湿滑道面飞机着陆滑水风险量化分析

基于飞机机载记录仪数据和临界滑水速度提出滑水风险量化指标,将飞机接地滑行全过程纳入滑水分析范围;建立着陆阶段飞机轮胎-积水道面流固耦合仿真模型,考察道面积水分布及接地位置横向漂移影响,以空客A320为代表机型开展案例分析。结果表明,着陆阶段飞机轮胎临界滑水速度较起飞阶段低12%～18%,滑水事故风险更高;道面横坡引起积水不均匀分布,跑道边缘滑水风险高于中线区域;临界滑水速度及滑水风险指标均为关于接地位置横坐标的函数;同等降雨强度条件下滑水风险概率随飞机接地横向分布标准差增大而减小;增大横坡度可加快道面积水排除,2 0%横坡度工况较1 5%时滑水风险降低5 1%～5 6%;降雨强度与飞机滑水风险正相关,由0 8 mm/min增大至2 5 mm/min时滑水风险指标增加约13 1%;该滑水风险量化分析方法可定量描述飞机着陆环境变化影响,滑水判定方式有明显改进。     

侧风着陆滑行飞机轮胎-道面相互作用分析

通过对侧风作用下的飞机受力进行分析,建立了轮胎-道面相互作用理论模型,得到了侧风作用下两者相互作用的主要影响因素,并进一步基于有限元分析软件ABAQUS建立了侧偏轮胎-道面有限元模型,研究了轮胎不同侧偏角度以及跑道不同积水厚度等因素对于飞机轮胎与道面相互作用的影响规律变化情况。研究结果表明：飞机在跑道滑行时在侧风作用会产生偏离跑道中心线的趋势,道面对轮胎的侧偏力是影响飞机质心偏离跑道中心线距离的重要因素;轮胎侧偏角增大导致轮胎接地非对称性增强,轮胎迎水面的区域长度也呈逐步增大趋势;轮胎迎水面的动水压强呈非对称分布,动水压强较高的区域出现在轮胎的偏转侧,并且最大值接近于1 MPa,此时易出现滑水风险;而随着跑道道面水膜厚度的逐渐增加,道面相应的侧向摩擦因数也在减小,当水膜厚度达到机场运行管理规定中临界值13 mm时,道面摩擦因数仅为干道面时的一半,大大增加飞机偏出跑道风险。     

基于三维GIS的机场飞行区运行数字化管理系统

基于地理信息系统软件平台,利用空间信息显 示与数据管理技术,研究了由机场净空评价管理,机场道面评价管理和飞行区地下管线管理 3个子系统组成的机场飞行区运行数字化管理系统。净空评价管理系统通过坐标变换、净空 限制面三维场景建模、障碍物评价算法研究等,实现了基于地理信息的障碍物三维可视化管 理与评价及基于飞行程序的飞机进、离场动态仿真。道面评价管理系统进行了机场道面三维 场景及道面属性信息数字化、属性信息数据库分析、道面各项性能指标和功能模块的算法研 究。实现了机场道面信息的三维场景显示与属性信息查询、基于现场调查和测试数据的场道 PCN、PCI计算;场道剩余使用寿命预测;根据评价结果智能提供维修建议及辅助决策等功能 ,并据此提出了基于空间数据的道面综合评价管理理念。地下管线管理系统研究了基于管线 地理信息数据的三维可视化管理模型,实现了地下管线的三维数字化查询与管理。本系统 整合了机场飞行区运行管理的各项功能,使管理工作数字化、智能化,为机场高效运行提 供了有力保障。     

升降带宽度缩减对障碍物限高影响分析

针对升降带宽度缩减给机场净空管理带来的新问题,将升降带缩减前后对过渡面的设置及限高情况进行对比分析。以跑道中点为原点建立直角坐标系,对跑道纵坡为0的情况下标准形式过渡面各关键位置点的设置参数进行计算,并提出运用过渡面进行障碍物限高评价的公式。实例分析中,依据跑道中线各点的标高变化情况,绘制某机场过渡面,并对5个障碍物的超高情况进行对比,阐述升降带缩减后给过渡面内障碍物限高计算工作产生的影响。     

基于多自由度飞机模型的机场道面平整度评价方法

从三自由度飞机模型出发,提出了新的机场道面平整度评价理论,以不同平整度等级的3条测线的道面高程作为输入,在Matlab/Simulink环境中对飞机的三自由度振动方程进行求解,得到飞机机身的3个振动响应量:纵向俯仰角φ、横向滚转角θ及质心处竖向位移。在此基础上计算出道面整机平整度指数(Full aircraft roughness index,FARI)沿跑道纵向的分布曲线;同时计算出相同道面的国际平整度指数(International roughness index,IRI)。分别将FARI,IRI与在相应道面上滑行的飞机加权加速度均方根值进行了相关性分析,相关系数分别为0.980 6和0.886 9。结果表明整机平整度指数FARI更能够客观反应飞机所有机轮覆盖范围内道面起伏情况对飞机滑行过程中颠簸量的影响效果,更适合于机场道面平整度的评价。     

温度-荷载耦合场下机场跑道剩余寿命评价模型

针对道面板在飞机荷载与温度耦合场复合作用下的道面寿命问题，首先，通过试验准确测量基于道面板深度的温度分布情况，得出了不同厚度道面板最大温度梯度推荐值，确定了仿真温度场加载参数。然后，在大量仿真试验分析的基础上，开展土基模量、道面板厚度和温差因素对道面板内应力的敏感性影响分析，建立温度应力与温差相关性关系模型，并通过实例验证其有效性。最后，在道面板临界荷位处进行飞机与温度耦合仿真加载试验分析，结果表明温度梯度和飞机荷载共同作用下产生的耦合应力小于温度翘曲应力和荷载应力的叠加之和，两者相差4.93%。基于荷载和温度耦合作用下的应力损伤累积原理，计算道面剩余容许作用次数，构建耦合场下道面剩余寿命评价模型，并进行实例应用。     

基于位移等效的复合道面PCN计算方法

为了对复合道面承载力进行合理的评估,研究了 现行规范中复合道面等级号(Pavement classification number,PCN)计算方法,分析场道承载力的影响因素,确定了进行厚度折算的位 移等效原则。通过设计正交试验,经大量有限元试算,回归得到了复合道面厚度折算公式, 最后就各因素对厚度折算的影响规律进行了讨论。结果表明：复合道面PCN计算时,可按位 移等效原则将复合道面简化为一当量厚度的单层刚性板;道面混凝土厚度是影响PCN计算结 果的最关键因素。不同厚度折算计算方法会导致计算的PCN值差异较大;沥青混凝土厚度对 厚度折算结果的影响最为显著。     

道面宽度对机场跑道多年冻土地基温度场的影响

基于ABAQUS有限元及其二次开发平台,建立了多年冻土地区机场沥青道面地基温度场分析模型,对不同宽度道面地基温度场进行对比分析,同时对地基温度场影响范围、地基最大融化深度进行研究。结果表明:机场道面宽度对地基温度场影响明显,在相同时间条件下,随着道面宽度的增加,地基融土核最高温度不断上升融土核面积不断扩大,且椭圆形融土核中部越来越饱满;外界温度对5 m深度内地基温度影响显著,随着深度的增加影响越来越小,达到一定深度后地基温度基本保持不变;不同道面宽度地温沿水平方向温度变化呈"Z"形分布,越接近道肩处温度变化越明显,同时道面对天然冻土的影响范围约为距道肩20 m内;道面中心处融深随宽度的增加呈现两个阶段上升趋势,且道中融深明显大于道肩融深,道肩融深受机场道面宽度影响很小。基于此建立了道中地基融深受道面宽度影响的变化规律,为多年冻土区机场建设提供相应的理论依据。     

民用机场水泥道面维修计划的决策树模型

为使机场道面管理的辅助决策更加精确,满足智能化的要求,需要对现有网络级决策算法进行改进。本文基于信息熵的概念,提出了民用机场水泥道面维修计划的决策树模型。模型检验与评价结果表明,该模型结果准确性高,具有交叉有效性和自修正能力。使用上海浦东国际机场道面管理系统案例进行验证,可知与传统模型对比,决策树模型可以充分考虑道面使用性能、结构性能以及管理需求主观因素,决策结果更加符合工程实际。     

快速装拆机场道面结构力学行为分析

为解决机场改扩建不停航施工过程中所需的飞机临时滑行通道问题,需要设计建造技术性能可靠和施工便捷的临时场道结构。为满足临时场道结构技术性、工艺性和经济性等要求,研究了直接铺筑于压实地基上的可快速装拆式型钢-预应力混凝土板块组合道面的力学性能。分别研究了不同位置加载情况下板块各部位的应力和应力变化规律,利用ABAQUS有限元软件模拟了B737-800单轮轮载作用下复合结构板体的变形规律。分析结果表明,飞机荷载作用位置对快速装拆道面结构受力和变形的影响显著,荷载作用于板角位置时的结构稳定性最差,道面板侧边容易产生较高的局部应力集中,板块边沿的局部强化对于结构稳定具有关键作用,道面板块的钢框架与内部混凝土之间连接部位为结构的薄弱环节,需要合理地分布预应力钢筋增强效应来保障结构承载能力和结构完整性,多板块的铰接衔接组合具有较明显的板体联动效应与荷载分散效应,从而有助于约束板块的局部竖向变形。     

多机型影响下跑道结构层动态响应分析

基于丹佛机场跑道5年实测动态响应数据,分析多机型滑行时道面板边板角的应变和位移特征,对跑道各结构层多年压缩变形规律进行分析。结果表明,对于不同起落架构型的飞机,道面应变峰值与主起落架轮轴数量对应。混凝土道面板动态应变峰值随运营年限增加变化较小,主要与实测机型有关。对于B737机型,板底受拉应变小于板顶受压应变;而B747、B777机型,板底受拉应变大于板顶受压应变,说明大飞机对混凝土道面损伤更为严重。基层动态位移响应在跑道各结构层中是最为敏感的,压缩变形波动比较剧烈,压缩率最大;而垫层、土基压缩变形量和压缩率随运营年限逐渐趋于稳定。因此建议机场跑道在设计和施工时,对板角和板边部位基层进行重点处理。     

机场道面改造工程对环境的影响分析

建筑工程在建设环境的同时也在破坏环境。本文从生态、噪声、废水、灰尘及固体废物等方面分析机场道面改造工程带给当地环境的影响,并根据分析结果提出相应的环境保护措施,为今后的机场建设工程减少环境污染提供参考。     

基于可变形卷积与特征融合的机场道面裂缝检测算法

机场道面裂缝具有形态多变、宽度狭小、长短不一、且空间走势呈自由曲线的不规则特征,现有算法检测效果不佳。针对此问题,本文构建了一种基于可变形卷积与特征融合的神经网络（Deformable convolution and feature fusion neural network,DFNet）模型。首先由可变形卷积模块来强化特征提取网络对裂缝形态特征的学习; 然后经多尺度卷积模块捕获不同感受野下裂缝的全局信息;最后通过特征融合模块来提取裂缝不同层次的特征,通过融合裂缝低级特征与高级特征,实现对机场道面裂缝的准确分割。在采集的实际机场道面裂缝数据集上,与其他6种现有算法进行了对比实验,本文算法在像素级分割的F1-Score上达到了90.95%,效果优于全部对比算法。DFNet算法提高了对机场道面裂缝检测的能力,实验结果表明本文算法较好地达到了工程实际要求。     

基于多指标区间逼近的机场水泥混凝土道面使用性能综合评价

为科学有效地对机场水泥混凝土道面进行管理与维护,提出对机场道面进行使用性能综合评价。本文选取道面的破损状况、抗滑性能、平整性能和承载能力等四个方面为机场道面使用性能评价指标,构建机场道面使用性能评价指标体系;利用层次分析法确定评价指标的权重,建立基于多指标区间数逼近法的机场道面使用性能评价模型;通过对某机场道面使用性能进行综合评价,从而验证了该评价方法的可行性。     

导致中断起飞失败的原因分析及预防对策

指出了实施中断起飞时速度过大和道面被污染是导致中断起飞失败的主要原因。从机组决断时间、飞机大速度下动能变化以及对V1的认识等方面分析了导致实施中断起飞速度过大的原因。阐述并分析了污染道面对飞机地面加速性能和减速性能的影响。提出了预防中断起飞失败的训练措施。     

含缺陷铝蜂窝道面板弯曲和疲劳特性

为了研究面板厚度及不同类别、不同程度的先天缺陷对铝蜂窝夹芯结构道面板疲劳性能的影响,对7组铝蜂窝夹芯道面板试样进行三点弯曲静载试验和三点弯曲疲劳试验。结果表明:面芯脱焊缺陷对铝蜂窝道面板的疲劳性能影响最大,含10%和30%面芯脱焊缺陷的试件疲劳性能分别降低了76%和92%,说明防止面芯脱焊缺陷至关重要。经分析,铝蜂窝道面板弯曲疲劳特性服从威布尔分布,相关系数超过0.95以上。对完好试样和含不同类别、不同程度先天缺陷的试样分别建立了反映应力水平和疲劳性能关系的威布尔方程。     

半圆柱形凹靶面单排射流冲击换热实验研究

对半圆柱形凹形靶面单排圆形喷管和冠齿形喷管射流冲击换热进行了实验研究。凹形靶面直径与喷管直径之比D/d为10,射流孔节距与直径之比W/d为5,射流雷诺数分别为5 000、10 000和20 000,冲击间距比H/d分别为2、4、6和8。实验结果表明：两种形状喷管均在冲击间距比H/d=4时获得最强的驻点对流换热,但凹靶面前缘附近纵向平均努塞尔数基本呈现随射流冲击间距增加而减小的单调变换趋势;相对于圆形喷管,冠齿喷管射流冲击使得凹形靶面前缘线上的纵向平均努塞尔数最大提高幅度约为16%,凹形靶面前缘±2d区域的面积平均努塞尔数最大提高幅度约为18%。     

虹桥机场近五年低跑道视程与跑道灯光相关性探讨分析

本文利用近五年虹桥机场AWOS的跑道视程(RVR)和跑道灯强度数据,分析了低跑道视程与跑道灯光强度变化的相关性。研究表明,RVR1A序列与RVR10X序列分别与对应的跑道灯光变化的相关系数为0.203、0.838;初始跑道视程在600-800 m区间时抬升幅度基本在30%-40%,而当初始跑道视程低于600 m或者大于1 000 m时,增强跑道灯光对跑道视程影响不大,因此只有当初始跑道视程在600-800 m区间时有必要提升跑道灯光。     

涵道风扇空气动力学特性分析

涵道风扇较同样直径的孤立风扇能产生更大的升力,且风扇环括在涵道内,既可阻挡风扇气动声向外传播,又结构紧凑、安全性高。以此为升力面和飞行操纵面可构造出多种小型垂直起降无人飞行器。该类无人飞行器在前飞时,涵道处于前方来流和风扇吸流的复杂气流中,其升力、阻力和俯仰力矩对整机的配平乃至稳定控制具有决定性影响。本文对涵道风扇风洞吹风测力试验结果进行了分析研究,并进而提出:前飞时涵道阻力较大,涵道风扇若作为升力装置仅适用于强调悬停和低速飞行性能的飞行器;此外,涵道风扇式飞行器在大速度前飞时,为了实现纵向配平,整机重心垂向位置需要高于涵道阻力作用中心。     

高超声速通气模型喷管出口气流参数测量试验技术研究

准确测量内流道出口参数是获得高超声速通气模型内流道气动特性的基础。目前采用的单排测压耙或多排测压耙、固定位置测量的方法不能全面而准确地反映出口流动的实际情况,因此开展了新方法的研究工作。选取一个去除所有安定面和舵面的带进气道升力体布局飞行器模型作为研究对象,开展了试验方法研究:用CFD方法研究相邻静压管之间不同距离以及静压管与气流夹角对测量结果的影响;研制了专用的三自由度压力测量装置;开展了Ma6条件下的风洞试验,获得了喷管出口附近的壁面压力、出口处的静压和皮托压力。试验结果表明:壁面压力和出口静压总体呈两侧高、中间低的趋势;模型壁面温度对重复性精度有较大影响;测压排架与喷管壁面之间的相互干扰对静压测量准度产生影响。