新一代民机试验场指挥塔台设计研究

苏晓雯 宋晓旭

(中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089)

0 引言

机场指挥塔台又称空中交通管制塔台，简称塔台。它主要负责把进近管制往来的飞机引导着陆和滑行至站坪以及指挥飞机滑出站坪、起飞和交给进近管制。随着经济的高速发展，各地航空港进行扩容和建设，塔台建筑以各种新颖的形态呈现在我们面前。

目前国内没有针对塔台专项的设计规范和准则，缺少此类型建筑规范的限定。新建机场塔台根据国内外机场建设积累的经验，并结合实际工程中的情况，探讨及解决存在的问题，为新一代塔台的建设提出指导意义。

1 存在的问题

塔台的设计应根据空管及机场规模，设计的一般要求如下：根据机场平均起降架次设计类别；设置在正确的方向，视野良好、无遮蔽；塔台高度有限制要求，自身不能成为影响飞行的障碍物；避免塔台产生眩光(要求四周玻璃窗向外倾斜15°)。

塔台作为特殊类的建筑，在设计的过程中，除了满足一般设计的要求，常常出现功能使用要求和相关建筑设计规范相冲突的情况，主要体现在以下两个方面。

1.1 塔台高度和净空矛盾

塔台的位置及高度应使得管制人员能够无阻挡的看到跑道、滑行道、停机坪，并且目视飞行器进出空域及机场周围的地面情况。

1)机场内，所有建筑的位置和高度都必须限制在不干扰塔台管理室进行正常工作的范围内。

2)塔台所处的位置和高度应该满足安全飞行的侧净空的要求，以确保机场飞行安全(见图1)。

3)随着航空管制的大型化复杂化，大型枢纽机场的塔台都接近100 m，甚至突破了100 m。但是，高度过高又会使塔台本身成为飞行障碍物。

因此，机场塔台在位置的设置和高度的设计上，要确保能够同时满足目视要求和净空要求，这就成了我们要解决的第一个问题。

1.2 设计规范与实际矛盾

设计规范要求高层建筑每个防火分区的安全出口不应少于两个；高层建筑的两座疏散楼梯宜独立设置。实际中塔台顶层管制室塔台日常工作人数往往只有十余人，而新型塔台的大视野要求以及高效的使用功能又使得塔台顶层必须是一个紧凑的开阔的平面布局(见图2)。同时，受到顶层俯视视野的影响，塔台下层的平台面积一般不能大于顶层面积，这使得我们在设计上又要尽量合理安排狭小空间下的各设备层、各功能工作间的布局，而这种紧凑布局又恰恰和安全消防通道的设计形成一定的冲突。

因此，要确保能够同时满足高效紧凑的工作模式和安全消防的疏散要求，这就成了我们要解决的另一个问题。

2 塔台设计解决方案

2.1 设计塔台位置和高度

塔台设置方法通过3个步骤：

1)初选塔台位置；

2)计算该位置塔台满足目视要求的最小高度：

Hi=Eei-Eb+2.1=Easi+Ditan(35′+Gsi)-Eb+2.1

(1)

3)检验其高度是否满足侧净空要求：

Hc≤[D-W/2]/7-(Eb-Ers)

(2)

若符合机场侧净空障碍物限制面要求，则该处即为塔台建议设置地点，其最小高度为拟建塔台高度。

通过上述计算解决了塔台的高度与净空之间的矛盾，有效的保证飞行安全。随着新建航站楼形态的大型化复杂化，大型枢纽机场的塔台都接近100 m，有的甚至突破了100 m。机场指挥塔台同时满足目视要求和净空要求的位置地点并不是唯一的，在条件不能同时满足时，必须保证目视要求，增加辅助措施以适当降低净空要求。

2.2 设计塔台安全出口和疏散方案

塔台建筑主要使用功能集中在上面几层，下面实质为一条交通通道。由于塔台为高耸结构，必须满足消防疏散的要求，因此设计上也提出了很多新的挑战。

目前国内没有针对塔台专项的设计规范和准则，缺少此类型建筑规范的限定。新建机场塔台主要根据国内外机场塔台建设积累的经验，提出以下几种解决方法，见表1。

表1 设计塔台安全出口和疏散方案对比

通过以上四种方法的对比，结合实际情况，从塔台使用强度、塔台工作人员年龄结构、机场与塔台相互位置关系以及塔台所在位置的实际占地面积等方面综合考虑，民机试验场塔台(下章重点分析)就选取了方法二的解决方案，有效的解决疏散问题。

3 应用案例分析

随着民机试验场场址的确定，塔台的建设也提上议程。但是我国没有专业的民机试验场，缺少建设先例。本文以拟建民机试验场塔台设计为例，以民航机场塔台设计标准作为理论基础，结合飞行试验的特点，设计一个符合民机试验需求的塔台建筑。

民机试验场不同于军用机场，也不同于民航运营机场，它涵盖飞行器试飞、机场设备试飞、空管设备试飞等。它有如下的特点：

1)试飞的飞机是没有定型及验证中的试验机，指挥员与信号员、标图员、预报员、航管员等要随时保持信息交流；2)试飞组织结构有其自身的特点，任务的下达及实施需要随时协调；3)保障资源及人力资源，需要按照不同的试飞科目，进行调整；4)指挥模式不同，有多套指挥班子；5)应急事件多发，故障率高，特情多等特点，组织、指挥、保障应频繁沟通。

民机试验场塔台在设计中，除了满足塔台设计的一般要求，还要满足特殊性的要求。根据飞行试验的特性，设计专用试验跑道，满足地面最小操纵速度试验、刹车试验、发动机溅水试验和起落架试验等地面试验的要求，设计要结合跑道位置，起飞方向，跑道方向等因素，确定塔台位置。

3.1 位置和高度的设置

满足跑道端目视要求，塔台最小高度根据式(1)：

塔台距跑道中线的横向距离为D=400 m，升降带宽度W=150 m，升降带最近处边缘标高Ers=375.8 m，地面标高Eb=375 m，主跑道东端平均标高Eas1=376.3 m，西端平均标高Eas2=375.2 m。塔台距主跑道两端水平距离D1=D2=2 000 m。

H1=376.3+2 000tan(35′+2′)-375+2.1=24.9 m。

H2=375.3+2 000tan(35′-2′)-375+2.1=21.6 m。

检验塔台最小高度净空要求根据式(2):

Hc≤[400-150/2]/7-(375.8-375)=45.6 m。

塔台的高度设计应在24.9 m～45.6 m之间即可。

考虑飞行试验的不确定性，涉及多种技术层面以及新型飞机的起降等因素的要求。将塔台高度在民航机场塔台高度标准上升高，有利于指挥员针对不同飞行试验和位置的观察。最终确定塔台的总高度为39.4 m，指挥室层高度定为34.1 m，满足机场的净空要求，见图3。

3.2 塔台指挥层的“小塔台”化

随着空管技术的进步，我国新建的塔台指挥层大多采用了符合国际标准的“小塔台”设计模式，拟建民机试验场塔台指挥层结合自身的特点(参试人员多、多套指挥班子)，也选择这种“小塔台”的设计方式。

塔台采用圆形的平面布置形式，有塔台指挥层、设备间层、气象观测以及辅助服务办公室等。由于人员多及任务协调的特点，将指挥层面积从60 m2增加到100 m2，并专门设置了讲评室以及任务协调办公室。由于参试人员多，安全疏散成为了重中之中。通过对方法二的优化(设备层与指挥室之间的楼梯过于陡峭和狭窄，不利于人员上下通行)取消了原来的室内楼梯，将室外楼梯建至指挥层，并增加了救生滑道，这样更加有效的解决了安全出口和疏散的问题(见图4)。

新一代民机试验场塔台的立面采用了玻璃幕墙和框架结合的形式，指挥员视野扩至360°。幕墙采用了双层中空绝热玻璃，这种构造可提供高效率的保温隔热和隔声的功能，有效的提高了塔台工作人员的工作舒适度和工作效率。

4 结语

塔台是机场建筑群中不可或缺的组成部分，塔台的设计体现着我国空管指挥的发展与进步。本文分析塔台的一般设计理论，结合地理位置和民机试验的特殊性，设计全新的飞行试验塔台建筑。在满足民机试验场塔台位置、高度、净空、疏散等方面的同时，提高人员工作效率和降低能源消耗效率，使新一代塔台在后续的使用中充分发挥它的积极作用。