【摘 要】
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短时强降雨会使道面产生积水,积水无法通过跑道横坡及时排出时,会在道面表面形成一层水膜,导致道面抗滑性能发生变化,对飞机安全着陆滑行造成重大影响。目前针对降雨条件下机场道面水膜厚度分布规律的研究较少,同时场道管理部门由于缺乏对降雨条件下道面水膜厚度规律的掌握,难以对跑道进行科学有效管理。针对以上问题,本文基于流体力学理论、数值模拟和试验方法,分析了机场道面水膜厚度分布规律和对道面抗滑性能的影响,并计
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短时强降雨会使道面产生积水,积水无法通过跑道横坡及时排出时,会在道面表面形成一层水膜,导致道面抗滑性能发生变化,对飞机安全着陆滑行造成重大影响。目前针对降雨条件下机场道面水膜厚度分布规律的研究较少,同时场道管理部门由于缺乏对降雨条件下道面水膜厚度规律的掌握,难以对跑道进行科学有效管理。针对以上问题,本文基于流体力学理论、数值模拟和试验方法,分析了机场道面水膜厚度分布规律和对道面抗滑性能的影响,并计算了5种常见机型着陆时存在滑水风险的概率,为雨天跑道管理提出参考性建议,具体研究内容和成果如下:（1）基于雷诺输运定理、N-S方程推导了二维浅水方程,结合机场道面径流的影响因素和影响特征,以对二维浅水方程插入源项的方式,建立了机场道面径流二维控制方程。（2）参考机场道面设计规范和机场道面排水设计规范确定了机场道面径流二维控制方程的求解参数、边界条件和求解方法,通过求解方程分析了排水长度、降雨强度和道面坡度对机场道面水膜厚度的影响。（3）利用ANSYS FLUENT软件建立了可用于模拟不同道面条件和降雨条件下的机场道面径流有限元模型,分析了机场道面径流的不同影响因素,并与机场道面径流二维控制方程和常用经验公式的计算结果进行对比,证明了机场道面径流二维控制方程模拟道面径流的准确性,并通过极差法确定了影响水膜厚度的主次因素。（4）制作模型道面板,进行不同降雨强度下道面水膜厚度及抗滑性能试验,进一步验证机场道面径流二维控制方程的准确性,并利用摆式仪试验测定了道面抗滑性能随水膜厚度的变化规律。（5）对常见机型在跑道上的运行规律进行分析,并根据前文获得的道面水膜厚度分布规律,计算了5种常见机型在道面上存在滑水风险的概率;基于ICAO咨询通告335中的跑道状态评估矩阵,确定了不同跑道坡度和降雨强度下的跑道状态代码,用于指导道面管理。
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