高高原机场拦阻床特性材料耐久性研究

为探究高高原环境对拦阻床特性材料耐久性的劣化作用,基于高高原机场环境特征及现有研究剖析冻融循环和干湿交替对特性材料拦阻性能的损伤机理。研究表明长期暴露于高高原环境下的特性材料退化严重,更易丧失拦阻功能。对此文中提出了相应的耐久性改善措施及未来研究方向,以保障机场拦阻床安全性。

特性拦阻材料的台架实验装置研制

本文建立了单轮负载、平台拖动式的台架实验装置,并开展了验证实验。该装置主要包括固定框架、吊篮、活动平台、机轮夹持组件和传感器。将拦阻材料安装在活动平台上,通过牵引活动平台实现机轮对拦阻材料的碾压。该装置可以更换不同机轮、安装不同性能的拦阻材料;实验条件包括机轮胎压、机轮承重等参数;传感器可以测量实验过程中机轮受到的拦阻力、机轮压入深度等参数。该装置可以为研究机轮规格、胎压、承重、拦阻材料性能等对拦阻力的影响提供实验手段。验证实验结果表明,所建立的装置可以满足机轮与特性拦阻材料力学模型研究的需要。

特性材料拦阻系统设计所需的起落架限制载荷确定方法

在特性材料拦阻系统(EMAS)设计中,飞机起落架的安全性既是飞机安全性的重要标志之一,亦是产生拦阻力的重要保障。起落架限制载荷是评估起落架安全与否的重要参数。这些参数因起落架型号不同而异,且掌握在飞机制造商手中,不对外公布。根据我国民用航空规章25部中有关牵引载荷、滑行刹车等条款,以及飞机的机场规划手册建立了飞机起落架限制载荷计算方法;并将该方法计算的限制值与参考文献的限制值进行了对比。该方法可以计算飞机起落架的水平和垂直载荷限制值。该方法已经成功地应用于2011年12月我国进行的一系列EMAS真机验证试验。结果表明该方法能够满足飞机在EMAS中起落架安全性评估的要求。

特性材料拦阻系统(EMAS)建设项目决策方法与设计要点

国内一些建成较早的支线机场,特别是端安全区不满足现行标准的高填方机场,在气候条件、场地条件及其它因素的影响下,可能导致飞机冲出跑道并带来严重后果。特性材料拦阻系统(EMAS)是一种可避免事故严重后果的被动式系统。不同条件的机场是否适宜建设EMAS系统需经过立项分析,本文结合工程实例,对EMAS项目立项决策系统进行归纳与解析,为EMAS建设项目立项工作提供参考,并对EMAS立项及设计工作中的要点分别进行梳理,为科学建设EMAS系统提供一种决策及工作思路。

基于离散元的EMAS泡沫混凝土贯入力学性能研究

通过贯入力学试验研究特性材料拦阻系统(EMAS)泡沫混凝土在破碎碾压过程中的力学性能,并分析了冻融作用对其压溃强度及吸能效果的影响.在初步建立泡沫混凝土离散元模型的基础上,提出“虚拟试验法”,以获得泡沫混凝土离散元模型的最佳参数组合.通过模拟抗压强度试验证明了模型仿真精度可达97.7%.在此模型的基础上,研究了混凝土子颗粒及孔隙颗粒的半径和力学参数对材料贯入力学性能的影响.所提出的EMAS泡沫混凝土材料离散元模型可为EMAS拦阻过程仿真提供更为精确的研究方法.

低强再生混凝土及其应用

通过疏理和分析国内外文献,结合试验论证,为建筑固废资源化提供一个新思路,即利用由废混凝土生产的再生原料(再生骨料和再生微粉)制备泡沫再生混凝土。阐述了再生骨料和再生微粉的加工工艺和复杂特性,分别介绍了再生混凝土和泡沫混凝土的力学性能及应用,并重点分析了影响泡沫混凝土性能的主要因素。充分利用再生混凝土与泡沫混凝土的自身特点,将两者进行有效结合,提出了一种低强功能化泡沫再生混凝土的制备方法,并确定了可行的配合比。最后,对这一研究方向进行了展望,提出了拦阻系统被破坏后现场实现二次、多次再生的可能性,使其具有更高的利用价值。研究结果表明:在同一种配合比下,泡沫混凝土的强度和密度远低于再生混凝土;用再生细骨料取代标准砂后,所得泡沫再生混凝土的强度和密度会进一步降低;所制备的泡沫再生混凝土符合规范《特性材料拦阻系统》(MH/T 5111—2015)中提出的耗能曲线要求,验证了将其用作机场跑道端末端安全区特性材料拦阻系统的可行性。

飞机拦阻系统拦阻力模型的实验研究

为了研究建立飞机机轮与特性材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,简称EMAS)之间作用力的计算模型,设计建造了专门的实验装置。通过改变机轮尺寸、运动速度、负重、轮胎胎压,泡沫材料的厚度与强度等参数,开展了大量实验,发现了泡沫材料在机轮碾压下的一些物理现象,获得了实验数据。在这些实验结果的基础上建立了拦阻力模型,并对模型的准确度进行了验证。研究表明:1)机轮运动速度对拦阻力的影响较小;2)被机轮碾压后材料是处于压透状态还是处于未压透状态对拦阻力有重要影响;3)泡沫材料的强度水平对拦阻力的影响是复杂的,增加材料强度可能降低拦阻力;4)建立的拦阻力模型较好地反映了实验现象;5)在实验范围内,模型对机轮所受拦阻力计算结果相对偏差的平均值小于10%,最大相对偏差为17%。

飞机拦阻系统模型研究

为了研究特性材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,EMAS)的动力学模型,创造性地研究了泡沫混凝土材料的力学特性,建立了机轮/拦阻材料之间的静力学模型和拦阻系统的动力学模型,设计建造了专门的实验装置并用B737飞机对模型进行了试验验证。本研究提出的双侵彻实验方法可以较好地表征材料的力学性能;设计建造的台架实验装置能够研究机轮对拦阻材料的碾压机理;建立的机轮/拦阻材料间力学模型和飞机拦阻动力学模型通过了一系列试验验证。以该研究为基础形成EMAS产品,已经在8家机场安装了9套,创造直接经济效益2.9亿元。