飞机轮载作用下机场复合式道面结构力学分析

以三维有限元分析模型为平台,考虑旧水泥混凝土道面接缝的传荷能力,建立了复合式道面结构有限元模型,考虑临界荷位的布置,获取了B737-300,B767-300ER和B777-300ER等3种机型飞机的荷载作用下复合式道面结构各层的力学响应,计算了力学响应的极大值及其出现的位置.结果表明:复合式道面结构的临界荷位为纵缝边缘中部,多轴起落架荷载作用下,复合式道面结构力学响应表现为多应力峰值模式,随轴数增多,力学响应增加显著,轮轴之间叠加效应明显.3种机型飞机荷载作用下沥青混凝土加铺层底,旧水泥混凝土层底的力学响应的极值位置多出现在靠近纵横边缘一侧的轮胎底部.

飞机稳态转弯滑行时起落架侧向荷载研究

为分析飞机的轮轴构型对飞机转弯滑行时侧向荷载分布的影响,利用速度瞬心法,将单个多轮起落架简化为整体性轮胎,计算B737-800、B767-400ER、B777-300ER三种机型稳态转弯滑行时对沥青道面的总侧向荷载,在相同的转弯半径与前轮操作角下,将总侧向荷载有效分配到各个轮胎。研究结果表明:滑行速度和前轮操作角均对低速转弯时轮胎的侧向荷载有影响,且随着速度和前轮操作角的增加其影响越来越显著;三种机型主起落架轮胎最大侧向荷载均出现于靠近转弯中心的内侧轮胎,起落架构型的改变并没有改变轮胎最大侧向荷载的位置;飞机滑行重量增大对转弯侧向荷载的影响可以通过改变飞机起落架的构型来减轻,三轴双轮起落架构型更能有效分担飞机转弯滑行时的侧向荷载。

机场复合式道面力学响应敏感性分析

为了研究不同边界条件对飞机轮载作用下机场复合式道面力学响应的影响,基于三维有限元模型,考虑临界荷位到水泥混凝土板接缝的传荷能力,获取了不同起落架构型的3种飞机(B737-300,B767-300ER和B777-300ER)轮载作用下复合式道面各层的力学响应,并对不同层间结合系数、不同沥青加铺层厚度、不同水泥板厚度及有无制动力下复合式道面的力学响应做了对比分析。结果表明:多轴起落架荷载下的力学响应呈多应力峰值,力学响应随轮轴数增加显著增大且呈现出叠加效应;随着层间结合系数的减小,沥青加铺层表面应力峰值和沥青加铺层层底应力峰值均增大,水泥板底拉应力峰值减小,机型越大,力学响应对层间结合系数的敏感性就越强;随着沥青加铺层厚度的增加,沥青加铺层层底拉应力峰值逐渐增大,板底部拉应力峰值均匀减小;沥青加铺层层底应力峰值随着水泥板厚度的增加而减小;水泥板厚度在25~35 cm时,水泥板底应力峰值随厚度增加而减小,厚度在35~40 cm时,板底应力峰值随厚度增加反而增大;飞机制动过程中,沥青加铺层表面的纵向压应力增加显著,解释了跑道两端车辙比较严重的现象;沥青加铺层层底,在起落架前方表现为压应力,在起落架后方表现为拉应力,拉应力峰值沿着飞机运动方向呈阶梯形减小,除单轴双轮的B777-300外,其他机型作用下沥青加铺层层底拉应力增加显著,很好地解释了跑道两端滑移裂缝、疲劳裂缝严重的现象。