重型飞机对机场道面影响的计算

新一代飞机重量和尺寸的增大是机场道面维护人员面临的一个挑战。机场集团组织专家、ＴＢＶ顾问Ｇ Ｒ·伍德曼评估了规划中的重型飞机对跑道道面的影响，对道面设计方法和飞机／道面分级系统存在的问题进行了分析。     

公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计方法研究

从公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计的理论基础、设计指标与控制标准,以及道面结构力学响应、设计流程和步骤等方面进行分析。研究结果,得到了飞机荷载和汽车荷载的等效换算关系,提出了公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计方法。     

关于沥青混凝土道面公路飞机跑道结构设计方法的分析与研究

从公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计的理论基础、设计指标、控制标准、道面结构力学响应分析、设计流程及步骤等方面进行分析研究,提出了公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计方法。     

基于累计损伤的刚性道面结构性能评价方法

针对民用机场道面结构性能评价技术进行研究,探讨了道面结构累计损伤分析原理.按轮迹服从正态分布采用通行覆盖率计算覆盖作用次数,用累积疲劳损伤替代了“设计飞机”在交通量换算中的作用,直接计算各型飞机对道面结构总的累积疲劳损伤用于结构性能评价,提出基于累计损坏原理的道面结构性能评价技术流程.实例分析表明：该方法计算结果更合理,适应大型飞机复杂起落架荷载作用下的水泥混凝土道面结构评价.     

军用机场沥青混凝土道面交通量换算

将飞机的主起落架的形式分为单轮、双轮和双轴双轮，双轴双轮按轮径比分为3种类型；建立以飞机作用下道面结构层最不利位置的应力疲劳等效和道面结构厚度一致的交通量换算原则，推导出了不同起落架之间交通量的换算公式；经设计验证，其交通量换算公式是正确的。     

用混凝土块体铺设机场道面

文中论述了在英国卢顿机场所进行的试验，借以评价用混凝土块体作为飞机跑道道面的适用性，跑道道面承受着飞机的静荷载和缓慢的运动。试验结果表明，同传统的用作机场跑道道面的马歇尔地沥青面层和优质混凝土道面比较起来，混凝土块体有不少优点。同时还介绍了在西跑道终端的回转面积重新铺设道面时，所作的平板承载试验的结果。这些试验表明，在用混凝土块体重新铺面后，道面的承载强度提高了１４％。     

计算民用机场刚性道面面层厚度的疲劳消耗方法

现行民航机场刚性道面计算方法需要先选定设计飞机,然后将其他机型的运行架次都折算成设计飞机架次再进行板厚计算。由于机轮荷载应力与起落架构型、几何参数、胎压、轮载等存在复杂的关系,实际上很难导出不同机型间运行架次的换算关系。根据计算,现行架次换算式存在不能实现等效疲劳换算的重大缺陷。鉴此,本文提出了根据疲劳损耗确定道面面层厚度的计算方法。其优点是无需选用设计飞机,从而避免了架次换算方法不完善带来的问题或设计飞机选取不当可能引起的错误。此外,本方法还具有计算可靠性高、能分辨每种机型在道面疲劳损耗中所占份额和便于道面剩余寿命估算等优点。     

美国联邦航空管理局机场道面试验中心足尺试验介绍

为了应对大飞机的超大荷载对机场道面带来的破坏,并由此可能引发的飞机安全事故,美国联邦航空管理局(FAA)建立了国家机场道面试验中心(NAPTF)致力于机场道面结构的研究,NAPTF于2000年开始进行不同机场道面结构的足尺重复加速加载试验,采集了大量的重复加载下路面结构响应数据.FAA机场道面试验中心进行的足尺试验,包括足尺试验设计、路面结构形式、加载信息以及结构响应等,足尺试验很好地反映了路面破坏的整个过程,其成果已用于对目前道面设计中所采用的力学模型的修正等方面.     

考虑接缝影响的机场水泥混凝土道面结构响应

接缝是机场水泥混凝土道面结构的重要组成部分，通过分析道面接缝传荷机理，考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点，以伊尔-76为例，采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷，基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用，利用有限元软件建立了足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型。应用该模型，计算了飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面结构的力学响应，对比了考虑与不考虑接缝的差异，并与美国EverFE2．0模型计算结果进行了对比。研究表明所建模型可较好地模拟道面接缝的作用机理，计算应力能更合理地反映道面结构的受力状况。     

应用有限元计算机场道面结构适应厚度

为了计算长沙黄花机场道面结构厚度是否满足飞机运行要求,采用中国民用机场水泥砼道面厚度设计方法,应用ABAQUS通用有限元程序,计算了设计机型作用下的板边应力和砼弯拉疲劳强度,得出黄花机场道面结构适应性厚度不能适应7年评价期内的航空交通作用,必须进行加铺补强的结论。     

现行中美民用机场刚性道面设计方法对比分析

运用现行中国民航总局的刚性道面设计方法(力学经验法)与美国联邦航空局(FAA,Federal Aviation Administration)的刚性道面设计方法(FAARFIELD法),在两种单一飞机条件下,分别对不同基层厚度、面层设计强度、交通量的情况进行刚性道面面层的厚度设计,对得出的54组数据进行对比分析;同时,为反映机场实际交通情况,拟定两组多种飞机进行设计对比。结果表明:在单一飞机条件下,民航总局力学经验法的面层设计厚度明显大于FAA的FAARFIELD法,厚度差值随基层厚度和面层设计强度的增加而增加,随交通量的减小而减小;在多种飞机条件下,民航总局的力学经验法面层设计厚度亦明显大于FAA的FAARFIELD法,中国现行民航机场刚性道面设计方法趋于保守。另外,中国机场设计方法计算繁琐,受制于板边弯矩影像图,精确度受到一定影响,建议引入计算机程序和三维有限元理论。     

飞机滑行转弯对沥青道面作用的侧向力分析

应用动力学原理,建立了飞机滑行转弯时的动力学方程,研究了飞机在沥青混凝土道面上滑行转弯对道面产生的侧向力。结果表明,影响飞机转弯侧向力的主要因素为转弯速度、前轮操纵角和前轮操纵角速率。侧向力是飞机滑行转弯时引起道面产生破坏的主要原因。     

机场道面使用性能参数的灰色预测

本文针对道面结构承受的飞机荷载和环境因素的作用是随机的、复杂多变的；并使用性能受到道面结构材料和施工变异及养护措施等多方面因素的影响，用灰色系统理论对表征道面使用性能的参数（道面强度ＰＣＮ、道面平整度ＰＺＤ、摩擦系数μ、道面破损率ＰＳＬ）进行了预测，取得了满意的结果。可为机场道面的使用管理和养护维修提供决策依据并可用于机场道面使用寿命的预测。     

基于飞机全尺寸模型的机场道面平整度评价理论研究

针对国际平整度指数IRI在机场道面平整度评价中存在的问题,提出综合考虑道面左右主轮迹带、滑行中线的不平整情况对飞机滑行过程中振动的影响的机场道面平整度评价方法。以飞机全尺寸模型替代目前的1/4车模型,建立飞机六自由度振动方程,以跑道中线左右两个主轮迹带及跑道中线3条测线的道面高程作为输入,通过求解飞机六自由度振动方程得到飞机的横向滚转量、纵向俯仰量以及质心处的竖向振动位移量,在此基础上提出机场道面平整度评价指标-FARI(Full Aircraft Roughness Index)及道面平整度评价流程。希望本文工作能对机场道面平整度评价提供有益参考。     

中美机场沥青混凝土道面设计方法对比分析

针对中国民航机场沥青混凝土道面设计方法 (MH法)和美国联邦航空局沥青混凝土道面设计方法 (6E法)之间的差异,在不同飞机类型和交通量(包括单一机型和混合交通)、不同面层厚度的条件下,对沥青混凝土道面基层厚度进行计算分析。结果表明:在单一机型和混合交通下,中国MH法计算的基层厚度比美国6E法要厚;在单一机型下,中国MH法与美国6E法计算出的基层厚度差值随着交通量的增加而变大,随着CBR值的增大而减小;中国民航机场沥青混凝土道面设计方法已无法适应新一代大型飞机的运行要求。     

军用机场水泥混凝土道面可靠性设计方法

采用极限状态法建立了机场道面可靠性的设计标准。基于可靠性理论,以飞机作为设计荷载,考虑荷载和温度翘曲应力的共同作用,建立了军用机场水泥混凝土道面可靠性设计方法。以实例计算的结果与用现行设计规范计算的结果进行对比,相对误差仅2.60%,说明文中建立的可靠性设计法是正确、可行的。     

循环荷载作用下道面和软土地基共同作用变形数值分析

采用弹粘塑性模型模拟路基和软土地基的应力应变特性，建立了动力有限元基本方程，对飞机荷载作用下道面和地基共同作用进行了有限元计算与分析，得到了循环茶荷载作用下道面和地基共同作用下变形性状。     

大型飞机荷载作用下站坪结构对地基土附加应力的影响分析

基于轴对称荷载层状弹性理论,可得垂直均布荷载作用下分层地基土的解析解;利用BISAR3软件进行计算,分析了在大型飞机多轮荷载作用下,刚性及柔性道面各结构层刚度及厚度变化时,对地基土附加应力的影响。分析结果表明:刚性道面相对于柔性道面,土基内应力扩散较大,土基顶部附加应力相对小了46 %左右;无论对于刚性道面或柔性道面,各结构层厚度变化的影响均要大于刚度变化的影响。此分析方法,可为机场站坪沉降及道面设计提供参考。     

跑道动荷载与国际平整度指数关系研究

跑道平整度是体现机场道面性能的重要参数,该文基于公路路面平整度与动荷系数之间的关系,通过建立飞机在道面滑跑状态下的力学平衡方程,得到了考虑飞机升力作用下国际平整度指数IRI与动荷系数之间的定量关系.结合某机场的平整度实测结果,分析了跑道不同区域的力学状态,研究成果可为机场道面性能评估与维护以及道面力学性能的研究提供参考.     

典型飞机起落架荷载作用下机场水泥砼道面结构响应分析

采用有限元软件ABAQUS建立机场水泥砼道面结构三维有限元模型,分析单轴双轮、双轴双轮和三轴双轮3种典型飞机起落架荷载作用在不同位置时道面结构响应,结果表明飞机荷载作用下水泥砼道面板底的应力分布及大小与起落架构型密切相关,并得到了3种典型飞机起落架荷载作用的不利荷位和最大应力。