困住航班的枷锁：机场建设难题

机场是航空运输系统的关键设施，为全球经济做出重大贡献，并支持大部分长途旅行。在美国，商业航空运输在经济活动中产生了数万亿美元的价值，并为大多数长途城市际旅行提供服务。这些成就归功于 550 座商业机场，其中最大的 50 座处理了超过 80% 的航空交通。

建造机场的困难

尽管机场至关重要，但无论是在美国还是在世界各地，它们的建造都异常困难。机场建设几乎总是遭到不同利益集团的强烈反对，而且往往能够成功阻止。随着航空旅行在 20 世纪六七十年代大幅扩张，“在发达工业世界中，没有比机场建设更激烈的国内冲突。”在美国 20 世纪下半叶机场历史学家珍妮特·贝德纳雷克指出，建造一座新机场如此“异常困难……以至于几乎没有建造任何全新的大型商业机场。” 在美国 50 个最大的机场中，平均年龄为 82 岁，过去 50 年中仅建造了 3 个。过去 25 年来，美国建造的商业核反应堆(2 个)比新建的大型商业机场(0 个)还要多，尽管在此期间航空旅行增长了近 50%。

是什么让建造机场变得如此困难？在这些困难面前，美国如何设法在不建造新机场的情况下容纳了不断增加的航空旅行？让我们一探究竟。

喷气式飞机和现代航空旅行的开端

商业航空旅行自 1914 年以来就已存在，但在其早期的历史中，与火车或轮船相比，飞机是一种利基交通方式。直到 1955 年，美国乘坐飞机旅行的人才比乘坐火车旅行的人多，1957 年，航空旅行才超过了跨大西洋的海上旅行。喷气式客机的发明将航空旅行转变为当今无处不在的交通方式。波音公司于 1957 年首次试飞了 707，随后道格拉斯公司推出了 DC-8，到 1963 年，美国的航空旅行里程超过了铁路和公共汽车的总和。从 1955 年(美国第一架喷气式飞机首次亮相前不久)到 1985 年，美国的航空旅行量从每年 4000 万人次增加到超过 4 亿人次。

喷气式飞机带来的航空交通量的巨大增长要求对民用航空基础设施进行大幅度扩建。不仅需要扩大机场以应对乘客和飞机数量的增加，而且喷气式飞机还需要比螺旋桨飞机更长的跑道才能起飞和降落。洛克希德公司的星座号，一架于 1943 年投入使用的四引擎螺旋桨客机，需要一条 6000 英尺长的跑道，但波音 707 在满载起飞重量下需要超过 10000 英尺，10 年后推出的波音 747 也需要如此。1957 年，美国航空公司的一位高管表示，该公司飞往的任何一个机场都无法完全容纳新型喷气式飞机，要么是因为跑道长度不足，要么是因为候机楼设施不足。许多人认为，新型喷气式客机需要专门建造的、可以完全容纳它们的“喷气港”。

扩建航空基础设施以处理喷气式飞机被证明很困难。最主要的原因是噪音。机场附近的居民长期以来一直抱怨飞机的噪音：1948 年，现在被称为肯尼迪国际机场的地方开放时，来自 18 个公民组织的居民抗议低空飞行的飞机噪音。但喷气式飞机的噪音被证明是一个更严重的问题。20 世纪 50 年代正在研制的空军喷气式飞机预计将成为“迄今为止最响亮的人造工业噪音”。虽然对商业喷气式飞机的测试表明，它们并不一定比同类螺旋桨飞机更吵(将 707 与洛马星座号进行比较的测试测量到类似的噪音水平)，但发现喷气式发动机噪音的高频会对人类耳朵造成比活塞式发动机更严重的干扰。而且，由于起降距离更长，喷气式飞机会比活塞发动机飞机让更多人接触到噪音。

早期解决噪音问题的尝试

早期，人们希望人们会逐渐适应喷气式飞机的声音，并将其视为进步的代价。1961 年，联邦航空管理局 (FAA) 发表了一本小册子，“20 世纪的声音”，旨在解释喷气发动机产生噪音的原因，并强调航空运输带来的许多好处，希望理解能带来接受。1962 年，当一位美国国会议员质疑飞机噪音时，联邦航空管理局局长表示，“我们认为，鉴于我们日益复杂的交通和通信方式，人民必须忍受噪音的说法是现实的。城市美国中的噪音是为进步和经济增长付出的代价之一”。

但尽管有这些希望，大多数人很清楚，喷气式噪音是一个严重的问题，它“有可能阻碍美国的航空商业”。在第一架商用喷气式飞机问世一年后，国会就飞机噪音问题举行了听证会，次年联邦航空管理局承认，喷气式飞机的引入导致“机场环境中人员投诉数量大幅增加，以及社区对主要机场的涡轮喷气噪音产生负面反应。”在洛杉矶国际机场，喷气式噪音成为如此严重的问题，以至于机场附近房产的评估下降了 20%。

飞机噪音问题和其他反对因素的叠加

喷气式飞机是在人们对不惜一切代价带来的进步以及不可问责的政府技术官僚所做的决定越来越持怀疑态度的时期引入的。反对机场的行动与反对公路建设、水坝、核反应堆以及活动人士认为是错误发展的其他技术和基础设施的行动相结合。噪音开始被蓬勃发展的环保运动视为另一种有害污染。

公民们越来越多地对机场提起损害赔偿诉讼，在某些情况下甚至试图发出禁令以阻止使用喷气式飞机。1961 年，皇后区的 800 名房主因飞机噪音向港务局提起 200 万美元的损害赔偿诉讼，尽管该诉讼最终因缺乏资金而中止。1966 年，一位愤怒的主妇扬言要炸毁肯尼迪国际机场的飞机控制塔。联邦航空管理局非常担心喷气式噪音对华盛顿特区的反应，以至于直到 1966 年才允许喷气式飞机在那里降落。为了应对政治压力，国会不断提出喷气式噪音法案，1968 年通过了一项法案，授权联邦航空管理局将噪音水平作为其新飞机认证标准的一部分。

到联邦航空管理局法案通过时，技术已经开始帮助解决噪音问题。第一代喷气式飞机使用涡轮喷气发动机，空气进入发动机，被压缩、燃烧，并以超音速排出。正是这种超音速排气产生了喷气式发动机噪音的主要部分。但到了 20 世纪 50 年代后期，开发了一种新型喷气发动机，即涡扇发动机。与涡轮喷气发动机(所有空气都进入燃烧室并燃烧)不同，涡扇发动机有一个安装在前面的大风扇，将空气吸入发动机，但绕过燃烧室(因为这部分空气绕过了燃烧室，涡扇发动机也被称为旁路发动机)。涡扇发动机从燃烧室的热排气中提取了更多的能量，从而产生了更冷的排气流。这不仅燃油效率更高(当喷气发动机的排气速度与飞机的巡航速度相匹配时，效率最高)，而且也比涡轮喷气发动机安静得多。到 1961 年，涡扇发动机已在所有新型商用喷气式飞机上取代了涡轮喷气发动机。

随着涡扇发动机的逐渐应用以及联邦航空管理局噪音法规的出台，飞机噪音问题得到了部分缓解。但噪音的容忍度似乎下降得更快，而且根据大多数说法，机场噪音仍然是限制机场建设的最重要问题。

机场选址难题

理想情况下，噪音问题可以通过在远离任何人口稠密地区建造机场来解决。但这也被证明是困难的。虽然一些机场，如芝加哥的中途机场、波士顿洛根机场和纽约的拉瓜迪亚机场是在它们所服务的城市附近(甚至在城市内)建造的(在喷气式飞机使这种建造变得不可行之前)，但许多其他机场是在远离城市的地方建造的，只是后来城市最终扩展到了周围。奥黑尔机场(最初是第二次世界大战期间道格拉斯飞机公司的飞机工厂)最初建在相对远离芝加哥的农田上，但战后城市扩张推动了向外发展，到 20 世纪 60 年代后期，奥黑尔机场拥有全国一些最严重噪音问题。同样，丹佛国际机场也是经过深思熟虑，在一片巨大的空地上，远离丹佛建造的，目的是最大程度地减少噪音问题，但没有完全成功。

而且机场离城市不能太远，因为旅客需要进出城市，工人在通勤范围内工作，等等。在加拿大，米拉贝尔机场建在距蒙特利尔 35 英里的地方，周围是一块 79000 英亩的缓冲区，以防止任何不兼容的土地利用问题。米拉贝尔机场预计将取代多瓦尔机场(现在的蒙特利尔-特鲁多机场)成为加拿大主要的东部机场，但部分原因是距离城市太远，这种情况从未发生，米拉贝尔机场于 2004 年停止为客运服务。

机场规模问题和选址困境的叠加

除了噪音问题之外，机场的庞大规模也使在城市附近建造它们变得困难。虽然早期的机场通常很小(当芝加哥中途机场开放时，它只占地 80 英亩，到 20 世纪 50 年代，它是世界上最繁忙的机场，占地 650 英亩)，但现代机场需要数千英亩。跑道长度为两英里或更长，并且需要数千英尺的间隔才能允许飞机同时降落。这加上需要作为噪音缓冲区而获得的额外土地，意味着机场是“城市边缘最大的土地使用设施”，通常本身就与一个城市一样大。在 20 世纪 80 年代初，达拉斯沃思堡机场的土地面积与达拉斯市一样大，丹佛国际机场与旧金山一样大。除了难以找到这么多空间之外，机场还反向导致对更多住房的需求(为工人提供住房，以及机场带来的任何商业增长)，同时又为其移除了数千英亩的空间。

机场建设面临的政治和经济阻力

噪音问题意味着新机场建设遭到当地居民的强烈反对。但居民并不是唯一反对机场建设的人。他们还与环保主义者作斗争。除了它们产生的噪音之外，机场的规模意味着建造一个机场将侵占可能具有生态价值的区域，例如森林或湿地，即使它们只是用作噪音缓冲区也会破坏它们(鸟类撞击的风险意味着理想的机场是周围是“无菌领域”在这些区域，鸟类不会倾向于筑巢)。流经机场的巨量喷气燃料会产生泄漏和溢出的风险。肯尼迪国际机场数十年的燃料泄漏导致机场下方形成了一个“巨大的喷气燃料湖”，面积从 500 万到 900 万加仑不等。

因此，环境反对一直是限制机场建设的一个主要因素。环境组织，如塞拉俱乐部，反对在加利福尼亚的帕姆代尔和明尼苏达州明尼阿波利斯附近修建新机场。环境反对阻止了肯尼迪国际机场的扩建(这需要填补牙买加湾的部分地区)和纽约地区第四个新机场的建设。它阻止了一个小型的训练设施成为世界最大的机场，该设施位于大沼泽地附近。对机场的环境反对在很大程度上得益于 1969 年通过的国家环境政策法案 (NEPA)：NEPA 已被用来反对丹佛国际机场的建设以及奥克兰、安克雷奇和奥黑尔机场的扩建，等等。

其他阻力因素

新机场的建设也经常受到航空公司的反对，航空公司已在其现有机场的航站楼设施上投入了大量资金。同样，在航空公司拥有“堡垒枢纽”(一个机场的流量主要被一家航空公司占领)的情况下，他们常常会反对新机场，因为这是对他们主导地位的威胁。例如，达美航空公司反对在亚特兰大建造一个新机场，该机场将被西南航空公司使用。

使建造新机场变得困难的因素也使扩大现有机场变得困难。通常情况下，城市扩张意味着机场没有可行的发展空间，就像在芝加哥的中途机场和纽约拉瓜迪亚机场。如果有可能扩张，这种扩张必然会遭到居民和环保组织的强烈抗议。抗议通过填补牙买加湾来扩大肯尼迪国际机场，自 1948 年建成以来，使机场一直保持着大致相同的规模。在波士顿洛根机场建造一条额外的跑道成功抵制了 30 多年，并在西塔克建造一条新跑道拒绝了 16 年。地方和环境反对阻止了洛杉矶国际机场在 20 世纪 90 年代末的扩建。芝加哥在克服对奥黑尔机场扩建的反对方面遇到了如此大的困难，以至于它要求联邦政府通过立法来强制进行扩建。美国审计署的一份报告发现，平均而言，美国机场需要 10 至 15 年才能完工一条新跑道。

世界各地的机场似乎也好不到哪里去。位于伦敦的希思罗机场已经尝试添加第三条跑道超过 50 年。而在 2008 年至 2016 年间，全球 4000 多个商业机场增加了大约 400 条新跑道，而在交通量最高的 100 个机场(处理着大约一半的航空旅行)中没有增加一条跑道。

结语

航空旅行是一个有趣的二分法。一方面，为它建造基础设施是难以置信的困难。机场难以建造，飞机难以获利，航空公司经常破产。然而，这并没有阻止航空旅行稳步变得更便宜、更安全、更方便、更普遍。在喷气式飞机时代之前，在不需要花费数十亿美元的情况下就可以开发飞机和机场，当时航空旅行也充满噪音、不便，并且仅限于相对少数人。它以某种方式被带到了大众之中，即使它的各个方面都越来越接近不可能实现，也从一个奇迹变成了现代便利。

本文译自 construction physics，由 BALI 编辑发布。