机场跑道交通量纵向分布研究

针对当前对机场交通量分布认识不全面的问题,重新审视现有机场道面交通量分析方法,提出了机场交通量纵向分布的概念,并计算出飞机在起飞和着陆两种情况下交通量纵向分布的数学方程,完善了机场道面交通量分析方法,为机场跑道平面设计和道面设计提供更为可靠的理论基础。同时分析了跑道交通量纵向分布的影响因素,发现飞机种类与性能、跑道两端起降概率以及跑道长度等多因素对跑道交通量纵向分布有较大的影响。     

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。     

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.     

应急机场土质道面疲劳变形特性模型试验

为分析应急机场快速修建工程的合理道面结构形式,采用人工加载和道面电液伺服疲劳试验机加载2种方式,对由压实土基、稳定土基层（底基层）和功能性面层组成的典型道面结构疲劳变形特性进行了模型试验.研究了土质道面结构的累积塑性变形、回弹弯沉和弯沉盆曲线随飞机荷载、施加荷载频率和荷载作用次数的变化情况及其平面分布规律.试验结果表明:累积塑性变形随加载频率增大而增大,累积塑性变形与加载次数呈对数关系;弯沉盆曲线形状类似“S”型曲线,可采用四次曲线方程进行拟合;道面结构的早期整体回弹模量增长较快,7~60 d龄期内整体回弹模量可达200~500 MPa,在数万次通行次数下,土质道面的回弹弯沉小于1 mm,表明提出的土质道面结构形式能够满足应急机场强时效性的要求.      

利用无损探测技术研究机场道面错台成因

依托无损检测方法对某机场道面错台区域进行综合检测,得到引起该机场道面错台的原因：由于错台区域两侧道面修建历史不同,所采用的道面结构和材料不同,2种不同道面在飞机荷载和环境因素的长期作用下引起道面基层不均匀沉降,基层的不均匀沉降进一步反射到面层引起错台区域道面脱空,道面脱空和基层的不均匀沉陷最终引起道面错台．     

基于GIS的机场道面管理系统

总结国内外建立机场道面管理系统的先进经验，根据机场道面管理和GIS的特点，构建了机场道面管理系统的基本结构和机场的分区管理模式，研究了建立机场道面的空间数据库和属性数据库的方法及其管理方法，介绍了系统关于GIS的主要功能。实践证明该方法符合实际．对建立基于GIS的机场道面管理系统是可行的。     

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。     

西南某机场水泥混凝土道面板应力计算分析

为了对西南某机场水泥混凝土道面板进行应力分析,通过现场钻芯取样和劈裂实验得出劈裂强度值和基层顶面反应模量。应用ANSYS软件建立三维有限元模型,计算不同飞机荷载作用下的板边应力。由应力折减系数得出板边计算应力,判断道面能够运行的最大飞机重量。比较板边自由与不自由两种状态下道面产生的应力和位移,发现高温作用下道面的受力变化与低温状态下不同,对机场道面在夏季和冬季运行时提出建议。     

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%.     

机场道面基层顶面当量回弹模量的计算方法

应用弹性层状体系理论与弯沉等效原则,研究了道面结构参数、飞机荷载作用半径及主起落架构型对基层顶面当量回弹模量的影响.通过分析126种典型道面结构,建立了机场道面基层顶面当量回弹模量的回归公式,并根据弹性层状体系理论的当量回弹模量反算解验证了回归公式的准确性.分析结果表明:考虑飞机荷载作用半径和主起落架构型修正系数,荷载...     

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。     

简易机场道面结构的疲劳特性试验

为了分析简易机场的合理道面结构,依托陕西西安、湖南耒阳的室内外试验段,利用直径30cm刚性承载板模拟机轮荷载圆,使用反力架、千斤顶及疲劳试验机,通过人工和机械定点重复加载模拟飞机通行,研究了薄层沥青混凝土面层 水泥稳定细粒土基(垫)层道面结构在重复荷载作用下的疲劳特性。试验结果表明:推荐道面结构早期承载能力较高,在60d龄期内,整体回弹模量为200～300MPa,弯沉小于1mm;此时道面可承受飞机荷载几万至十几万次的起降通行而不破坏,并保持良好的使用性能;推荐道面结构的疲劳特性可以满足简易机场的应急使用需求。     

机场水泥混凝土道面使用寿命的改进灰色预测模型

为了准确预测机场水泥混凝土道面使用寿命,根据道面的使用性能特点,确定道面破损度为道面使用寿命的控制指标.采用灰色系统理论建立了道面使用寿命灰色预测模型,利用计算原点残差的方法检验模型的精度,并采用数据序列中最近时间点的实测值为求解的初始条件改进模型求解过程.研究结果表明:机场水泥混凝土道面破损度与道面使用时间呈指数型递增关系,道面剩余使用寿命随使用时间呈指数型衰减;道面破损度预测值与实测值的误差不超过5%,因此,该模型有效,可用于定期检测的道面.     

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。     

战时机场道面损坏评定规则建立及应用

通过定义机场道面损坏类型,建立了道面损坏结果判断、识别与记录的通用规则,设计并提出了一种可在战时条件下快速完成机场道面损坏情况的记录与评定方法,为战时机场道面抢修应急起降带的快速选取提供了技术手段。     

水泥混凝土道面腐蚀问题及预防

通过对机场道面的腐蚀破坏机理分析，提出了有效防止水泥混凝土道面腐蚀破坏的新途径。     

机场道面坑槽抢修时间优化计算研究

为实现机场道面坑槽抢修时间的优化计算,将机场道面坑槽抢修工艺进行精确划分,构建了坑槽抢修工艺网络图,对各个分项工序进行量化分析,建立了坑槽抢修分项工序时间方程,并分析了影响抢修工效系数的因素,为机场道面坑槽抢修工艺优化提供时间依据。     

适应大型飞机的沥青道面结构有限元模型

借助ABAQUS通用有限元软件,建立了3层道面结构有限元模型,分析了模型的几何尺寸、边界条件、层间接触条件、单元类型、网格的划分对大型飞机荷载作用下道面结构力学响应的影响,提出了适应大型飞机的机场沥青道面结构有限元模型参数,并用实测力学响应数据对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:在大型飞机全起落架荷载作用下,有限元模型几何尺寸宜为30m×30m×10m,层间完全连续选用tie连接;单元类型宜采用C3D8R,荷载区域的单元大小控制在不大于0.05m×0.05m;模型底部所有位移全部约束,模型四周约束对应水平方向的位移。实测数据验证结果表明有限元模型有效。