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基于道面表层构造特征的抗滑性能研究

邱团结  
【摘要】:为保障飞机着陆时安全可靠的制动,机场跑道道面必须具有良好的抗滑性。道面的抗滑性能主要取决于其宏观构造、粗观构造和细观构造,且在较高速度下的抗滑性主要取决于道面的宏观构造和粗观构造特征,而低速下的抗滑性主要取决于道面的细观构造特征。结合轮胎在道面上滚滑制动过程中的微观力学分析,探讨了道面宏观构造、粗观构造和细观构造对抗滑性的影响特点,以及不同构造特征参数对道面产生抗滑性的机理;基于能量理论探讨了飞机高速着陆制动时的各类摩阻效应机理,分析了飞机在滚滑制动过程中不同构造特征参数对抗滑性影响的基本规律;根据宏观摩阻效应和微观摩擦机理的分析结果,构建了基于表层构造特征多参数(槽宽b、槽深h、槽间距D)表征道面抗滑性能的摩擦系数μ表达分析模型。根据道面抗滑构造模型中的关键参数对抗滑性影响的特点,分别进行了不同构造参数(包括凸体棱角倒角θ等)对道面摩擦系数影响的实验室研究,进一步探讨了不同参数对道面摩擦系数的影响规律。研究结果表明,道面表层宏观构造和粗观构造特征对飞机在高速下着陆时制动效果具有关键作用。随着道面刻槽等宏观凸体间距的增大,其抗滑性呈减小趋势;随着道面刻槽宽度的增大,其抗滑性先增后降,且在槽宽为6mm时呈现最大值;增加刻槽深度可显著提高道面的抗滑性,但当其深度超过5mm后,刻槽深度增加难以提高其抗滑性。基于多构造特征参数对抗滑性的影响规律分析,可以基于四类构造参数来综合表达道面的抗滑摩擦系数μ。道面凸体棱角倒角θ对其抗滑性影响显著,且凸体侧面处于垂直状态时抗滑性最高,而凸体侧面倒角45°时的抗滑性相对最低。道面宏观构造与轮胎胶面之间接触状态不同时,各种构造特征参数对其粘着摩阻效应、变形摩阻效应和犁沟摩阻效应的变化规律不同,从而使构造参数对抗滑性的影响表现出明显耦合效应;当刻槽宽度不变的情况下,摩阻效应随槽深增大而增大,且当凸体棱角倒角较大时,槽深对摩阻性影响更显著;刻槽宽度的增加,道面抗滑性具有先增后降的趋势。基于提高道面综合抗滑性能的目的,需要考虑上述多参数的耦合效应。


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