上海虹桥国际机场FOD雷达探测设备架设高度的分析计算

上海虹桥国际机场FOD雷达探测设备架设高度的分析计算

侯博牛松涛

上海民航新时代机场设计研究院有限公司上海200335

摘要：本文以上海虹桥国际机场FOD探测系统的规划设计为例，提出了塔架式安装的雷达+视频的混合式FOD探测系统雷达探测设备架设最小高度的计算方法。

关键词：FOD探测系统；跑道异物探测；上海虹桥国际机场；FOD雷达探测设备架设高度。

引言

随着上海虹桥国际机场航班起降架次的日益增多，机场跑道及滑行道道面上的外来物（ForeignObjectDebris，以下简称FOD）的危害愈发严峻。

我院与中国科学院上海高等研究院共同承担了虹桥国际机场道面外来物（FOD）探测设备建设方案的设计论证。本文将以上海虹桥机场FOD项目为实例，提出了塔架式安装的雷达+视频的混合式FOD探测系统雷达探测设备架设最小高度的计算方法。

1FOD雷达探测设备架设高度的影响因素

1.1FOD雷达探测设备架设高度

1.4有效掠射角测算

在实际情况中，实测数据与理论计算存在差距，为求得精确结果，这里以虹桥机场FOD实验项目实测数据进行分析计算。

根据上海科委FOD项目实测数据统计，在图4的坐标系中，RCS≥0.001m2的目标[1]处于60m≤Y≤90m，0m≤X≤200m的范围内均可以检测到，而超过范围的目标，有些不能被检测到。为保证异物在背坡面有效检测，把C点处的掠射角作为临界角，若掠射角大于此临界角，则可以检测到RCS≥0.001m2的目标。

由表1可得，测试区域最高点比最低点高0.3135m，天线相对于最低点高度4.4414m。根据图1距离几何关系可以计算出雷达在背坡面的掠射角约为0.8°。

因此雷达布设高度和距离应满足跑道背坡面掠射角大于等于0.8°的要求。

1.5飞行区净空要求

由于雷达探测设备位于机场飞行区内，须满足过渡面的限高坡度1:7、内过渡面的限高坡度1:3的机场净空要求[2]，如图6所示。

2FOD探测设备架设最小高度计算

根据规划意见，雷达探测设备台址定于距离东跑道中心线130米、距离西跑道中心线234米处。

由于探测设备距东跑道更近，故内过渡面限高更低，应以设备相对东跑道的参数进行飞行区净空分析论证，此处东跑道内过渡面长度为70米，那么限制高度为23米。

由于探测设备距西跑道距离更远，故掠射角更小，应以设备相对西跑道的参数进行掠射角分析论证，若西跑道满足设计要求，则东跑道也可以满足设计要求。

根据上节计算参数，在跑道坡度角θ4=0.86°、掠射角θ3=0.8°的前提条件下，塔架高度计算公式如下：

在雷达垂直于跑道处，

θ2=0.86°+0.8°=1.66°，tanθ2=tan(1.66°)=0.029

设备安装高度，H=(234+30)×0.029=7.656米。

当雷达观测跑道直角坐标系中的500米处时，根据图6示意，假设AH=500米，那么BG=500米，则OFG=566米。当雷达观测直角坐标系中的500米处时，跑道的物理视线坡度角发生变化，跑道最高点相对于跑道最低点的高度差仍然为0.45米，但相对距离不是30米，而是变为64.3米，则

tanθ4=0.45&pide;64.3=0.0070，θ4=0.4011°，

在雷达探测跑道最远有效距离时，

θ2=0.8°+0.4011°=1.2011°，tanθ2=tan(1.2011°)=0.021

设备安装高度，H=566×0.021=11.886米。

单个FOD探测设备塔架距离东跑道中心线130米、距离西跑道234米时，探测半径距离为500米时，设备架设最小高度为11.886米，未超过机场净空限制高度，台址规划设计合理可行，如图7所示。

3结语

针对固定式安装的雷达+视频的混合式FOD探测系统，雷达探测设备的安装需要充分考虑设备探测效果以及对飞行安全、导航设施的影响。

本文以上海虹桥国际机场实际案例进行计算分析，并给出规划设计阶段优化设计雷达探测设备台址及高度的设计方案。

参考文献：

[1]《机场道面外来物探测设备》（IB-CA-2016-01）

[2]《民用机场飞行区技术标准》（MH5001-2013）