飞机滑行状态下场道承载力动态测试理论研究

民航规定必须定期检测飞机场道承载能力，以确保飞机起降安全。目前，国内外主要采用落锤弯沉测试技术。该技术要求航班结束后进行测试，繁忙机场航班昼夜不停，或虽有停航间隙，但常遇航班延误，使现场测试极度困难。此外，落锤弯沉技术是采用落锤冲击来模拟飞机单轮荷载，其与飞机总荷载效应相比，无论大小还是在场道中产生的动力响应深度上都不具可比性，其测试效果存在较大问题。本项目提出在不影响飞机正常起降位置布设传感器，采用不干扰飞机导航系统的无线传输技术测试飞机运行中场道变形信号等，实现对场道承载力的分析。要实现上述目标，除研究测试技术外，主要是如何获取在飞机动荷载下场道地基应力响应深度内的综合地基反应模量，为此，需要研究飞机动荷载下对道面动力作用的分析模型及道面应力场分布规律，建立场道地基反应模量分析模型等，最终建立飞机滑行状态下场道承载力动态分析理论体系，使场道承载力实时监测成为可能，并显著改善其测试效果。

民航规定必须定期检测飞机场道承载能力，以确保飞机起降安全。目前，国内外主要采用落锤弯沉测试技术。该技术要求航班结束后进行测试，繁忙机场航班昼夜不停，或虽有停航间隙，但常遇航班延误，使现场测试极度困难。此外，落锤弯沉技术是采用落锤冲击来模拟飞机单轮荷载，其与飞机总荷载效应相比，无论大小还是在场道中产生的动力响应深度上都不具可比性，其测试效果存在较大问题。本项目提出在不影响飞机正常起降位置布设传感器，采用不干扰飞机导航系统的无线传输技术测试飞机运行中场道变形信号等，实现对场道承载力的分析。研究工作如下：基于国际平整度指数建立了飞机对跑道的冲击系数（动荷载系数）模型，分析了飞机起降滑跑过程中对跑道的实时作用力；考虑道面板间接缝（刚性道面考虑，其他道面不予考虑），采用弹簧单元模拟传力杆剪力的传递，建立了基于弹性层状体系的有限元模型；将不同飞机动荷载作用于涵盖实际跑道结构完备力学参数的各种有限元模型，计算了各种工况下的土基响应深度，分析了飞机起落架构型、道面结构对土基响应深度的影响；结合刚性道面，柔性道面，复合道面自身特点，逐一计算了目前运营的所有民航客机在不同载重状态下（满载、80%满载、60%满载、40%满载、20%满载、空载）作用于跑道时测试区产生的竖向位移，分析了飞机起落架构型、跑道各结构层强度、厚度对测试区位移的影响，建立了测试区位移与跑道强度的数学模型，创建了飞机荷载—道面结构—地基强度—位移数据库，编制了飞机滑行状态下跑道承载力测试分析软件系统；对现场采集信号的安全性进行了论证，研究了既不干扰飞机运行又能反映飞机滑行条件下道面变形特征的场道动应变或动位移信号采集方案，确定了在跑道或滑行道边缘智能传感器布置的位置、间距、断面跨度等基本参数。最后将研究成果应用于实际跑道测试，取得了良好效果。本项目成果可克服目前技术测试频度受限、需要利用停航间隙以及只能采用模拟加载等缺点，并显著改善测试效果，使场道力学性能的实时监控成为现实，为我国快速发展的民航事业提供技术支持。