机场跑道安全阻滞系统及其计算机动态仿真的方法

摘要

本发明机场跑道安全阻滞系统，跑道一端或两端设有引导区和阻滞区，阻滞区设有1-3％增量的微小向上纵坡，包括土基上的基础层、中部的阻滞层和上部的保护层，阻滞层由密度为300-500Kg/m³、强度为0.3-0.8MPa且强度沿纵向呈由弱到强递变分布的砼构成，阻滞区设有用于对系统内湿度、温度进行监测和调节的监控装置。本发明还给出了对该系统进行计算机动态仿真的方法，其有益的效果是：由于防止飞机因滑出跑道而造成伤害事故，它成为航空港必备的应急救援地面设备并可推广到军用机场及公路应急救援。该仿真方法可方便快捷地确定阻滞距离和阻滞材料参数，得到构成安全阻滞系统的方案。

主权项

1.机场跑道安全阻滞系统计算机动态仿真的方法，该方法对采用一端或两端向外延伸相连有引导区和阻滞区的机场跑道安全阻滞系统，进行计算机动态仿真以确定该系统中的阻滞距离以及构成阻滞区的砼的密度和强度，其特征在于，所述计算机动态仿真系统的程序执行如下步骤：1)启动；2)建立材料性能数据库和有限元结果数据库，其中，材料性能数据库至少包括在不同的工作环境下，针对不同的阻滞材料密度给出的弹性模量、泊松比、断裂极限、阻尼系数的材料性能试验结果；有限元结果数据库至少包括在不同的工作环境和不同阻滞材料配方情况下，针对不同类型的飞机给出的破坏模式、耗散能量密度及起落架最大等效应力；3)输入飞机初始状态参数；4)确定坡阻力和时间步长，并从材料性能数据库和有限元结果数据库中提取材料阻尼参数；5)按照动力学方程的递推公式进行动力学迭代计算：$[\frac{1}{\mathrm{\alpha \Delta }{t}^2}M+\frac{\delta }{\mathrm{\alpha \Delta t}}C+K]s_{n+1}=M[\frac{1}{\mathrm{\alpha \Delta }{t}^2}{s}_n+\frac{1}{\mathrm{\alpha \Delta t}}{v}_n+(\frac{1}{2\alpha }-1)a_n]$$+C[\frac{\delta }{\mathrm{\alpha \Delta t}}{s}_n+(\frac{\delta }{\alpha }-1)v_n+\mathrm{\Delta t}(\frac{\delta }{2\alpha }-1)a_n]$其中M、C和K分别为系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；sn、vn和an分别为t时刻的位移、速度和加速度；α和δ为与稳定性相关的参数；6)输出飞机状态参数增量，更新飞机状态参数并判断飞机是否完全阻滞：如果没有完全阻滞，继续按照上述递推公式迭代计算；7)确定阻滞距离，并判断是否满足设计要求：如果是，确定设计方案，执行步骤8；如果否，更新材料和调整阻尼，修改设计，返回步骤4；8)结束。