[發明專利]一種降低大氣環境影響的機場單跑道方位選擇方法

在審

• 申請號: 201710590835.0
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107391839A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 李杰;趙志奇;田勇;萬莉莉;殷潤澤;葉博嘉;應世杰;王凱
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明具體涉及一種降低大氣環境影響的機場單跑道方位選擇方法。

背景技術

飛機在機場跑道起飛時的污染物排放量占據了地面所有運行階段中所排放污染物總量的較大比例。并且機場附近多為開闊區域，促進了污染物的傳輸與擴散，由此對機場周邊近地面(1000m以下)的大氣環境產生了一定影響。而航班流量的不斷上漲，跑道利用率的不斷增加將導致這種負面影響愈加嚴重。由于污染物的擴散與風向密切相關，因此在選取機場跑道方位時需綜合考慮跑道方位與污染物擴散的關系，從而更合理選取跑道方位，降低飛機起飛導致的大氣環境惡化，保障附近的生態環境穩定和人類生活健康具有重要意義。

目前，根據我國《民用機場總體規劃規范MH5002-XXXX》主要以安全高效為原則，進行機場跑道規劃，而在規劃初期，雖有考慮跑道方位對環境的影響，但主要以降低飛機起降噪聲對機場周邊的影響為主導進行跑道方位的選取，忽略了不同跑道方位對大氣環境影響的差異。國內外學者主要從跑道運行效率的角度出發研究跑道規劃的合理性，并未關注跑道方位對大氣環境所造成的影響。

目前，新建機場多以單跑道為主，為此，選擇有利于降低對大氣環境影響的機場單跑道方位對新建機場未來的綠色發展至關重要。因此，基于飛機起飛時的污染物排放與擴散研究，結合不同的跑道方位，評估機場不同跑道方位時對周邊大氣環境的影響，進而選擇機場單跑道方位方案是益于降低對大氣環境負面影響的重要手段也是亟需開展的重要研究。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供了一種降低大氣環境影響的機場單跑道方位選擇方法，解決了現有在對機場跑道方位進行選取時主要關注運行效率的提升，從而忽略了飛機在跑道起飛時的污染物排放對大氣環境負面影響的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種降低大氣環境影響的機場單跑道方位選擇方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟一，通過預測機場未來航班與氣象信息數據，確定機場單跑道方位取值范圍；

步驟二，計算飛機起飛階段各污染物排放量；污染物包括NOx、SOx、CO、HC和PM。

步驟三，建立AERMOD大氣擴散模型，分別對不同跑道方位導致評估區域內的飛機污染物排放進行模擬，得到相應的評估區域內污染物的濃度；

步驟四，基于不同跑道方位對應的污染物濃度計算相應的面積，并以面積最小對應的跑道方位即為對大氣環境影響最小的跑道方位方案。

優選地，所述步驟二具體包括以下步驟：

步驟S201，計算飛機在起飛階段內NO_x、SOx、CO、HC的排放量，計算公式為：

E_ij＝(TIM_j*60)*(FF_j)*(EI_ij)*(Ne_j)

其中：E_ij為j型飛機在起飛階段污染物i(NO_X,SO_XCO,HC)的排放量(g)；EI_ij為j型飛機在起飛階段中污染物i的排放指數(kg/s)；FF_j為j型飛機使用單發動機在起飛階段的燃油流率(kg/s)；TIM_j為j型飛機在起飛階段的運行時間(min)；Ne_j為j型飛機上使用的發動機個數；

步驟S202，計算飛機在起飛階段內的PM排放量，計算公式如下：

CI＝0.06949(SN)^1.234，SN≤30

CI＝0.0297(SN)²-1.803(SN)+31.94，SN＞30

Q_mixed＝0.7769(AFR)(1+BPR)+0.877

EI_total＝EI_PMnvol+EI_PMvol-FSC+EI_{PMvol-FuelOrganics}

E_PMj＝TIM_j×FF_j×EI_total