基于飞机长轴距的道面不平整度的研究

发布时间：2020-09-24 10:51

　　机场跑道是机场的重要组成部分,其道面的质量直接影响着乘员的舒适程度以及飞机滑行的安全,在一定程度上还会加速飞机构件的磨损,情况严重时,甚至会造成飞机事故的发生。此外,飞机在起降着陆的滑行条件下,飞机承载系的主要冲击源就是机场跑道道面的不平整,因此研究机场跑道道面的不平整度显得尤为重要。目前国际上采用的机场道面的不平整评价指标多是沿用公路路面的评价指标,并没有考虑飞机长轴距的影响,且没有一个统一的标准。本文旨在考虑道面长波的基础上,提出一个科学准确评价道面不平整度的指标。鉴于此,本课题进行了理论研究和仿真模拟。其中在理论研究方面,基于飞机的三维全机模型建立了飞机振动微分方程,借助传递矩阵法求解此方程得到飞机在道面任意位置处的振动响应量Z、α、β;结合IRI的计算公式,以振动响应量为基础参数,引入机场道面不平整度指数(Airfield Pavement Roughness Index,APRI)并推导出其数学表达式。在仿真模拟方面,以B737-800为模型基础,采用SolidWorks建立了飞机虚拟样机模型,与Adams软件联合建立飞机的全机仿真模型;其中采用起落架缓冲器的刚度及阻尼曲线分别表示起落架缓冲器的空气弹簧力和油液阻尼力,以模拟近乎真实的缓冲器结构;轮胎也采用尽可能符合实际物理状态的Fiala轮胎;并利用MATLAB软件编制相应程序,结合谐波叠加法编制不同等级道面的三维模型,考虑了道面的长波和短波组成。由仿真模拟的结果分析可得APRI与a_w的相关性值大约为r_F=0.9864,IRI与a_w的相关性值大约为r_I=0.8859。r_Fr_I,则APRI较于IRI更适应于机场道面不平整度的评价。并借鉴a_w的量化等级标准,由APRI与a_w的拟合数学表达式确定了APRI量化等级划分标准。若APRI≤12,则道面平整度状况良好;若APRI介于12~36之间,则道面平整度状况为中;若APRI≥36,则道面平整度状况为差。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V351.11
【部分图文】：

曲线,机场道面,不平整度,接受区

图 1-1 波音公司早期机场道面不平整度的评价标准可接受区为超过 50%的飞行员不可接受的区域范围；超过区为低受的区域范围；可接受区为低于 10%的飞行员不可接受的区域范i(1976 年、1977 年)[8-9]在飞机非对称数学模型的基础上，运用拉模型的运动微分方程，进而推导出飞机在滑行状态下的重心以及向振动加速度，并在此基础上绘制了不同等级平整度道面下的飞曲线。，世界银行和巴西政府组织建立了由巴西、美国及比利时等各国组，通过对巴西的 49 条道路进行路面平整度试验，提出了以四其 80km/h 速度时的累计竖向位移值即国际平整度指数(IRI)作为 Yihsien Chen 等人[11]于 2004 年借助 APRas 证实飞机的竖向加速响应与 IRI 不同，因此 IRI 不适用于机场道面不平整度的评价

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飞机与道面之间的耦合作用与汽车与路这是因为飞机与道面之间的耦合作用相比车有更长的轴距，且飞机在跑道上要以更性。度和振动输入都通过飞机过滤并传输给飞“感觉”道面以便做出某些类型的驾驶决目的，假设由于飞机自身引起的振动动态果作用很小，可以忽略，由此认为飞机振达及其对飞机的影响达

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图 2-2 3m 直尺测定道面平整度示意图测量道面平整度的方法结构及操作简单，直尺携带起来也比另外由于人为的因素导致测量效率比较低。特别需要指出的映较短轴距车辆前后轮胎之间的高程变化所带来的颠簸情况运载工具，3 米范围则不能反映其道面起伏对前后轴轮胎的轴距来评价道面不平整度所产生的效果，因此该方法不使用道面。准仪仪属于纵断面测定仪器，其基本工作原理为[37]，采用水准仪相对标高后，将标高数据按要求输入计算机中，运行计算程 IRI。其测量简图如图 2-3 所示。

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