機場跑道的磁性
機場跑道的磁性
麥啟倫
2019年12月
機場跑道命名的約定
一般情況下,機場跑道的名稱 (從01至36) 會取自指南針上的讀數,做法是以磁北方向為起點,選取最接近 10 度單位的讀數,並丟棄在最後的個數位。大型機場的跑道會有一些附加指示代號,例如利用 L或R分別代表左或右邊的跑道。
在香港國際機場(HKIA),跑道命名亦是使用上述根據磁北定向的做法。 例如,07L 是指當飛機從磁北向大約 70 度的方向飛行時左側的跑道,而 07R 則是指右側的跑道。
指南針是測量方向最便捷的工具。為了方便應用,航空圖表和儀器都會使用磁方向,而所有跑道也通常用磁北定向來命名。
什麼是地理北極(Geographic North)和磁性北極(Magnetic North)?
地球的自轉軸指向地理上的南北兩極(又名"真北"和"真南")。 真北位於北冰洋的中部,而真南則位於南極洲。在一般應用中,它們可以視為靜止不動的。
磁北是指磁性北極。地球的磁極之所以存在,是因為它的磁場。磁場由在地心流動的液體所產生的電流而造成。液體在地球外核(位於地球表面以下約2,800至5,000公里的熔融金屬區域)複雜的流動會導致磁場隨時間緩慢地變化。
通常指南針與地球磁場是對齊的,並指向磁北極。真北與磁北之間的水平角差稱為"磁變化"或"磁偏角",它會隨時間和地理位置變化。
使用磁北讀數約定帶來的問題
大自然中的磁性異常
磁場會在地球表面緩慢漂移,磁性向也會不斷變化。磁北極每年移動可能多達65公里,並正從加拿大某處穩定地移向俄羅斯方向。在預先規劃飛行路線時,小型飛機的飛行員會在航空導航地圖上使用真北來繪製航線。真北方位會轉換為磁北, 以便使用羅盤進行平面導航。然後,在航線圖上再加上或減去這些局部地區性磁變化來微調。
周邊環境人為的影響
根據英國航空事故調查局(AAIB)一份關於2006年10月31日的案例審查,一架從倫敦城市機場(LCY)出發前往布魯塞爾的航機(Raytheon Hawker 800XP),機上兩個主飛行顯示器(PFD 1和PFD 2)顯示有很大的方向差異,而PFD 1與備用儀器亦然。即使將緊急程式切換至航姿参考系统 (AHRS),問題仍然持續,讀數並不可靠。最終,機長要求航空交通管制協助折返倫敦城市機場。
AAIB追溯了LCY 的前身。機場在1987年曾經是一個航運碼頭,同時在倉庫區的周圍也有鐵路運行。碼頭牆壁上還有大型的鑄鐵護欄,用於捆紮船隻。調查發現,修建機場時,鐵軌並沒有完全拆除,碼頭牆上的護欄亦只有外露的部份被拆除。此外,在飛機存放區的地下,還發現了一個用鋼筋網包裹的混凝土樁,這是一些已廢棄了的石油管道。
當AAIB 檢查員在繞過28號跑道的飛機存放區時,手持指南針所顯示的方向偏差可高達 +/- 60 度。調查報告的結論指出,羅盤出現的較大偏差是由幾個鐵磁特徵異常所引起的,主要來自地下的堆梁結構(柱子)、鋼筋包裹的混凝土、以及地下還未拆除的鐵路線。
有見磁北所帶來的上述問題,為何機場的跑道仍然使用磁北命名? 請留意「機場跑道的磁性」下集。