机场跑道航空器拦阻系统动力学分析
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综上所述，采用实验数据拟合的方式得到材料 阻滞系数，并将该系数引入EMAS动力学方程，可以 较准确地预测飞行器在阻滞过程中的加速度、速度等 参数的时间历程,为后续起落架强度和阻滞区的尺寸 设计提供参考。
收稿日期：2018-03-27；修回日期：2018-07-05 作者简介：尹涛(1988—)，男，辽宁鞍山人，工程师,硕士,研究方向为结构动力学分析和系统集成.
Key words: EMAS; dynamic analysis; arresting force model
由机械事故、恶劣天气、跑道异常、驾驶员失误等 导致飞机冲出跑道是最典型的航空飞行事故形式之一。 跑道拦阻系统(EMAS, engineered materials arresting system)可在飞机冲出跑道的情况下有效地阻滞飞机， 对确保飞机关键构件和机上乘客的安全有重要作 用叫近年来对其动力学行为及阻滞材料特性冋的 研究成为航空地面设备领域的热点。
{Beijing Subbranch, Tianjin Aerospace Reliability Technology Co Ltd, Beijing 100076, China)
Abstract： EMAS dynamic model is constructed considering force of arresting materials on aircraft as focused force on
1.2 EMAS动力学方程 将飞机机体处理为刚体，两个方向的平动和俯仰
第37卷第4期 2019年8月
中国民航大学学报
JOURNAL OF CIVIL AVIATION UNIVERSITY OF CfflNA
Vol.37 No.4 August 2019
机场跑道航空器拦阻系统动力学分析
尹涛，冉振华，王有杰
(天津航天瑞莱科技有限公司北京分公司，北京100076)
摘 要：建空了机场跑道拦阻系统(EMAS)的动力学模型。其中，阻滞材料对飞机的作用被处理为作用在起落架上 的集中力，与阻滞系数和阻滞面积相关。推导了力学模型的数学描述，给出阻滞系数的实验拟合方法，基于
m Jo Pm P A k\/k2 cjc?
fJh
FJF2 Px/Pi
意义 前/后起落架距飞机质心的距离 阻滞材料与前后轮的接触面积 飞机重心离地面的高度 飞机质心沿水平方向的位移 飞机质心沿竖直方向的位移 飞机机体的俯仰角度 飞机的最大起飞质量 飞机绕质心的转动惯量 阻滞材料静强度 阻滞材料密度 轮胎与地面的滑动摩擦系数 前/后起落架的拉压刚度 前/后起落架的结构阻尼率 前/后轮所受到的滑动摩擦力 前/后轮所受到的阻滞力 前/后轮处阻滞材料的阻滞系数
landing gear which is related to arresting ratio and contact area. The mathematical description of this model is derived based on Lagrange equations; the arresting ratio is determined through experimental result fitting, which is compared with empirical formulae. Arresting process of B737-700 under certain laying conditions is calculated by numerical approach using relative material parameters, proving the rationality of the approach, analyzing the effect of runway laying and aircraft initial speed on arresting performance and providing a novel way for the dynamic simulation and analysis of runway arresting system.
王维等回关注阻滞距离、阻滞历程加速度的变化 情况，以考察EMAS对整机的作用是否达到预期目 的。朱剑毅等叫李波等曲研究了阻滞过程中的载荷是 否足以破坏飞机机体结构。然而，无论是关注宏观阻 滞过程抑或飞机局部构造的强度，都需要对EMAS系
统进行准确建模,其关键在于处理阻滞材料对飞机的 作用力。为此，文献［3-4］对阻滞材料的特性进行了研 究,并建立阻滞力模型及其数学表达式,文献［2］应用 伯努利方程的经验公式来计算阻滞系数。现有文献 多采用经验公式处理该问题，可用于揭示EMAS的一 般动力学规律，但是在具体分析由某种特定阻滞材料 构成的EMAS时会带来较大误差。
—16 —
中国民航大学学报
2019年8月
1 EMAS动力学模型
1.1符号及其意义 相关几何、力学参数及其意义如图1和表1所示。
图1飞机动力学模型 Fig.l Airplane dynamic model
表1参数及其意义 Tab.l List of parameters
符号 DJD2
aja2
H
X
y
e
wk.baidu.com
关键词：机场跑道拦阻系统；动力学分析；阻滞力模型
中图分类号：V212
文献标志码：A
文章编号：1674-5590(2019)04-0015-05
Dynamic analysis on engineered material arresting system
YIN Tao, RAN Zhenhua, WANG Youjie
实验数据分析某泡沫阻滞材料的阻淆系数，并与经验公式所得结果进行比较。使用该材料的相关参数，利
用数值方法计算了 B737-700飞机在指定参数和铺设条件下的阻滞过程，算例验证了该方法的合理性，进 一步分析了跑道铺设、飞机初始速度等参数对阻滞效果的彩响。为机场跑道拦阻系统的动力学建模与分析
提供了一种新的思路和方法。
收稿日期：2018-03-27；修回日期：2018-07-05 作者简介：尹涛(1988—)，男，辽宁鞍山人，工程师,硕士,研究方向为结构动力学分析和系统集成.
Key words: EMAS; dynamic analysis; arresting force model
由机械事故、恶劣天气、跑道异常、驾驶员失误等 导致飞机冲出跑道是最典型的航空飞行事故形式之一。 跑道拦阻系统(EMAS, engineered materials arresting system)可在飞机冲出跑道的情况下有效地阻滞飞机， 对确保飞机关键构件和机上乘客的安全有重要作 用叫近年来对其动力学行为及阻滞材料特性冋的 研究成为航空地面设备领域的热点。
{Beijing Subbranch, Tianjin Aerospace Reliability Technology Co Ltd, Beijing 100076, China)
Abstract： EMAS dynamic model is constructed considering force of arresting materials on aircraft as focused force on
1.2 EMAS动力学方程 将飞机机体处理为刚体，两个方向的平动和俯仰
第37卷第4期 2019年8月
中国民航大学学报
JOURNAL OF CIVIL AVIATION UNIVERSITY OF CfflNA
Vol.37 No.4 August 2019
机场跑道航空器拦阻系统动力学分析
尹涛，冉振华，王有杰
(天津航天瑞莱科技有限公司北京分公司，北京100076)
摘 要：建空了机场跑道拦阻系统(EMAS)的动力学模型。其中，阻滞材料对飞机的作用被处理为作用在起落架上 的集中力，与阻滞系数和阻滞面积相关。推导了力学模型的数学描述，给出阻滞系数的实验拟合方法，基于
m Jo Pm P A k\/k2 cjc?
fJh
FJF2 Px/Pi
意义 前/后起落架距飞机质心的距离 阻滞材料与前后轮的接触面积 飞机重心离地面的高度 飞机质心沿水平方向的位移 飞机质心沿竖直方向的位移 飞机机体的俯仰角度 飞机的最大起飞质量 飞机绕质心的转动惯量 阻滞材料静强度 阻滞材料密度 轮胎与地面的滑动摩擦系数 前/后起落架的拉压刚度 前/后起落架的结构阻尼率 前/后轮所受到的滑动摩擦力 前/后轮所受到的阻滞力 前/后轮处阻滞材料的阻滞系数
landing gear which is related to arresting ratio and contact area. The mathematical description of this model is derived based on Lagrange equations; the arresting ratio is determined through experimental result fitting, which is compared with empirical formulae. Arresting process of B737-700 under certain laying conditions is calculated by numerical approach using relative material parameters, proving the rationality of the approach, analyzing the effect of runway laying and aircraft initial speed on arresting performance and providing a novel way for the dynamic simulation and analysis of runway arresting system.
王维等回关注阻滞距离、阻滞历程加速度的变化 情况，以考察EMAS对整机的作用是否达到预期目 的。朱剑毅等叫李波等曲研究了阻滞过程中的载荷是 否足以破坏飞机机体结构。然而，无论是关注宏观阻 滞过程抑或飞机局部构造的强度，都需要对EMAS系
统进行准确建模,其关键在于处理阻滞材料对飞机的 作用力。为此，文献［3-4］对阻滞材料的特性进行了研 究,并建立阻滞力模型及其数学表达式,文献［2］应用 伯努利方程的经验公式来计算阻滞系数。现有文献 多采用经验公式处理该问题，可用于揭示EMAS的一 般动力学规律，但是在具体分析由某种特定阻滞材料 构成的EMAS时会带来较大误差。
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中国民航大学学报
2019年8月
1 EMAS动力学模型
1.1符号及其意义 相关几何、力学参数及其意义如图1和表1所示。
图1飞机动力学模型 Fig.l Airplane dynamic model
表1参数及其意义 Tab.l List of parameters
符号 DJD2
aja2
H
X
y
e
wk.baidu.com
关键词：机场跑道拦阻系统；动力学分析；阻滞力模型
中图分类号：V212
文献标志码：A
文章编号：1674-5590(2019)04-0015-05
Dynamic analysis on engineered material arresting system
YIN Tao, RAN Zhenhua, WANG Youjie
实验数据分析某泡沫阻滞材料的阻淆系数，并与经验公式所得结果进行比较。使用该材料的相关参数，利
用数值方法计算了 B737-700飞机在指定参数和铺设条件下的阻滞过程，算例验证了该方法的合理性，进 一步分析了跑道铺设、飞机初始速度等参数对阻滞效果的彩响。为机场跑道拦阻系统的动力学建模与分析
提供了一种新的思路和方法。