采用IRI评价机场道面平整度的适用性

提出一种采用国际平整度指数(IRI)评价机场道面平整度的适用性综合分析方法,建立了1/4车辆模型与飞机的动力学模型,采用IRI和飞机重心处竖向加速度(VACGA)作为机场道面平整度的评价指标,利用MATLAB/Simulink建立了IRI和VACGA求解模型;以正弦函数形式的不平整激励模拟机场道面纵断面的微波起伏,在不同振幅、波长和滑行速度条件下定量解析IRI和VACGA的分布特性。计算结果表明:VACGA和IRI均与振幅成正比;IRI的敏感波段为波长1~5m的短波,并在波长为2m时达到最大;飞机在200km·h~(-1)滑行速度下,VACGA随波长的变化呈现3个波峰,并且在波长为15m时达到最大波峰;当飞机在滑行道的滑行速度小于40km·h~(-1)时,VACGA的敏感波段为2.3~7.2m,基本分布在IRI的敏感波段内,说明滑行道平整度的评估可采用IRI,但当飞机在跑道的滑行速度大于60km·h~(-1)时,VACGA敏感波段为6.4~23.6m,分布在IRI不敏感波段内,说明当飞机在跑道的滑行速度较高时,采用IRI检测机场道面平整度是不合理的。     

现有高等级公路改成飞机跑道的承载力分析

战时当军、民用机场遭到破坏,恢复和新建机场困难很大,将现有高等级公路直线段应急改成飞机跑道成为恢复空运保障能力最有效的途径之一。为了研究现有高等级公路起降飞机时的承载能力,首先分析了飞机荷载的作用模式;其次在考虑道面材料特性及飞机荷载特性对道面应力影响的基础上,提出合理的三维有限元结构分析模型,并利用ANSYS有限元分析软件对兼有垂直力和水平力的飞机荷载作用下的道面结构层进行了应力分析,据此得到了高等级公路的承载力,可作为今后高等级公路直线段应急改成飞机跑道的设计计算参考。     

沥青跑道抗滑性能分析

为了提高机场沥青跑道的抗滑性能,保证飞机滑跑安全,分析了沥青道面防滑性能要求,研究了沥青道面摩擦系数、粗糙度、抗滑耐久性等防滑性能指标,参照国际民航的规定和中国沥青道面抗滑标准,提出了考虑飞机滑跑安全的道面技术参数,并对材料性质、沥青混合料类型与级配、沥青用量等因素对抗滑性能的影响进行了分析。分析结果表明:当沥青道面摩擦系数摆式仪测定值控制在45以上,构造深度大于0.4 mm时,飞机滑跑是安全的;通过选择坚硬石料作为沥青混合料的集料,采用沥青玛蹄脂碎石混合料作为面层材料,设计合理的坡度,及时清除道面积雪等设计与使用维护措施,可增强沥青道面抗滑性能。     

机场跑道应急抢修模式的研究与探讨

机场道面状态直接影响飞机运行安全,如何缩短应急抢修时间一直是飞行区管理部门关注的重点问题之一。通过对首都机场沥青道面历年的应急抢修数据进行调研和分析,并从"人、机、料、法、环"五个方面着手,探索出缩短机场道面应急抢修时间的有效措施,打造出新模式下的应急抢修团队,为国内大型机场的沥青跑道应急抢修提供有效的借鉴。     

基于数据驱动的机场水泥混凝土道面性能退化预测

针对机场道面性能退化过程的精确预测问题，本文采用数据驱动的机场道面预测性维护方法，通过指示变量将两种数据集进行联合分析，考虑机场道面性能退化过程受飞行交通量和道面面层厚度的影响，以机场道面性能状况指数衰变的非线性函数为期望函数，建立一种机场道面性能退化双参数预测模型；根据模型的参数估计结果，采用边际效应分析结合预测性能曲线图示，对不同飞行交通量水平和不同道面厚度等级的道面性能退化过程预测进行分析。结果表明，采用数据驱动和非线性混合效应方法，搭载联合估计技术，能较为显著地提高机场道面性能退化预测的精度和效果。     

基于累积损伤的机场道面剩余寿命预测模型

通过统计分析道面轮迹和道面板荷载应力横向分布规律,得出了飞机起落架道面通行覆盖次数的计算方法。在道面板中部荷载应力回归公式的基础上,建立了道面板横向应力分布函数。选取NCHRP1-26方程作为疲劳方程,通过对A 机场过去13年飞机起飞架次的历史数据进行分析,得出未来7年2种机型飞机的起飞架次,利用覆盖作用曲线与应力分布函数提出了机场道面累积损伤量的计算方法,并进行实例验证。分析结果表明：2年后机场道面的最大累积损伤趋近于1,即在不采取任何维修措施的情况下,A机场剩余使用寿命为2年,与实际运营状况相符。可见,建立的模型有效。     

基于事件序列图ESD的跑道入侵危险性分析

随着机场交通量的增大,跑道入侵事件增长迅速,对于机场的安全造成一定的影响,对跑道入侵进行危险性分析显得尤为重要。采用动态的基于事件序列图ESD的方法对跑道入侵进行分析,详细描述了不同跑道使用情况和管制流程下的机场跑道运行情况,研究动态因素对于系统和事故发展进程及其后果的影响。研究表明在无法消除危险源的情况下,能够及时把握场景事件的发生,能够有效避免跑道入侵事件的发生,因此为预防跑道入侵事件提供了新的思路和方向。     

军用机场跑道长度设计方法

针对军用机场跑道可能受袭的主要方式,为了使机场道面受到破坏后能快速地在跑道上选取最小起降带起飞着陆,提出了考虑最不利道面破坏区域的跑道长度数值计算方法.通过本文设计方法和现行设计方法对二级机场部分机型的跑道基准长度进行计算比较,发现所增加的跑道长度不长,结果表明此方法对跑道长度设计是可行的.     

基于ADAMS仿真确定飞机着陆道面动荷载

为了合理确定机场刚性道面设计中的动载系数,减少道面荷载现场测试的工作量,利用ADAMS软件进行仿真研究,分析了飞机着陆时道面的竖向荷载、纵向水平荷载和横向水平荷载的动态响应规律.通过改变飞机着陆时的俯仰角、滚转角、初始下降速率和初始机轮离地距离4个主要参数,分析道面受载情况的敏感性,并利用白噪声线性滤波法生成不同等级道面,研究了不同平整度下道面的动态响应规律.研究结果表明:初始下降速率从0 m/s增大到3 m/s时,动载系数从0.677增大到1.623;着陆水平荷载主要为纵向水平荷载;飞机对H级道面的动荷载最大值比A级道面增大68.71%.     

机场水泥混凝土道面损坏状况评价方法优化

在《民用机场道面评价管理技术规范》的基础上,根据跑道单元板块相对位置的重要性不尽相同,提出道面状况指数(PCI)及结构状况指数(SCI)的改进算法,得到更为准确的跑道整体的PCI/SCI值。为机场运行人员准确了解跑道运行情况及适时开展维护提供科学依据。文中先对机场道面进行分区,运用熵值法客观评判跑道区域的相对重要性,得到每块道面区域的权重,由区域PCI/SCI值乘以权重相加得整体道面PCI/SCI值。     

基于环境因素的机场跑道入侵风险评价

随着机场交通量的增大,跑道入侵事件迅速增加,已严重影响到了机场安全,因此,对跑道入侵进行风险评价显得尤为重要。首先将影响跑道入侵的环境因素分为直接环境因素和间接环境因素,建立了跑道入侵风险评价指标体系。基于直接环境因素建立了跑道入侵风险等级评价建议值体系。引入风险系数对评价指标的取值进行处理,将间接环境因素对跑道入侵的影响通过直接环境因素体现出来。然后应用非线性可拓综合评价法建立跑道入侵风险评价模型。最后通过实例分析,验证了该评价方法的可行性。     

机场跑道破损坑槽对飞机滑跑动力的影响

基于1/4双自由度振动模型,建立了飞机-坑槽振动简化模型,从乘客舒适度、道面结构承载力及高速滑跑时可能发生跳跃等3方面,研究了道面坑槽的许可深度计算方法。结果表明:机身振动加速度随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度增大而减小;动载系数随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度的增大而减小。实例应用得到了跑道不同部位出现坑槽的许可深度值,为机场当局对破损跑道的运行适用性判断提供理论参考。     

机场跑道破损坑槽对飞机滑跑动力的影响

基于1/4双自由度振动模型,建立了飞机-坑槽振动简化模型,从乘客舒适度、道面结构承载力及高速滑跑时可能发生跳跃等3方面,研究了道面坑槽的许可深度计算方法.结果表明:机身振动加速度随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度增大而减小;动载系数随着坑槽深度增大而增大,随着滑跑速度的增大而减小.实例应用得到了跑道不同部位出现坑槽的许可深度值,为机场当局对破损跑道的运行适用性判断提供理论参考.     

沥青混凝土跑道道面安全评价研究

首先归纳总结沥青混凝土跑道道面的常见损坏类型,然后通过对沥青混凝土道面损坏状况的实地调查和记录,鉴别其损坏类型、判别损坏程度,再运用层次分析法对各损坏类型的权重进行赋值,最后利用模糊综合评价方法评价某机场道面的安全性.结果表明,该方法具有更高的实操性,特别适合维护成本相对较低且施工速度快的沥青混凝土道面跑道.     

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为提高跑道的利用率,对飞行区布局为“目”字形状的机场改建快速出口的问题进行了系统研究. 分析了飞机在快速出口中滑行的过程,得出了跑滑间距和中间联络道之间的可用距离为限制“目”字形机场改建快速出口的影响因素. 在此基础上,建立了快速出口距离的数学模型,分析了现有机场改建快速出口时沿跑道方向的限制条件,得出了典型飞机在不同机场运行时快速出口角度为30°、45°、60°条件下,飞机滑行速度和跑滑间距及快速出口距离之间的关系曲线. 最后应用本文所得的结果对某机场使用两种飞机情况下改建快速出口的可行性及限制条件进行了分析,提出了改建方案.     

纤维格栅增强机场双层道面荷载应力分析

为了分析纤维格栅增强机场水泥混凝土双层道面加铺层的荷载应力,采用ANSYS建立机场双层道面三维有限元模型,以J-8飞机荷载为计算荷载,选取机场水泥混凝土道面加铺层层底最大拉应力、层间剪应力、旧水泥混凝土道面板底最大拉应力、加铺层表面弯沉为考察指标.计算了机场双层道面层间接触对荷载应力的影响,并利用正交设计分析机场道面结构参数对荷载应力影响的显著性.研究表明：层间摩擦系数对机场水泥混凝土加铺层层底拉应力与层间剪应力影响较大;机场水泥混凝土双层道面各结构参数对加铺层层底最大拉应力都显著相关,应该作为机场水泥混凝土加铺层设计的主要分析指标;加铺层厚度和基础弹性模量与所考察的4个指标都显著相关.因此,在进行机场水泥混凝土道面加铺层设计时,必须重视基础处理技术并合理控制加铺层厚度.     

现有机场改建快速出口的可行性分析

为提高跑道的利用率,对飞行区布局为“目”字形状的机场改建快速出口的问题进行了系统研究. 分析了飞机在快速出口中滑行的过程,得出了跑滑间距和中间联络道之间的可用距离为限制“目”字形机场改建快速出口的影响因素. 在此基础上,建立了快速出口距离的数学模型,分析了现有机场改建快速出口时沿跑道方向的限制条件,得出了典型飞机在不同机场运行时快速出口角度为30°、45°、60°条件下,飞机滑行速度和跑滑间距及快速出口距离之间的关系曲线. 最后应用本文所得的结果对某机场使用两种飞机情况下改建快速出口的可行性及限制条件进行了分析,提出了改建方案.     

飞机对机场道面的随机动压力

把机场道面平整度假设均值为零的平稳随机场，引入随机过程理论，描述了该随机场的几种统计特征，并把飞机简化为双自由度振动系统，利用频率响应函数的概念获得了飞机对不平整道面的随机动力谱，还对实测随机动力的方法进行了探讨。     

考虑飞机运行特性的柔性道面累积损伤计算

为准确计算柔性道面任一点累计损伤,考虑飞机载重和滑行速度差异,给出了飞机滑行在道面任一横断面处单个主起落架动荷载计算方法;基于单个主起落架动荷载作用下柔性道面面层底拉应变和土基顶面竖向压应变空间响应分析,引入多轴荷载作用频次影响系数,考虑轮迹横向偏移和纵向分布规律,得出了单个主起落架在道面任一位置处荷载作用频次的计算方法,并计算了相应位置处道面允许作用次数;基于Miner准则的线性疲劳累积损伤原理,提出了可覆盖整个柔性道面的道面累积损伤计算方法。实例表明该方法可行,可为道面分段和横向减薄设计的理论计算提供参考。     

道面摩阻不平衡对飞机着陆滑行参数影响

从运动学原理入手建立飞机着陆滑行力学模型, 引入道面摩阻不平衡度, 基于实测道面摩擦因数及其摩阻不平衡度分析飞机着陆减速和匀速滑行阶段的偏航角与偏航距离的变化趋势, 并设计模型试验分析湿滑道面摩阻不平衡下飞机着陆滑行参数变化规律。研究结果表明: 当跑道中心线两侧摩阻不平衡时, 机体产生绕竖轴扭矩, 导致飞机产生偏航角和偏航距离; 摩阻不平衡度的增大导致飞机偏航角与偏航距离增大, 摩阻不平衡度由0.03增加到0.38时, 偏航角增大4倍, 偏航距离增大1倍; 减小中心线两侧的摩阻不平衡度可以有效降低飞机偏出跑道概率; 滑移率对偏航角和偏航距离影响较小; 道面摩擦因数降低, 减速滑行距离增大, 基本呈线性变化; 随着跑道接地带摩阻不平衡度增大, 飞机所产生的偏航角呈直线增长, 当摩阻不平衡度达0.165时, 偏航角达1.2°; 随着跑道接地带摩阻不平衡度增大, 偏航距离也增大, 由于减速段所产生的偏航角, 加之匀速段滑行距离较长, 70%以上的偏航距离是在匀速阶段发生的; 湿滑道面下随着中心线两侧的水膜厚度差增大, 偏航角和偏航距离均增大, 水膜厚度差从0.05mm增加到2.50mm, 偏航角增大6倍, 偏航距离增大5倍。可见, 在接地带保证飞机主起落架两侧摩阻平衡, 有利于着陆减速过程飞机偏航角的控制。