[发明专利]一种应用于飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构

说明书

本发明公开一种应用于飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构，该夹心结构包括上层面板、波纹芯层以及下层面板。不同于传统的夹心结构，其夹芯层为双曲波纹结构，沿结构的横向和纵向呈现正交的正弦波纹状外形，可通过调整双曲波纹夹心层的振幅、周期以及堆积层数来构造不同几何形状的双曲波纹夹心板。本发明提出了一种的抗冲击能量吸收结构，可铺设于机场跑道末端，当飞机由于意外冲出跑道时，通过机轮碾压双曲波纹夹心板产生塑性变形来吸收飞机的冲击能量使其迅速平稳地减速下来，从而保护乘员的安全。

技术领域

本发明涉及一种航空应急拦阻结构，是一种应用于飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构，具体来说，是一种应用于飞机道面拦阻系统具备抗冲击、缓冲吸能的双曲波纹夹心板。

背景技术

随着现代人类对民航运输业需求的增加，飞机冲出跑道的事故时有发生，近十年的统计数据表明飞机发生冲出跑道端的次数逐年增加，已经对飞机和乘员安全产生严重威胁。国际民航组织规定必须设置300m的跑道端安全区。然而很多机场囿于周围建筑物、水域等地形的限制而无法延长跑道，没有足够空间设置跑道端安全区，形成了很大的安全隐患。鉴于这种情况，国际飞行员联合会建议安装一种工程材料拦阻系统(Engineered MaterialArresting System,EMAS)来拦停冲出跑道的飞机。通常EMAS由轻质泡沫混凝土构成，铺设于机场跑道末端。当飞机冲出跑道进入泡沫混凝土后，在机轮的碾压下该泡沫混凝土能够快速碎化形成压溃阻力，使飞机平稳减速并最终停止，实现飞机的安全拦阻。但是泡沫混凝土存在易老化、耐水性能差及压溃后产生大量粉尘的问题。

此外，波纹夹芯板以其比强度高、比刚度大、抗冲击和耐疲劳等优点，被广泛地应用在航空航天、船舶、高速列车等工程领域。其主要由上下表层面板以及中间波纹夹芯层构成，一般通过直接胶接法或者预浸料后固化法复合而成。传统的波纹夹心板主要包括三角形波纹板、梯形波纹板以及正弦形波纹板，然而这些夹芯板并不能满足飞机道面拦阻的吸能要求且其具有典型的各向异性特性。

因此，如何在解决泡沫混凝土材料老化、耐久性及环境等问题的前提下增加波纹结构的能量吸收效率，是提高对冲出跑道飞机拦阻防护安全的当务之急。

发明内容

本发明旨在提高对冲出跑道飞机有效拦阻的安全防护能力，提出一种应用于飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构，沿机场跑道方向水平铺设于跑道末端，当飞机冲出跑道后压溃波纹结构吸收飞机动能，满足飞机道面拦阻系统的能量吸收要求，保护飞机乘员的生命安全。

本发明一种应用于飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构，自上而下依次为上层面板、中间夹芯板与下层面板；中间夹芯板横向和纵向均呈正弦波纹状，且横向波纹方向与纵向波纹方向正交。中间夹芯板与上层面板和下层面板间通过预浸料后固化连接。

为了提高此双曲波纹夹芯板结构的能量吸收特性进一步增大其结构比吸能，可采用堆积模式，可在上层面板与下层面板间设置1个以上中间夹芯板，且相邻中间夹芯板间上下反向设置。中间夹层之间同样通过预浸料后固化连接。

本发明中上层面板、下层面板材料与中间夹芯板采用铝合金材料或者钢材，采用冷轧工艺方法制备；中间夹芯板采用3D打印技术制备。

本发明中还可在上层面板与下层面板上，设计有横纵方向的连接孔，可通过螺钉及连接板实现相邻双曲波纹夹心防护结构间的连接。

本发明的优点在于：

1、本发明应用于飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构，不同于传统的波纹夹芯板结构，其沿结构的横向和纵向均呈正弦波纹状且横向波纹方向与纵向波纹方向正交，因此该结构具有各向同性属性。

2、本发明应用于飞机道面拦阻的双曲波纹夹心防护结构，可通过改变波纹结构的振幅、周期、厚度以及堆积层数来调整结构的基本力学特性，构造不同能量吸收能力的结构以满足不同型号飞机拦阻的要求。