本文關(guān)鍵詞：與機(jī)型相關(guān)的機(jī)場道面相對平整度分析理論研究

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【摘要】：道面是機(jī)場中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施,其好壞與否直接影響著一個(gè)機(jī)場的服務(wù)水平。為了保證運(yùn)行期間的航運(yùn)安全,必須定期對機(jī)場道面進(jìn)行評估,以確定其相關(guān)功能是否能夠繼續(xù)滿足使用要求。在機(jī)場道面評價(jià)中,道面平整度的檢測及評估是必須要進(jìn)行的一項(xiàng)內(nèi)容,這是由于平整度是表征道面質(zhì)量高低的最重要指標(biāo)之一。平整度較差的道面會引起機(jī)身劇烈振動,從而影響乘坐的舒適、貨物的完好;加劇飛機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的磨損,引起飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞,增加航油消耗;另外飛機(jī)的附加振動會加大對道面的沖擊作用從而縮減道面的適航服務(wù)年限。目前采用的平整度評價(jià)體系用來檢測、評價(jià)公路平整度尚可,但當(dāng)用于機(jī)場道面平整度的檢測及評估時(shí)卻存在著原理上的缺陷,表現(xiàn)為:所依據(jù)的1/4車模型只能代表一條測線的平整度情況,但民航飛機(jī)由于幾何尺度較大,其顛簸效應(yīng)取決于所有起落架機(jī)輪下道面的起伏情況,與單條測線的平整度相關(guān)性很差,故其無法衡量所有機(jī)輪下道面不平整情況所產(chǎn)生的耦合效果。而根據(jù)飛機(jī)起落架特點(diǎn)建立其全尺寸模型,通過求解振動方程,利用所有機(jī)輪下道面不平整情況所產(chǎn)生的耦合效果來評價(jià)道面平整度為解決上述問題提供了新途徑。但目前國內(nèi)外對該技術(shù)的研究尚處于概念階段。本文旨在研究基于全尺寸飛機(jī)振動方程的機(jī)場道面平整度評價(jià)系統(tǒng),主要開展了如下工作:第一,基于目前民航領(lǐng)域使用頻率較高機(jī)型-波音737-800起落架特點(diǎn)和飛機(jī)尺寸特征,建立了飛機(jī)全尺寸振動模型,以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)出飛機(jī)在道面上滑行時(shí)的三自由度振動微分方程,探討并確定了上述振動方程標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的選取。第二,通過研究機(jī)場道面不平度特性,探究道面高程隨機(jī)分布規(guī)律,在MATLAB環(huán)境中使用諧波疊加的方法構(gòu)建了等級不同的機(jī)場道面。以SIMULINK為平臺,構(gòu)建了道面平整度評價(jià)系統(tǒng)的第一個(gè)子系統(tǒng)-道面激勵(lì)輸入子系統(tǒng)。為了求解飛機(jī)的三自由度振動微分方程,在SIMULINK平臺中編制了飛機(jī)振動處理子系統(tǒng),得到了飛機(jī)的振動響應(yīng):質(zhì)心處豎向位移量、縱向俯仰量以及橫向滾轉(zhuǎn)量。第三,從飛機(jī)在不平整道面上滑行時(shí)產(chǎn)生的三個(gè)振動響應(yīng)量出發(fā),為客觀反映道面不平整程度并考慮到量綱協(xié)調(diào),提出全尺寸飛機(jī)平整度指數(shù)FARI(Full Size Aircraft Roughness Index)的概念,即將縱向俯仰角度φ乘以飛機(jī)模型質(zhì)心到前起落架的距離a、飛機(jī)滾轉(zhuǎn)角?乘以主起落架間距的一半l,令單位滑行距離內(nèi)機(jī)身三項(xiàng)豎向位移量絕對值的疊加作為機(jī)場道面平整度評價(jià)指標(biāo)。然后利用SIMULINK相關(guān)功能模塊構(gòu)建了FARI指標(biāo)求解系統(tǒng)。第四,將振動處理子系統(tǒng)、道面激勵(lì)輸入子系統(tǒng)以及FARI指標(biāo)求解子系統(tǒng)整合,得到機(jī)場道面平整度評價(jià)系統(tǒng)。利用該系統(tǒng),將道面中線、左右主輪跡帶斷面高程作為基本輸入,即可得到機(jī)場道面平整度指標(biāo)FARI的分布情況。通過分別分析FARI、IRI與飛機(jī)振動響應(yīng)-加權(quán)加速度均方根值aw的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)FARI與aw的相關(guān)系數(shù)為0.9806,IRI與aw的相關(guān)系數(shù)為0.8276,說明用FARI對道面進(jìn)行平整度評價(jià)更客觀、更科學(xué)。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)加權(quán)加速度均方根值aw與行車舒適性的關(guān)系提出了基于FARI的道面等級劃分標(biāo)準(zhǔn),并給出了評價(jià)流程。本論文不但完成了所提理念的相關(guān)理論研究,還開發(fā)了實(shí)現(xiàn)理念所需要的軟件系統(tǒng),如能找到合適渠道將該方法推向?qū)嵱?機(jī)場道面平整度評價(jià)理論中存在問題的現(xiàn)狀將得到較大的改觀。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)場道面 三自由度飛機(jī)模型 SIMULINK建模 整機(jī)平整度指數(shù) 平整度評價(jià)系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V351.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.1.1 平整度的定義12
• 1.1.2 平整度的重要性12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-23
• 1.2.1 平整度研究發(fā)展歷史13-14
• 1.2.2 平整度檢測儀器14-18
• 1.2.3 平整度評價(jià)指標(biāo)18-22
• 1.2.4 IRI與其它平整度評價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)系22
• 1.2.5 IRI用作機(jī)場道面平整度評價(jià)的適用性分析22-23
• 1.3 研究內(nèi)容及研究目標(biāo)23-25
• 第二章 飛機(jī)振動方程的建立及求解25-35
• 2.1 建立三自由度飛機(jī)模型26-27
• 2.2 建立飛機(jī)振動方程并求解27-31
• 2.3 選取標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 道面激勵(lì)的建立及飛機(jī)振動響應(yīng)的求解35-56
• 3.1 道面不平度的理論分析36-39
• 3.2 利用MATLAB構(gòu)建道面高程激勵(lì)39-43
• 3.2.1 MATLAB軟件簡介39-40
• 3.2.2 構(gòu)建道面高程激勵(lì)40-43
• 3.3 建立道面激勵(lì)輸入模塊43-47
• 3.3.1 SIMULINK簡介43-44
• 3.3.2 構(gòu)建激勵(lì)輸入子系統(tǒng)44-47
• 3.4 建立飛機(jī)振動響應(yīng)量求解系統(tǒng)47-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第四章 評價(jià)指標(biāo)及其求解系統(tǒng)的構(gòu)建56-63
• 4.1 指標(biāo)FARI的提出56-57
• 4.2 構(gòu)建指標(biāo)求解系統(tǒng)57-60
• 4.3 求解FARI60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 平整度評價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建及評價(jià)指標(biāo)分析63-70
• 5.1 構(gòu)建平整度評價(jià)系統(tǒng)63-64
• 5.2 FARI和IRI與aw相關(guān)性的比較64-67
• 5.3 FARI的等級劃分67-68
• 5.4 道面平整度評價(jià)步驟68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)論及展望70-73
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 附錄78-80
• 作者簡介80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1095900