飞机临界荷位的道面板内最大弯矩和板边弯矩分析

飞机荷载作用下的道面板内力分析是机场道面设计和承载能力评估的重要指标。目前国际普遍采用临界荷位的板边弯矩值作为依据,但实际受力分析下最大弯矩值出现的位置并不在板边,且随主起落架构型及道面结构参数的变化而变化。随着民航机型的大型化和起落架构型的复杂化,板内最大弯矩与板边弯矩之间的差别越来越不可忽视。为定量分析飞机临界荷位道面板内最大弯矩值的位置及数值同板边弯矩值的差异程度,基于半无限大弹性地基板理论并采用高精度有限元模型,分析了不同机场道面结构下多种构型的主起落架在板内临界荷位最大弯矩与板边弯矩的偏移距离及差值比例。分析结果表明:随着道面板相对刚度半径的增大,最大弯矩值位置从板边逐渐内移,随着主起落架复杂程度的增加,内移的距离会逐渐增大但变化幅度较小,内移距离范围为4～14 cm;最大弯矩值高出板边弯矩值的比例随着道面板相对刚度半径的增加出现先增大后减弱的规律,随着主起落架构型的变化略有差异,其中常见机型A319机型最高差值比例达5. 06%,A320机型最高差值比例达3. 92%,A380-800机型最高差值比例达3. 51%。     

基于实体单元的弯沉盆面积指数法改进

由于传感器的布置方式与采用数量的多样性导致了国内外弯沉盆面积指数法存在多种计算形式,目前民航规范对这些分析公式并没有具体的适用性及可靠性描述。为反映机场道面板实际变形情况,基于弹性地基板理论采用实体单元的有限元分析结果为依据,通过120种工况对比分析了国内外常见的5种弯沉盆面积指数法的分析误差,分析结果表明:采用远端传感器构造弯沉盆面积指数的国外两种方法(USFA、SHRP 5-outer)分析误差较小,其分析误差范围分别为1.01%～31.48%,15.05%～31.09%;采用近端传感器构造弯沉盆面积指数的国外两种方法(SHRP 4-in、SHRP 7-in)分析误差较大,其分析误差范围分别为-56.14%～-10.27%,23.56%～104.71%,中国民航规范公式最为精确,其分析误差范围为-22.99%～31.51%。通过分析各方法传感器布置形式与数量,结合105种工况下的有限元分析进行数值拟合,构造出了精确的回归公式,最终提出采用6远端传感器方案的弯沉盆面积指数法。对比5种国际方法,新公式在数值模拟中精确度更高,在实际评估应用中更准确安全。通过有限元分析新公式误差可限制在-25.51%～0.15%,对于厚度为20～45 cm的道面板适用性较好。