧至少各延伸45 m，纵向应从FATO端部向外至少延伸60 m”[8]。参照上述标准并根据本文1.1.1分析，需增设直升机场升降带，其范围和要求需要根据直升机飞行性能、飞行场地条件和端净空区的障碍物限制要求等因素来综合确定。

3.1.1升降带宽度

考虑到直升机场飞行场地除了设置人工道面的主跑道外，在其外侧还设置有第2、第3辅助跑道，相邻跑道间隔应不小于60 m。辅助跑道由起落坪构成，起落坪一般为15 m×15 m的方形或直径为15 m的圆形道坪，根据升降带的安全要求，相邻辅助跑道上的起落坪应不在主跑道的升降带范围内，则升降带宽度取为跑道中线两侧各45 m，是比较合理的。这也与民用直升机场规定一致[8]。

3.1.2 升降带长度

为了保证直升机起飞和着陆安全，通常在跑道两端设置端保险道，长度100～200 m。同时，为了保证飞行训练不受外界干扰，通常在端保险道头还设置不低于2.5 m的围界，按照原标准A级、B级和C级直升机场的端净空限制面坡度分别为1/15、1/20和1/30计算，则围界距离升降带端线的距离分别为37.5 m、50 m和75 m。通过计算分析可见，若升降带长度参照《军用机场净空规定》取为100 m，端保险道长度就无法取最小值100 m，这是不合理的；若升降带长度参照民用直升机场净空要求取为60 m，对于A级直升机场设置100 m端保险道长度能够满足要求，对于B级、C级直升机场则端保险道长度至少为110 m、135 m才能满足安全要求，这是比较合理的。

因此，定义直升机场升降带是以直升机场主跑道为基准，跑道中线两侧各45 m处中线平行线和两端各60 m处中线水平延长线的垂直线所构成的场地，见图4。在升降带范围内不应有对直升机活动构成危险的物体存在。升降带任意一点标高采用跑道中线距离该点最近处的标高。

图4 直升机场升降带平面示意图(单位：m)

3.2端净空区

端净空区是分别从升降带两端的端线开始，与升降带边线水平延长线以规定的水平扩散率扩展，直至净空区边线所构成的限制物体高度的空间区域[4,5,11]。

3.2.1扩散率和端净空区宽度

端净空区末端宽度及其扩散率以及对障碍物的要求，主要是保证直升机起落航线飞行第4转弯及下降着陆过程的安全，如果以15%的扩散率扩展至正常起落航线和大航线最远端，端净空宽度均小于2.0 km。参照国内民用直升机场净空规定，将原标准的扩散率26.6%降至15%，并考虑编队飞行需要，端净空区末端平行段宽度规定为2.0 km。

3.2.2 端净空区长度和坡度

A级直升机场主要考虑正常起落航线和超低空起落航线飞行安全，航线最远距离约2.5 km。原标准净空区长度为1.5 km偏小，考虑到飞行误差和编队需要，建议增至3.5 km，原标准规定的第1段端净空区长度和长度保持不变，增加第2段长度1.0 km，坡度1/20，末端高150 m，提高端近净空的障碍物限制要求有利于飞行安全，并有利于机场发展；第3段长1.0 km，为水平段，高度为150 m，端净空末端宽度为1 140 m。

B级、C级直升机场应考虑直升机能飞所有起落航线，保证在复杂气象条件下仪表大航线和直线进近着陆航线的净空要求，距跑道端最远距离约5.5 km，原标准净空区长度分别为2.5 km、3.5 km，偏小。考虑到飞行误差、编队及仪表飞行需要，建议端净空区长度均增至6.5 km，这既有利于直升机的作战训练，也有利于直升机场的升级发展。虽然端净空区长度比原标准分别增加了4.0 km、3.0 km，但相对于民用直升机场端净空区长度10 km还是少了3.5 km。原标准规定的两段端净空区长度和坡度保持不变，B级、C级增加第3段为水平段，长度分别为4.0 km、3.0 km，高度均为150 m，端净空区末端宽度为2.0 km。

3.2.3 端净空区起算高程

端净空区障碍物限制面是多个倾斜平面的组合，从升降带端部按规定的斜率向外扩散，并以规定的各段坡度和长度向上、向外延伸至端净空末端。端净空区障碍物限制面起算高程为对应端跑道端线中点高程。端净空障碍物限制面的具体要求见表1、图5。

表1 直升机场端净空区障碍物限制面要求

图5 直升机场端净空剖面图(单位：m)

由于端近净空的障碍物对飞行安全影响较大，因此，端保险道端头设置的导航助航设施及围界等的高度及其与跑道端的距离应根据端净空障碍物限制要求和实际标高合理确定。

3.3 侧净空区

根据上述分析可知，为了保证军用直升机场起落航线及编队飞行训练需要，侧净空应由过渡面、内水平面、锥形面和外水平面组成。

3.3.1 过渡面

过渡面是沿升降带边缘和部分端净空边缘向上、向外倾斜到内水平面或规定高度的一个复合面。升降带两侧过渡面起算点高程，采用跑道中线处距该点最近的标高；端净空区两侧过渡面起算标高为端净空区限制面边线上的标高。过渡面坡度应在与跑道中线及其延长线方向垂直的平面中度量。

过渡面的坡度由保证直升机正常复飞时的安全要求确定，根据直升机爬升坡度和偏离跑道中线的扩散率得出。一般直升机爬升角为7°，扩散率取15%，则过渡面坡度应小于tan7°/15%=1/1.22，考虑安全取其坡度值的1/2，约1/2.5。原标准规定过渡面坡度为1/4可保证飞行安全，并与民用直升机场的非紧密进近1/5相近[8]。因此，过渡面坡度值保持不变，取为1/4。

3.3.2 内水平面

内水平面从过渡面的外边线开始，水平向外延伸，高出跑道规定高度，直至与锥形面相交的一个平面，其范围为以升降带两端线中点投影到内水平面上点为圆心、按规定半径做的圆弧和与圆弧相切并与跑道方向一致的直线组成的区域。

内水平面要满足直升机在机场上空目视盘旋进近的安全要求。原标准B级、C级直升机场内水平面半径保持不变，内水平面半径分别为1.0 km、1.5 km，高度均为50 m，与民用直升机场规定过渡面末端高度为45 m相近，可以保证直升机在机场上空盘旋飞行最低高度100 m(超低空起落飞行)的飞行安全。由本文1.2.3可知：A级机场内水平面为侧向300 m范围内高度为75 m，不利于飞行安全，建议改为50 m；此外，侧向300 m无法保证超低空飞行时侧向宽度0.9 km的要求，建议A级直升机场增加内水平面，内水平面高度为50 m，半径为0.75 km，与端净空处衔接；增加锥形面，满足侧向宽度。

3.3.3 锥形面和外水平面

锥形面从内水平面的外边线开始，按规定坡度向上向外倾斜，直至规定的外缘高度为止。锥形面的坡度须在与内水平面周边成直角的垂直面中度量。外水平面从锥形面和端净空区两侧过渡面的边线开始，水平向外延伸，直至净空区边缘。

锥形面和外水平面的尺寸主要是根据直升机沿各种起落航线进行飞行训练时，有足够的侧向空域和安全高度来确定的。

原标准A级机场直升机场没有规定锥形面和外水平面，这不利于正常起落航线飞行安全。A级直升机场主要保证目视飞行安全，正常起落航线宽度2.0 km，航线高度200 m，取安全高度为50 m，障碍物限制高度为150 m，则锥形面坡度为(150-50)m/(2000-750)m=1/12.5，即锥形面坡度为1/12.5。此外，考虑飞行误差和编队飞行的需要，对航线两侧至少0.5～1.0 km范围内的障碍物应有同样的净空要求，因此，建议外水平面宽度为2.5 km，末端高度为150 m。

对于B级、C级直升机场，主要保证仪表飞行安全，原标准锥形面规定的坡度值1/15保持不变，为了保证仪表航线飞行安全，建议B级、C级直升机场锥形面的半径分别增加到2.5 km、3.0 km，外水平面宽度增加到3.5 km、4.0 km，可保证宽度3.0 km、航线高度300 m的仪表大航线的飞行安全，并能够满足编队飞行训练的需要。

3.3.4 起算高程

侧净空区障碍物限制面是多个水平面、倾斜面和曲面的组合，过渡面将侧净空区与升降带和端净空区相连接，锥形面、外水平面的高度均以内水平面的高度为基准，其中内水平面起算高程采用跑道两端中点高程较高者。侧净空区障碍物限制面的具体要求见表2、图6。针对上述修改建议，经分析计算，各级直升机场的侧净空区内水平面、锥形面、外水平面与相应端净空边线限制高度相同，不存在错台问题，组成较为合理。

4结束语

本文通过对现行军用直升机场净空标准存在的问题进行剖析，分析研究了直升机起落航线及其对机场净空要求，参照国内外有关机场净空规定的相关内容，充分考虑航空兵部队飞行训练安全和需要，提出直升机净空规格应增加升降带、外水平面等要求，并对端净空区和侧净空区障碍物限制面中不合理的规定提出修改意见，合理确定了直升机场净空区的组成和要求。

表2 直升机场侧净空区障碍物限制面要求

图6 直升机场侧净空剖面图

本文提出的直升机场净空规格是对原标准的修改和完善，尤其是增大了端净空区长度和侧净空区宽度，主要是基于直升机的飞行训练特点及其要求。虽然在一定程度上对直升机场周围的城镇发展有限制，会造成军地矛盾；但是随着直升机飞行训练量越来越大、飞行训练科目难度和要求越来越高，原标准规定的净空区范围较小和实际飞行训练空域范围较大的实际矛盾愈发突显，更容易造成军地矛盾。因此，根据直升机飞行训练实际情况，修订直升机场净空规格，这对保证直升机的飞行安全十分必要，同时也对保护机场净空十分有必要；从另一角度来看，也有利于直升机场周围城镇做出科学合理的长远发展规划。

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收稿日期：2016-04-07

作者简介：邵斌(1972—)，男，博士，副教授，主要从事机场规划设计与环境保护研究kgyshaobin@126.com

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.04.001

中图分类号：V351

文献标识码：A

文章编号：1672-3953(2016)04-0001-06

An Exploration into the Revision of the Size Requirements for the Clearance Zone of a Helicopter Airport

Shao Bin1,Wang Guanhu1,Geng Hao1,Yuang Junshan2,Li Dong1,Guo Yongqiang3

(1.Engineering University of the Air Force,Xi'an 710038,China;2.Airport and Barracks Bureau in the Logistics Department of the Air Force of the Beijing Military Command,Beijing 100005,China;3.Unit 95832 of the PLA,Guangshui 432700,China)

Abstract:Aiming at solving the problems existing in the regulations on the clearance for a helicopter airfield,and with the clearance evaluation for a helicopter airfield and the technical difficulties in the administration of clearance taken into account,the composition of and requirements for the clearance zone of a helicopter airfield are analyzed and studied in detail.Upon the basis of exploring all kinds of airlines of a helicopter taking-off and landing and the requirements for the clearance zone of their airfields,the concept of a strip for the helicopter to take off and land is put forward in the paper,with the scope of and requirements for the taking-off and landing strip defined.The external horizontal plane and the requirements for it are also added. Revision suggestions about the obstacle-limiting surface of the end and side clearance zones are raised, which help improve the composition and requirements for the clearance zone of a helicopter airport. The paper may serve as a theoretical foundation for the rational revision of the regulations on the clearance zone of a helicopter airport.

Key words:helicopter airport; clearance of an airport;regulations on clearance;takeoff and landing strip;end clearance zone;side clearance zone