4. Термины и определения рельефа поверхности аэродромов.

В процессе строительства аэродромов всегда приходится исправлять рельеф. Это связано, в основном, с безопасностью производства полётов и водоотводом. Процесс проектирования и графического оформления проектной поверхности называется проектированием вертикальной планировки, а полученный в результате этого документ – проектом вертикальной планировки. Данный документ является обязательным как при строительстве нового аэродрома, так и при реконструкции старого.

При проектировании вертикальной планировки аэродрома решается, как правило, 3 основных задачи:

• создание поверхности ВПП, РД, ЛП, перронов и МС, позволяющих безопасно эксплуатировать ВС,

• создание условий на надёжного водоотвода с аэродрома,

• решение вопроса замены слабых (ненадёжных) грунтов.

При строительстве аэродрома приходится разработать, переместить, уложить и уплотнить большое количество грунта. Например, при реконструкции аэродрома Харьков было выполнено более 2 300 000 м³ грунта (без работ по реконструкции перрона). С одной стороны, это огромные трудовые и материальные затраты, а также затраты времени, а с другой стоимость этих работ составляет около 2% сметной стоимости строительства (усреднённые данные). Например, стоимость земляных работ по реконструкции аэродрома Харьков (без перрона) – 240 млн. грн. (прямые затраты).

Вывод – экономить надо, стремиться к уменьшению работ надо, но много на этом не сэкономить – надо больше заботиться о качестве.

Основными характеристиками рельефа являются:

• частный уклон поверхности i;

• средний уклон поверхности i_ср;

• излом поверхности ∆i;

• шаг проектирования а, в СНиПе 2.05.08-85 - S;

• радиус кривизны поверхности R;

• расстояние видимости l_вид.

Частный уклон – уклон на участке между соседними изломами. Продольный профиль ВПП, РД, так же как дороги, состоит из участков, имеющих свой частный уклон.

Частный уклон оценивается частным от деления разности отметок крайних точек на расстояние между ними.

i =	HB - HA	=	∆H
	l		l

Это отношение равно тангенсу угла наклона профиля участка к горизонту. При малых углах (больших уклонов в пределах лётной полосы не бывает) тангенс угла примерно равен величине угла (рад).

Уклон вдоль ВПП, РД – называется продольным уклоном, уклон перпендикулярно оси – называется поперечным уклоном.

Различают восходящие и нисходящие уклоны. Нисходящий уклон крайнего участка ВПП – уклон к торцу ВПП, восходящий уклон имеет обратное направление. Обязательно учитывается и нормируются нисходящие и восходящие уклоны на концевых полосах торможения (КПТ), отмостках, зонах свободных от препятствий.

Величину частных поперечных уклонов нормируют из условий обеспечения водоотвода, обеспечения устойчивости ВС в различных условиях и уменьшения объёма земляных работ.

Величину частных продольных уклонов нормируют из условий обеспечения набора скорости при разбеге ВС и торможения при пробеге, мягкости посадки ВС, условий водоотвода и уменьшения объёма земляных работ.

Средний уклон – это уклон условной линии соединяющей начало и конец участка. Нормируется только для ВПП. От него зависит длина разбега и пробега ВС. Рассчитывается по такой же формуле как частный уклон, но в расчёт принимают отметки начала и окончания участка и длину всего участка.

Излом поверхности – оценивается величиной излома ∆i в данной точке. Величина излома определяется разницей смежных уклонов с учётом направления

∆i= i₁ + i₂ – при уклонах разных направлений,

∆i= i₁ - i₂ – при уклонах одного направления.

Излом на выпуклом участке называется трамплином, на вогнутом – встречным уклоном.

Величину изломов ограничивают, так как увеличивается нагрузка на шасси ВС и они теряют управляемость, особенно на больших скоростях.

Шаг проектирования – расстояние между соседними точками измерения отметок. В практике, при проектировании вертикальной планировки изменение уклонов происходит только в вершинах квадратов нивелирной сетки. Исходя из этого, шаг проектирования – минимальное расстояние между соседними изломами. Обычно шаг проектирования – 40 м, в частности вертикальный проект реконструкции аэродрома Харьков выполнен с шагом 30 м.

Радиус кривизны поверхности – характеристика, по сути, близкая к излому. По условиям безопасности и удобства выполнения руления ВС и взлётно-посадочных операций, движение по аэродрому должно быть плавным без недопустимых перегрузок. Для этого поверхность должна быть плавной. Это не обязательно цилиндр. Но более сложная фигура – неоправданно усложняет проектирование. Поэтому кривизну принято проектировать в виде сопряжённых цилиндров разного радиуса и прямолинейных участков.

Поверхность рельефа может изображаться в виде горизонталей или нивелирной сетки. В случае изображения поверхности в виде нивелирной сетки – кривизну поверхности принято характеризовать радиусом дуги, проходящей через три (или более) смежные вершины квадратов нивелирной сетки.

Можно установить взаимосвязь между R, ∆i и a.

Имеем продольный профиль аэродрома, где точки А, В и С – вершины квадратов нивелировочной сетки. Тогда АВ = ВС = a. Проведём окружность радиусом R с центром в точке О. Равнобедренные треугольники АОВ и ВОС равны. Опустим из точки О перпендикуляры ОD и ОЕ. Если излом в точке В равен ∆i, то:

< DОЕ = ∆i, и < DОВ = < ВОЕ = ∆i/2.

При малых углах, из треугольника ВОЕ следует что:

Sin ∆i/2 ≈ tg ∆i/2 = a/2/R → ∆i = a/ R.

Если в это соотношение поставить установленный минимальный нормативный радиус кривизны, то получим максимальное допустимое значение излома профиля для данного шага проектирования.

∆i_max = a/R_min.

Однозначная связь между этими величинами позволяет нормировать только одну из них. Обычно нормируют R_min ,так как эта характеристика более универсальна. Но иногда, например, в НАС ГА-86, нормируют ∆i_max.

Следующая нормируемая характеристика рельефа - расстояние видимости l_вид. На аэродроме нормируется расстояние видимости только на ВПП. Это характеристика продольного профиля ВПП. Какого либо физического смысла в этом нормативе нет, он принят из опыта. Продольный профиль ВПП должен обеспечить взаимную видимость двух точек на высоте 3 м на расстоянии не менее ½ длины ВПП. Это позволит лётчику своевременно принять меры безопасности при выполнении взлётно-посадочных операций. Могу отметить, что на старой ВПП с курсом 83⁰ данное требование не выполнялось На действующей ВПП дальность видимости более длины ВПП.

При оборудовании аэродрома инструментальными системами посадки, предъявляются дополнительные требования к рельефу местности не только на оси ВПП, но и в полосах подхода. Курсовой и глисадный маяки также должны «видеть» ВС во время его подхода к ВПП. Дальность видимости и угол наклона луча мы рассмотрим позже.

Термины, обозначающие естественный рельеф.

При всей сложности рельефа земли, его, условно, можно разделить на 6 элементов.

• Склон;

• Водораздел;

• Тальвег или овраг;

• Холм или всхолмление;

• Блюдце или впадина;

• Седловина.

Склон – более менее плоский участок земной поверхности без существенных изломов. В пределах одного склона уклон может изменяться без изменения направления.

Водораздел – в широком понимании это линя, разделяющая бассейны рек. В нашем понимании – это линия, разделяющая два склона с уклонами от линии водораздела.

Тальвег (овраг) – дно долины. В нашем понимании линия, соединяющая два склона с уклонами у линии тальвега.

Холм (всхолмление) – местная возвышенность на склоне, которую необходимо учитывать при проектировании вертикальной планировки аэродрома.

Блюдце (впадина) – местное понижение рельефа, которое необходимо учитывать при проектировании вертикальной планировки аэродрома. Фактически это овраг в пределах одного склона.

Седловина – полого-выпуклое понижение водораздела. Условно можно считать, что седловина образована двумя тальвегами и двумя водоразделами.

Такое разделение весьма условно, но оно удобно для изучения методов проектирования аэродромов.