[发明专利]基于大型运输机作用的土跑道轮辙预估模型的建立方法

权利要求书

1.基于大型运输机作用的土跑道轮辙预估模型的建立方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：研究应急机场道面平整度的表面特性，分析机轮的陷入状态以及飞机在道面上通行时起落架受力情况，建立飞机通过不平整道面时的振动方程，计算分析应急机场道面允许的凹陷深度和隆起高度；

步骤二：分析应急机场土质道面通行性，得到机轮在土质道面上的滚动摩擦系数计算公式，并推导出保证土质道面通行性的允许轮辙深度的计算方法；

步骤三：分析轮辙的类型与成因，选取轮辙控制指标与预估方法，并推导出适合应急机场土质道面的轮辙预估模型。

2.根据权利要求1所述的基于大型运输机作用的土跑道轮辙预估模型的建立方法，其特征在于：步骤一所述的建立飞机通过不平整道面时的振动方程的具体过程包括：

S1.分析飞机在正常道面通行时的受力情况：

S1.1设当飞机在理想光滑且平整的道面上通行时，竖向受到自身重力、机翼升力以及跑道反作用力的共同作用，机翼产生的升力为：

式中：R_y为飞机机翼产生的升力；ρ为跑道上空气的密度；C_y为飞机升力系数(与仰角和机翼有关)；S为机翼升力面积；v为飞机通行速度；

S1.2那么，跑道反作用力为：

S1.3飞机达到离地速度时，机翼所产生的升力与飞机自重相等，即式中v₀为飞机的离地速度，则跑道反作用力计算公式为：

S2.分析飞机在不平整道面通行时的受力情况：

S2.1当飞机通过不平整道面上的障碍时，飞机和道面组成的运动体系的控制方程可表示为：

式中：m₁和m₂分别为起落架质量和单个起落架承受的飞机质量；k₁和k₂分别为轮胎与飞机弹簧的弹性系数；C₁和C₂分别为轮胎和飞机缓冲器的阻尼；y₁和y₂分别为m₁和m₂的绝对竖向位移；y(t)为表示道面平整度的位移干扰函数；

S2.2忽略机轮轮胎和机身缓冲器阻尼作用，即设C₁和C₂均为0，同时，主起落架质量m₁相对于飞机机身质量m₂而言非常小，故忽略主起落架质量，即令m₁＝0，则可将式4简化为：

将式(5)进一步简化为：

S2.3将式(6)解微分方程，令并加入初始条件t＝0时，y₂＝0，则解得：

S3.求解飞机在不平整道面通行时，飞机的振动动载系数：

S3.1由式(7)的求解过程可知，飞机的振动加速度不仅跟飞机本身力学特性有关，而且与道面表面不平整处干扰函数y(t)有关，根据力学原理，在凹陷或坑槽尺寸长深比相同的情况下，余弦产生的动响应最大，为此采用余弦函数作为凹陷的曲线函数进行分析，则：

式中：l为道面凹陷平行于跑道中线方向的长度；h为道面凹陷竖向最大深度；

S3.2令则公式(8)为：

将公式(9)代入公式(7)，经积分变换可得：

S3.3设飞机通过不平整道面时，振动加速度与重力加速度之比为振动动载系数，记为K₁，其计算公式为：

S3.4将公式(3)中飞机未发生振动时的荷载系数与公式(11)计算得到K₁相加，可得飞机发生竖向振动时主起落架的综合动载系数为：