圣翔航空铝制直升机停机坪通用质量特性分析-01可靠性分析

2020-04-21 09:08章成荣,丁婷杰,寿海波,浙江圣翔航空科技有限公司

建设直升机停机坪是军民航空产业发展中不可或缺的一部分。全方位探讨直升机停机坪的通用质量特性分析是确保停机坪质量的最有效的工具。本文主要通过对某军品项目的停机坪的特性分析,构建了铝制停机坪的通用质量特性标准,为将来的停机坪军品项目奠定了坚实的质量基础。


1.可靠性定义

可靠性通常定义为产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。而对于圣翔航空的铝制停机坪而言,它规定的功能是指停放直升机,体现这一功能能力的指标便是最大可允许停放的直升机重量,即最大允许起飞重量。本文主要针对“解001停机坪“的最大允许起飞重量的可靠性进行分析,并得出相关结论。


2.可靠性预计

为了确保停机坪能承受直升机的重量以及它起降时带给停机坪的冲击力,停机坪的工程基础至关重要。因此,我们必须对停机坪的工程基础进行受力计算。

根据基础埋置深度的相关规定,结合本工程的实际情况:


(1)根据本工程所在区域的地质勘探报告可知本工程所在的区域第2土层为粉土平均深度为3.2m,依据基础埋深尽可能浅的要求,并综合本工程实际结构特点可确定基础的埋置深度为1.5m。


(2)本工程依据直升飞机实际降落时的最不利荷载进行考虑,最不利工况可见图1所示。

图1.jpg

由图示可以看出在最不利工况条件下AB 梁可视为简支梁,由此我们可以求出基础1所受的支反力N及弯矩M(见图2)。

图2.jpg

飞机降落时的冲击重度单个轮上的分量:


承重F=13.0t×2.5(动力系数)×0.34(飞机重力分配系数) =13.60t

面板加安全网的重量:F2=13t

框架梁的重量:F3=6.7t

其他附带系统设备(包含边界灯、泛光灯、控制柜等)重量:F4=0.156t


以A点为支座由力矩平衡关系可知:

F×L AC=NB1×L AB

可求得:NB1=F×L AC/L AB=9.461t

NB=NB1+(F2+F3+F4)/14=10.87t

NB=10.87×1000×10N=1.087×105N

M B =F×L A C =11 . 0 5×1 0 0 0×1 0×0 . 7 1 9 N . M=7.945×104N.M


由此可知本工程基础在最不利荷载情况下为偏心受压构件,计算地基承载力特征值f a,由地质勘探报告知道地基承载力特征值的测量值fak=120kPa,由于基础埋深超过0.5m,故需要对地基承载力特征值的测量值进行深宽修正即:


f a =f a k+ηdγm (d - 0 . 5)=120 kPa+1. 5×18 . 0(1. 5- 0 . 5) kPa=147kPa


中心荷载作用基础底面积A1:

A1=NB/fa-γG d=108.7/147-20×1.5m2=0.929m2


3.可靠性数据分析与结论


已确定基础埋深为1.5m,现需确定矩形截面,我们取

b=L=1.7m则A=2.89m2。


计算基础及台阶上的土重:G=dAγG=1.5×2.89×20kN=86.7kPa

计算基底抵抗矩:W=L×b2/6=1.7×1.72/6=0.819m3

计算基底边缘最大、最小应力

Pminmax =(NB+G)/A±MB/W= (108.7+86.7)/2.89±79.45/0.819

=67.61±97

=164.61-29.39 kPa


验算基础底面应力

(Pmax+Pmin)/2=(194.58+44.2)/2=119.39kPa<fa =147kPa满足要求

Pmax=164.61kPa<1.2fa=176.4kPa,满足要求


综合以上分析可得出以下结论,为达到停机坪的最大允许起飞重量,按照最不利情况计算,本工程基础可采用柱下独立基础,基础埋深1. 5m , 采用矩形截面且b=L=1.7m。


通过上述分析可得,我公司方案中采用的1.5m埋深,1.7m矩形截面的数据具备可靠性,从而保证了根据此方案制定的停机坪最大允许起飞重量为13.0t的数据结论也同样具备可靠性。该停机坪为可靠性工程,建议根据此结论完成基础工程。