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另类机场面面观

2018-06-20风伊万

航空知识 2018年7期
关键词:机场飞机

风伊万

如何才能成为真正的航空大国?主要不看飞机有多好,而是机场有多少。套用一句广告词就是,没有机场,再好的飞机也飞不起来。早在二战尚未结束的1945年3月,美国知名科普杂志《大众科学》就呼吁美国民众支持一项耗资12.5亿美元的全国机场建设计划,将国内机场数量增加到6000座。此举不仅能促进战后就业和经济繁荣,还将让美国真正进入飞行时代,正如公路网的扩展标志着汽车时代的到来一样。时至今日,美国各类机场已超过1.5万座,约占全球机场总数的三成,奠定了其世界航空霸主的绝对地位。

航空发展,机场先行,而机场的核心在于起降跑道。与气球、飞艇和直升机等相比,固定翼飞机从莱特兄弟那年头到可预见的将来仍会是航空器中的主流。随着飞机在速度和重量等指标上的不断提高,对跑道的铺设要求和依赖程度也有增无减。通常机场会选择建在一马平川的地方,但遇到复杂的地形环境或是有特殊要求时,设计师和建设者们就得绞尽脑汁祭出奇招了。下面就到世界各地见识一下那些让人或惊叹或胆寒的另类机场吧。

依山而建

要致富,先修路,更进一步就得建机场了。在多山地区,开辟空中航线比道路运输更快捷,但机场的选址也颇受局限。非洲南部莱索托的马特卡纳机场和加勒比海萨巴岛上的胡安彻·亚拉斯奎恩机场就建在半山坡上,跑道长度都仅有400米左右,尽头就是悬崖。尼泊尔卢克拉的丹增一希拉里机场邻近珠穆朗玛峰,是从南坡发起挑战的登山者们的必经之地,因高山环绕和面临绝壁被列为“全球最危险机场”之首。一般跑道的纵向坡度不超过1°,但为了帮助降落时减速和起飞时加速,这里527米长的跑道却有着近12°的倾角。而位于法国阿尔卑斯山区滑雪胜地的库尔舍瓦勒机场的跑道长度也就537米,坡度更是超过18°。007系列影片中《明日帝国》那段邦德大战雪山机场的开场戏就是在此取景拍摄的,从效果看还真是选对了地方。

四五百米的跑道只能给轻型飞机使用,相比之下还是咱们中国人更有魄力。在广西北部山区修建河池市金城江机场时,硬是削去了65座大大小小的山头,铺出一条2200米长的跑道,可供波音737和A320这类中型客机起降,堪称“山顶上的航母”。不过山区的地形和气候条件都很复杂,起降操作几乎没有犯错的余地,飞行员不仅要具备扎实的技术和丰富的经验,还真得有“泰山崩于前而色不变”的心理素质。至于心不够大的乘客,恐怕登机前都得先祈祷一番了。

有在山顶打主意的,也有到山脚“搞事情”的。既然在山区缺乏足够的平地建造整个机场,何不将一部分设施转移到山洞里呢?身处阿尔卑斯山区的瑞士很早就计划开凿洞穴机场来保护空军力量,但要挖出足够长的跑道实在是“难于上青天”,像电影《智取威虎山》结尾那样直接驾机冲出山洞的方式也很难保障安全性。因此后来在山脚修建的实际是飞机洞库,用于停放飞机,进行维护、加油和装弹等作业。需要起飞时,飞机先被拖带出有厚重防护门的洞口,再利用山谷中的跑道或是高速公路滑跑升空。许多国家都采用过类似的做法,比如位于北京昌平大汤山的中国航空博物馆里,面积达2万平米的洞库展厅就是用原先的空军山洞机库改建的。

与水相傍

在江河湖海周边地区,同样不容易找到地域宽广而且土质坚实的地方来修建机场,向水域要空间就成了一道必然选项。日本的大阪关西机场、中国的澳门国际机场、香港赤鱲角机场和南海岛礁机场等都是通过大规模填海造地建起来的。不过这类移山倒海式的大手笔不是谁都能玩得转的,更多的是因地制宜另辟蹊径。

苏格兰北部外赫布里底群岛的巴拉岛上,有一座直接建在海边浅湾上的简易机场,设有3条长度从680米到850米不等的沙滩跑道。这是世界上唯一一个获准开通商业航班的海滩机场,只不过海水涨潮时会淹没跑道,来往飞机的起降时间得按照当地潮汐表来确定。美国华盛顿州的科帕里斯州立机场也是利用平整的海滩作为跑道,同样只能在低潮时间内开放。由于海水侵蚀和附近河流入海口的变化,跑道的有效长度仅剩300多米,因此只允许轻型通用飞机起降。而在伊比利亚半岛最南端,面積不到7平方干米的英国属地直布罗陀也弄了一座国际机场。由于地盘狭小,1680米长的跑道一头是以填海方式延伸到海湾当中,另一头被通往西班牙的丘吉尔大道拦腰穿过,形成了奇特的“十字路口”——当飞机起降时,公路两边的车辆纷纷停车让道;飞机呼啸而过后,跑道上又恢复了车水马龙。

说到既依山又傍水的,葡萄牙马德拉岛上的丰萨尔国际机场(2016年后改以出生在丰萨尔的著名球星克里斯蒂亚诺-罗纳尔多的名字冠名)可谓典型。这里的跑道就夹在山丘和大海之间,经过多次扩建从最初的1600米延长到2780米,可接纳波音747和A330宽体客机。其中延伸到海面上的近1千米跑道不是靠填海堆出来的,而是用高约70米的180根立柱;麦空撑起来的。这一大胆的设计获得过国际桥梁和建筑工程协会的杰出建筑大奖,但苛刻的起降要求也让丰萨尔机场在“全球最危险机场”的榜单中名列前茅。

冰封极地

有大片的平地就能建起永久性的机场了?那倒未必,不信到冰天雪地的南北极试试。加拿大北部的努纳武特有一条以冰冻的湖面为跑道的私营机场,只能在每年1~4月冰层足够厚实的时候使用。俄罗斯的巴尼欧营地距离北极点约40千米,实际上就建在大块浮冰上,临时铺设的跑道可承受安-74运输机起降,但一年到头只有在4月份可以使用,而且随着浮冰的变化每年都得重新修筑。

在南极大陆情况要好一些,许多国家的科考站都设有国际民航组织赋予代码的简易机场。法国人在20多年前就试图在南极修建混凝土永久跑道,但屡遭强烈风暴的破坏而被迫放弃了。目前南极圈内的都是天然冰雪跑道,定期为科考站空运人员和物资,有的还承接旅游包机。其中设在罗斯岛的美国麦克默多科考站就有3条跑道,长度均超过3000米,可供C-130和C-17运输机起降。去年中国首架极地固定翼飞机“雪鹰601”也成功飞抵位于南极内陆冰盖的昆仑站,增强了我国南极科考的保障力度。不过在极地的一切活动都得看老天爷的脸色,除了气候对飞行的限制,冰雪跑道也免不了要经常维护整修。

战地奇招

在漫威超级英雄电影中登场的空天母舰不仅能带着飞机上天入海,还会隐身匿迹,不愧是神盾局的黑科技。其实用飞行器搭载飞行器早就不是科幻了,一战后期英国就尝试过给飞艇挂上战斗机用于伴随护航,上世纪30年代美国海军的大型飞艇可携带5架战斗机出航,并从空中进行投放和回收。“战斗民族”苏联人更是往轰炸机的机翼和机身上安装2到5架战斗机,曾在卫国战争中投入实战。到冷战初期,美国又试验了多种“母鸡带小鸡”式的组合,有在轰炸机弹仓内装入战斗机的,有在机腹下吊挂的,也有机翼相连着一起比翼齐飞的……然而这类“子母机”都存在操作难度大、危险性高、实用性不强的缺陷,只能是昙花—现。洛克希德公司倒是设计过一种使用核动力、翼展达340米的巨型载机,要把20多架战斗机和运输机带上天,只是过于超前了。跟早已纵横四海的航空母舰相比,真正的飞行航母看来还有待时日。

说到号称“浮动机场”的航空母舰,大家对这种钢铁巨无霸并不陌生,但能想到建在冰山上的超级航母吗?二战当中,德国潜艇给盟军船队造成了惨重损失,依赖海上运输的英国一度陷入绝境。情急之下有人提议利用天然或人造冰山来充当护航航母,将上层推平成跑道,内部隔空作机库,不仅成本低廉,而且难以被击沉。首相丘吉尔正为缺乏资源扩充反潜力量而发愁,这一奇招可正中下怀。设计出的冰山航母全长600米,排水量高达200万吨,起降轰炸机都不成问题。由于天然冰层不够结实,又在水中掺入适量木浆后再冷冻来提高强度,并在加拿大一处湖泊中用这种冰材建造了1千吨的模型进行测试。不过由于动力和结构等技术难点还无法克服,加上盟军开始扭转大西洋战局,宏大的冰山航母计划也就“凉凉”了,倒是加固冰层的秘方后来对高寒地区的建设项目不无裨益。

而在太平洋战场上,美军投入了一种看似简单但成效显著的“秘密武器”——打孔钢垫来构筑前线机场。这种标准化生产的金属垫板每块长3米宽38厘米,打有3排共87个孔以便减重和排水,侧边开有沟槽,可以相互紧扣起来形成整体,操作相当便捷。当美军采用“蛙跳”战术攻占一个个岛屿后,工程兵随即带上打孔钢垫登岛,两天内就能铺设一条长1500米宽60米的临时跑道供战机起降,及时发挥美军的空中优势。这套装置简便灵活,适应性强,直到朝鲜战争和越南战争时期还在使用。

都市机场

看过《航空大都市》(Aerotropolis)吗?这本书论述了现代机场带动经济高速发展,将吸引越来越多的商机,从而形成以机场为核心的新型都市圈。其实这个单词最早出现在1939年11月的《大众科学》上,描述的是未来城市中自带机场的超级摩天大楼。这样的大楼面积有8个街区长,3个街区宽,200层高的顶上是设施齐备的机场,低层的平台上还可容纳飞艇。住在远郊的居民将自驾或搭乘飞机进城,在楼顶机场降落后再换乘汽车前往城内各处,旅客和货物的往来也照此进行,大大节省了运输时间和占地空间。

在航空业激情与技术同步勃发的上世纪30年代,类似的设想并不鲜见。交通便捷会促进经济繁荣,那么将机场建在城市当中也就顺理成章了。作为西方商业和金融中心的纽约市曾经规划过市内机场,方案之一是改建旧的火车站,和附近建筑一起将楼顶拼接起来构成跑道。另一个方案是造价高达30亿美元的超级工程,要在曼哈顿海邊建起比中央公园还大的综合运输中心,60米高的顶层上是有3条3600米跑道的机场,下层是港口码头。在欧洲,为了不占用宝贵的土地,巴黎计划在塞纳河上修建一座跨过3条桥梁的水面机场。伦敦人可不希望影响泰晤士河的船只通航,就打算在著名的威斯敏斯特桥和兰贝斯桥之间架起悬空平台,上层当跑道,下层作机库。显然,起降安全性和噪音污染等问题在当时还没被当回事。而现在呢,楼顶上有个直升机停机坪就很高大上了。

旋转跑道

在寸土寸金的城市里搞个标准机场确实不太现实,有人想出了折中方案——在高楼顶部安装一节像桥梁那样支撑的短跑道,有400多米长90米宽,底座可以旋转,根据风向改变跑道方向,让飞机随时都能逆风起降。另一项类似的发明不仅跑道会转动,还可稍作倾斜,两头装有可收放的安全网。然而这样的短跑道只能适用于老式的小型飞机,很快就会落后于时代了。

如果跑道不转,而让飞机转起来呢?设想在面积不大的圆形跑道中心,是一台类似指南针的带摇臂发射器,一头安装火箭发动机,另一头用钢索连着飞机。要起飞时,启动火箭让发射器旋转起来,带动飞机沿圆周不断加速滑跑,当离心力足够大时就可以把飞机甩上天空了。是不是比游乐场的大转盘还刺激?可设计师你考虑过机上乘员在心理和生理上的承受力了吗?

智慧天空

现代机场的跑道越来越长,占地越来越大,建造和使用成本都居高不下。对此,1990年代美国一家工程公司提出所谓的星形机场方案,以航站楼顶层为停机坪,两侧修建带坡度的跑道。飞机起飞时走下坡,降落时走上坡,分别利用重力来加速和减速,从而缩短跑道长度,但未能付诸实践。后来欧洲空中客车公司在2050年“智慧天空”展望项目中,提出借鉴航母上的弹射器来研制地面弹射系统。这套系统采用强劲的电磁弹射技术或是以新型燃料驱动的加速器将飞机快速送上天空(当然是在乘客可接受的程度内),所需跑道长度只有现在的1/3,而且有效减少了飞机发动机的油耗、噪音和排放。到降落时,借助地面减速装置在较短的距离内停下。如果能在飞机动力和飞行控制等相关技术上取得突破的话,这将给未来的机场建设带来革命性的变化。

另一个会让天空变得不一样的新玩意就是时下成为风口的飞行汽车,虽说已不是什么新概念,但直到最近10年才让人看到成熟和普及的前景。无论是家用飞行轿车还是无人飞行出租车,都将改变人们的出行方式和交通运营模式。不难想像,集机场和停车场于一身的设施将成为新的都市景观。在概念设计中,有的是对现有建筑进行改造,有的采用模块化可实现垂直和水平组合,有的会与道路节点或枢纽机场相结合,借助大数据分析和智能监管等前沿技术,进一步扩展现代化的交通网络。

从山顶机场到高楼跑道,从冰山航母到飞车平台,不管靠不靠谱,梦想还是要有的,万一能实现呢?中国正大力推进航空产业尤其是通用航空的发展,机场的布局和建设需要超前的眼光和创新的思维,也许曾经的异想天开就会变成未来的现实。

责任编辑:王鑫邦

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