荷蘭研究員亨克·赫賽連克提出的現(xiàn)代環(huán)形跑道設(shè)計(jì)構(gòu)想，得到了歐盟第七框架委員會(huì)的資助，荷蘭國(guó)家航空航天實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)，與德國(guó)、法國(guó)、西班牙及波蘭等國(guó)的相關(guān)機(jī)構(gòu)合作，利用現(xiàn)代航空理論與技術(shù)，對(duì)該構(gòu)想進(jìn)行了詳細(xì)的科學(xué)分析。

環(huán)形跑道怎么飛？

　　把飛機(jī)跑道修成環(huán)形，赫賽連克并不是第一個(gè)提出這個(gè)聽上去異想天開設(shè)計(jì)的人。早在1919年，美國(guó)《大眾科學(xué)》雜志中就有文提議，在摩天大樓密集的城市上空，以樓頂為支點(diǎn)，修建環(huán)形跑道，方便商務(wù)人士駕駛自己的私人飛機(jī)直達(dá)辦公室。在1960年1月10日的亞瑟-拉德博的周日漫畫上，一副題為“環(huán)形跑道”的漫畫出現(xiàn)在“CLOSER THAN WETHINK”（比我們想象的更近）系列中，不過與自主起降的理念不同，漫畫中表現(xiàn)的飛行器在跑道上被“火箭動(dòng)力單元”牽引，靠離心力“甩”出去。1965年，美國(guó)海軍也進(jìn)行了環(huán)形跑道的探索，不過他們并沒有使用漫畫中的“火箭動(dòng)力單元”。
　　這個(gè)第一條進(jìn)行了飛機(jī)起降實(shí)測(cè)的環(huán)形跑道，道面傾角15°，以抵消飛機(jī)滑跑時(shí)的離心力�！都~約時(shí)報(bào)》曾報(bào)道，美國(guó)海軍在環(huán)形跑道上進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)起降“非常容易”。但由于當(dāng)時(shí)航空業(yè)發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，直線跑道成為主流，因此美海軍的環(huán)形跑道最終只是停留在了試驗(yàn)階段。
　　一百年過去了，當(dāng)年的種種設(shè)想最終沒有變成現(xiàn)實(shí)，但是對(duì)環(huán)形機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)的嘗試與探索，卻沒有因?yàn)闀r(shí)間的流逝而消亡。時(shí)至今天，環(huán)形跑道概念又一次被提出，提起人赫賽連克最初的目的是為了解決飛機(jī)在側(cè)風(fēng)環(huán)境下起降困難的問題，飛機(jī)在環(huán)形跑道起降可以不受風(fēng)向的制約，如果有一條足夠長(zhǎng)的大圓跑道，通過高效的管理手段，甚至可以提高機(jī)場(chǎng)運(yùn)行效率。理想都是美好的，但現(xiàn)實(shí)中，赫賽連克和整個(gè)團(tuán)隊(duì)是怎么做的，環(huán)形跑道概念又會(huì)遇到多少困難呢？

飛行員和空管的討論

　　進(jìn)行現(xiàn)代環(huán)形跑道設(shè)計(jì)，至少需要對(duì)以下3方面進(jìn)行詳細(xì)深入的研究：飛機(jī)起降可行性與安全性、基建規(guī)劃、空中交通管制方案。事實(shí)上，赫賽連克團(tuán)隊(duì)也是從這3個(gè)方面開始評(píng)估的。其中，起降性能和規(guī)劃都是地面工作，其所面臨的第一個(gè)問題是，環(huán)形跑道建多大？
　　赫賽連克團(tuán)隊(duì)給出的數(shù)據(jù)是：直徑3.5千米，跑道全長(zhǎng)10千米。這是一個(gè)經(jīng)過計(jì)算分析后的數(shù)值，3.5千米的半徑配合10°的道面傾角，客機(jī)起飛時(shí)300千米/小時(shí)的時(shí)速，會(huì)將乘客所能感受到的離心力降到一個(gè)相對(duì)舒適的程度。周長(zhǎng)接近3條傳統(tǒng)跑道的長(zhǎng)度，但具備在任何一點(diǎn)著陸的能力，以及擁有4條跑道的運(yùn)行容量。
　　這的確是個(gè)不錯(cuò)的設(shè)計(jì)。在跑道基建方面，修建什么樣的跑道已經(jīng)不是問題，環(huán)形跑道真正的問題在于，飛行員怎么飛？空管如何指揮？
　　我們與幾位軍民航飛行員進(jìn)行了討論，對(duì)于環(huán)形跑道，飛行員們的第一反應(yīng)是，降落階段，會(huì)顯著增加操縱難度。在傳統(tǒng)直線跑道降落，飛行員首先需要做到的是一對(duì)正跑道，即便是在側(cè)風(fēng)條件下，通過航面補(bǔ)償，可以很大程度抵消側(cè)風(fēng)對(duì)航向的影響。但要對(duì)正環(huán)形跑道降落，飛機(jī)接地范圍從一條線變成了一個(gè)點(diǎn)——下滑航線與圓周跑道的切點(diǎn)。即使使用弧形下滑線，即戰(zhàn)斗機(jī)飛行員常用的短五邊大坡度降落方式，在直線跑道降落后，飛行員不需要做太多修正滑行姿態(tài)的操縱，但在環(huán)形跑道上，飛行員還需要在滑行時(shí)對(duì)飛機(jī)姿態(tài)進(jìn)行修正，特別是在不同速度時(shí)，離心力不同，操縱量大小不同，各種機(jī)型也會(huì)有不同的操縱差異。
　　如果在環(huán)形跑道起降時(shí)產(chǎn)生不同離心力的作用，可以通過優(yōu)化跑道寬度、坡度和曲率等設(shè)計(jì)手段解決，那么，下面這個(gè)問題恐怕就有點(diǎn)棘手了。
　　傾斜的機(jī)身會(huì)降低機(jī)翼有效升力。這是一個(gè)客觀存在的問題，而且飛機(jī)個(gè)頭越大，在傾斜跑道起飛時(shí)損失的升力就越大。升力損失后，問題接踵而至，如果說增加正常情況下跑道的使用長(zhǎng)度還不是個(gè)大問題，那么對(duì)于747、A380這類重型機(jī)需要復(fù)飛時(shí)，因升力損失導(dǎo)致所需跑道長(zhǎng)度大幅度延長(zhǎng)，如何在離心力上下突變的環(huán)境中操縱飛機(jī)，如何管理跑道，這些都是百年航空發(fā)展中未曾考慮過的問題。
　　赫賽連克關(guān)于環(huán)形跑道構(gòu)想的提出是為了改善側(cè)風(fēng)環(huán)境下飛行員的操縱難度，但幾位參與討論的飛行員們提出了一個(gè)與初衷相悖的疑問：現(xiàn)代飛行器的性能，在小于15節(jié)（1節(jié)=1.852千米/小時(shí)）正側(cè)風(fēng)條件下降落基本沒有難度，若遇二三十節(jié)的強(qiáng)風(fēng)天，即便是平行風(fēng)向降落，也具有一定難度，強(qiáng)風(fēng)天里存在風(fēng)切變的風(fēng)險(xiǎn)。若在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境中在帶坡度的環(huán)形跑道降落，可能還不如在直線跑道上，一心應(yīng)對(duì)側(cè)風(fēng)帶來的困難，可能要比一邊應(yīng)對(duì)強(qiáng)風(fēng)，一邊帶坡度降落安全的多。
　　飛行員們還提出了一個(gè)問題——單發(fā)失效的處置。在環(huán)形跑道起飛時(shí)，垂直尾翼很大程度上是在糾正飛機(jī)的偏航，使機(jī)頭始終沿著跑道中線，如果此時(shí)外環(huán)一側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)失效，推力失衡，垂尾很難再應(yīng)對(duì)“離心力+不平衡推力”帶來的偏航效應(yīng)，飛機(jī)瞬間甩出跑道的可能性很大。同樣，環(huán)形跑道也會(huì)對(duì)單發(fā)失效飛機(jī)的降落帶來比較大的操縱風(fēng)險(xiǎn)，其原理與起飛時(shí)單發(fā)失效類似。解決或緩解這個(gè)問題的辦法也有，增大垂尾，增加糾正偏航的效率。
　　對(duì)飛行員來說，在環(huán)形跑道起降，還有一個(gè)與上述情況相比較小的問題——學(xué)習(xí)、訓(xùn)練的成本增加了。因?yàn)樵诃h(huán)形跑道降落，事實(shí)上并不是在一條直線下滑道上進(jìn)近，接觸跑道后再沿曲線跑道滑行，而是整個(gè)下滑航線都是一條曲線，這種帶坡度、帶曲率的進(jìn)近飛行，在目前飛行員的培訓(xùn)中并不是常規(guī)內(nèi)容。因此，若使用環(huán)形跑道起降，需要對(duì)飛行教材這類最基礎(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改，增加訓(xùn)練時(shí)間。如此一來，可能會(huì)對(duì)飛行員的培養(yǎng)造成較大影響。

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