CN101845784A - 一种航空机场安全拦阻跑道 - Google Patents

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Abstract

一种航空机场安全拦阻跑道，是与原混凝土跑道端部连接并沿跑道方向延伸的下沉式安全拦阻跑道，其特征是所述的下沉式安全拦阻跑道由截面呈矩形的凹道和凹道内有序排列的安全拦阻方块构成的至少一个引导区(5)和紧随其后的拦阻区(6)以及表面的耐候保护层(4)所构成，耐候保护层与原混凝土跑道的表面基本持平，引导区(5)由高度不同的安全拦阻方块向前依次递增式紧密排布，拦阻区(6)由高度相同的安全拦阻方块紧密排布，凹道的底面对应引导区的部分呈斜坡状，对应拦阻区的部分呈水平状。本安全拦阻跑道可有效避免飞机起飞时所产生的风速强大的高温尾气的侵蚀，以及气温、雨雪等自然环境的风化、冻融等侵蚀，使用寿命长，日常维护简单。

Description

一种航空机场安全拦阻跑道
一、技术领域
本发明涉及一种航空机场的安全设施，特别涉及当飞机冲出正常跑道时的安全拦阻设施，确切地说是一种航空机场安全拦阻跑道。
二、背景技术
当飞机着陆或放弃起飞程序时，不能够及时停止，出现意外而冲出跑道，飞机和旅客会遇到不同情况：如果飞机滑行在有足够长度的较坚硬土壤上，可能会安全停下来；但是，如果机场跑道之外是土壤或有雨水、下雪结冰，或在山区江河附近等，飞机滑行的距离和结果如何就要看运气了，往往就会造成机毁人亡的事故。为了使冲出跑道而发生事故的损失最小，美国联邦航空管理局(FAA)规定在跑道的端头必须预留出300米长度的安全区域。世界各国也纷纷对在建的和将要兴建的航空跑道规划设计安全区域。但对已有的航空机场或条件有限的在建和将要兴建的机场，由于机场土地面积(如山区)、机场周边居民区、交通道路、环境条件等限制，无法征集到足够的土地、空间作为完整的安全区域。为解决潜在的安全隐患，在跑道端部设置拦阻设施不失为亡羊补牢的安全保护措施。对军用机场和航母机坪多采用拦阻网或拦阻钢缆绳，这是根据军用飞机和舰载飞机的着陆支架结构设计的。对平时主要用于民航的航空机场，鉴于民用飞机着陆支架结构和普通旅客的人身安全考虑，多设置压溃型安全拦阻跑道系统，这为民航飞机场的最佳安全拦阻设施选择。
申请人长期从事航空机场安全及工程复合材料方面的研究，曾就《航空跑道压溃型安全拦阻方块及其生产方法》分别申请了发明专利(200710019609.3)和实用新型专利(200720034007.0)，此后还对安全拦阻方块的结构进行了耐候性方面的改进，并申请了实用新型专利。
本安全拦阻方块一种是以铝粉为发气剂制备的粉煤灰加气混凝土方块，其内有化学发泡形成的气泡(1)，底部有由加强筋加固的加强层(2)；另一种是以水泥、粉煤灰或/和细砂浆料注模具成型的混凝土方块，其内有中空长孔(3)，底部有由加强筋加固的加强层(2)，如图4、图5所示。该拦阻方块通过调节混凝土各组分比例以及控制气孔(1)或中空长孔(3)的大小和密度使系列拦阻方块获得递增(或递减)的压溃强度。当飞机对由该系列拦阻方块构建的安全拦阻跑道实施碾压时，方块通过自身的变形、溃碎以吸收飞机滑行的动能使之减速，直至将飞机拦阻在预定的安全区域。
由上述安全拦阻方块构建的安全拦阻跑道是铺设在机场正常跑道的两个端头区域，高出正常跑道的水平表面。实际应用表明，每架飞机从正常跑道起降点的起飞时所产生风速强大的高温尾气将直接侵蚀拦阻跑道，缩短拦阻跑道的使用寿命。这种尾气破坏和拦阻跑道的日常维护问题一直没有得到解决。此外，由于拦阻跑道突出于地面，受到外界环境因素的破坏作用影响非常大，如气温变化、雨雪水分的侵蚀和冻融等，降低拦阻效果的可靠性和持久性。
三、发明内容
本发明旨在提供一种改进的航空机场安全拦阻跑道，所要解决的技术问题是赋予航空机场的拦阻跑道具备抗喷气飞机尾气的侵蚀和提高耐候的性能，并且方便铺装施工。
安全拦阻出现意外而滑行的飞机就是要将飞机滑行的动能逐渐有序地消耗殆尽迫使其停止。如果让飞机滑行在相对“松脆”的跑道上，飞机的自重压迫跑道塌陷，若所设计的跑道使这一过程有序地进行，或者说有序塌陷，则飞机的动能便会在拦阻过程中消耗殆尽，或者说“松脆”的跑道吸收了飞机的动能，使飞机安全停止。
本发明正是在上述思想指导下设计的，是与原混凝土跑道端部连接并沿跑道方向延伸的下沉式安全拦阻跑道，其长度根据拦阻的需要确定，这是一段相对“松脆”的跑道，所谓“松脆”是相对于混凝土强度而言的。具体技术方案是由截面呈矩形的凹道(即凹槽)和凹道内有序排列的安全拦阻方块构成的至少一个引导区5和紧随其后的拦阻区6以及表面的耐候保护层4所构成，耐候保护层与原混凝土跑道的表面基本持平，所谓有序排列是指在引导区5由高度不同的安全拦阻方块向前依次递增式紧密排布，在拦阻区6由高度一致的安全拦阻方块紧密排布。为此凹道的底面对应引导区的部分呈斜坡状，对应拦阻区的部分呈水平状，如图1所示。正是这些具有压溃强度的方块赋予本跑道“松脆”的特性。
为适应大小、种类不同飞机的拦阻需要，可将拦阻区沿着凹道深度方向，分不同密度拦阻方块层状排列来使用。这就是本跑道由凹道和凹道内有序排列的方块构成的引导区5、而拦阻区6根据拦阻需要设定不等密度的拦阻方块7a和7b构成拦阻区上层和下层，以及表层的耐候保护层4所组成，拦阻区域所组成耐候保护层4与原混凝土跑道表面基本持平，如图2所示。也可以将引导区和拦阻区沿着凹道长度方向串联使用，这就是本跑道由凹道和凹道内有序排列的方块构成的引导区5a、拦阻区6a和引导区5b、拦阻区6b以及表层的耐候保护层4所组成，耐候保护层4与原混凝土跑道表面基本持平，如图3所示。
为方便表述，以下称图1所示的跑道为均匀深度下沉式安全拦阻跑道，图2所示的跑道为均匀深度分层密度下沉式安全拦阻跑道，图3所示的跑道为可变深度下沉式安全拦阻跑道。
在上述技术方案中，所述的具有压溃强度的安全拦阻方块为加气混凝土方块、砂加气混凝土方块、中空长孔混凝土拦阻方块或轻质颗粒复合方块。
加气混凝土方块、砂加气混凝土方块的生产方法包括原料和水的混合搅拌、浇模发气、脱模切割、预养和蒸养。其内含有气泡1和底部的加强层2。通过调节加气混凝土原料配比和中空气泡1的大小和密度而获得可调控的脆性压溃拦阻所需的强度。拦阻方块如图4所示。
中空长孔混凝土拦阻方块生产方法是将普通水泥和水搅拌混合成浆料或者水泥40～80份，粉煤灰或/和细砂20～60份与水搅拌混合成浆料，然后浇注到预置有芯模、底部加强筋和隔离剂的模具中，初凝后抽出芯模、常规养护便得到具有中空长孔3和底部加强层2结构的混凝土方块。通过调节中空长孔的大小和原料配比获得可调控的压溃强度。拦阻方块如图5所示。
以轻质颗粒和胶结剂组成的复合拦阻方块，可以工厂化预制生产，或在航空机场工地现场制作。其内含有轻质颗粒8和底部的加强层2。拦阻方块如图6所示。
上述技术方案中拦阻跑道的方块，可以根据具体拦阻工程需要，将拦阻方块自上至下分层制作成单至多层的方块，不同密度及拦阻力可以依次递减或递增排列，以达到设计要求。
四、附图说明
图1：均匀深度下沉式安全拦阻跑道。
图2：均匀深度不等密度下沉式安全拦阻跑道。
图3：可变深度下沉式安全拦阻跑道。
图4：加气混凝土拦阻方块结构示意图。
图5：中空长孔混凝土拦阻方块结构示意图。
图6：轻质颗粒复合拦阻方块结构示意图。
图7：安全拦阻跑道对冲出跑道的飞机实现安全拦阻示意图。
五、具体实施方式
现以定点浇注法(浇注机固定、模具移动)加工1米×1米、高100～900mm的安全拦阻方块为例，非限定实施例叙述如下：
取金属组装模具，内喷130#机油作隔离剂，底部置放耐碱玻璃纤维布及塑料底托盘，托盘上有截面为矩形凸起，对加工中空长圆孔混凝土安全拦阻系统来说，还需平行置放若干根圆芯模。
1、取粉煤灰67份，生石灰17份，硅酸盐水泥13份，石膏3份，铝粉5份，投入浇注搅拌机中混合搅拌，再加入65份水继续搅拌成浆料，然后浇注于模具中，控制浆料厚度约为模具高度的2/3，浆料在模具中反应发气并膨胀，待浆料不再升温、膨胀时移入预养室中，60℃保温2小时，然后脱模切割，送高压蒸养釜中蒸汽养护，温度190℃、蒸汽压力12kg/cm2，维持6小时，最后冷却、降压、出料即得到粉煤灰加气混凝土拦阻方块，其内有气泡1，底部有加强层2。
2、取细砂65份、生石灰18份，碱激活水泥15份，石膏5份，铝粉6份，水65份，其余操作同实施例1。得到砂加气混凝土拦阻方块，其内有气泡1，底部有加强层2。
3、取100份矿渣水泥、60份水、或者80份粉煤灰和65份水，投入浇注搅拌机中混合搅拌成浆料，然后浇注于预设有圆芯模的模具中，初凝后抽出圆芯模，切割，蒸汽养护，得到具有中空长圆孔结构的混凝土拦阻方块，其内有中空长孔3，底部有加强层2。
4、取轻质陶粒60份，阻燃聚苯乙烯颗粒18份，水泥20分，细砂12份，聚丙烯酸酯乳液10份，水15份，投入浇注搅拌机中混合搅拌，然后浇注于模具中，待料浆充分凝固硬化后，移入养护室中，60℃保温养护8小时，最后冷却，检验，包装，即得到拦阻方块。其内有轻质颗粒8，底部有加强层2。
5、按照下沉式拦阻跑道的设计尺寸要求，在机场正常跑道的两个端部区域沿跑道方向各挖一条凹道，取例1～4中任一种安全拦阻方块在凹道内有序排列。
如图1所示，将方块按10cm～90cm高度依次递增式紧密排布构成引导区5，其对应的凹道底呈斜坡状，紧随引导区5后用高90cm方块紧密排布构成拦阻区6，其对应的凹道底呈水平状。最后在引导区5和拦阻区6的表面粘合由聚合物改性水泥加工的耐候保护层4。聚合物改性水泥由聚丙烯酸酯乳液30份、水泥80份，细砂10份加工而成。耐候保护层4与正常跑道表面基本持平。此为均匀深度下沉式安全拦阻跑道。
如图2所示，将方块按10cm～90cm高度依次递增式紧密排布构成引导区5，其对应的凹道底呈斜坡状。紧随引导区5之后，根据拦阻需要设定不等密度的高10cm～90cm拦阻方块，紧密排布构成拦阻区上层7a和下层7b，其对应的凹道底呈水平状。最后在引导区5和拦阻区7的表面粘合由聚合物改性水泥加工的耐候保护层4。聚合物改性水泥由聚丙烯酸酯乳液30份、水泥80份，细砂10份加工而成。耐候保护层4与正常跑道表面基本持平。此为均匀深度下沉式安全拦阻跑道。
如图3所示，将方块按10cm～60cm高度依次递增式紧密排布构成引导区5a，接着用高60cm方块紧密排布构成拦阻区6a，再用高60cm～90cm方块依次递增式紧密排布构成引导区5b，接着用高90cm方块紧密排布构成拦阻区6b，所挖的凹道的底面也依次对应呈斜坡状、水平状、斜坡状、水平状。最后在引导区和拦阻区的表面粘合聚合物改性水泥加工的耐候保护层4，耐候保护层4与正常跑道的表面基本持平。此为可变深度下沉式安全拦阻跑道。

Claims (5)

1.一种航空机场安全拦阻跑道，是与原混凝土跑道端部连接并沿跑道方向延伸的下沉式安全拦阻跑道，其特征在于：所述的下沉式安全拦阻跑道由截面呈矩形的凹道和凹道内有序排列的安全拦阻方块构成的至少一个引导区(5)和紧随其后的拦阻区(6)以及表面的耐候保护层(4)所构成，耐候保护层与原混凝土跑道的表面基本持平，引导区(5)由高度不同的安全拦阻方块向前依次递增式紧密排布，拦阻区(6)由高度相同的安全拦阻方块紧密排布，凹道的底面对应引导区的部分呈斜坡状，对应拦阻区的部分呈水平状。
2.根据权利要求1所述的跑道，其特征在于：所述的拦阻区(6)由两层不等密度安全拦阻方块(7a)和(7b)构成。
3.根据权利要求1或2所述的跑道，其特征在于：所述的引导区(5)是由高度10cm～90cm的安全拦阻方块依次递增式紧密排布构成，所述的拦阻区(6)由高度90cm安全拦阻方块紧密排布构成。
4.根据权利要求1所述的跑道，其特征在于：所述的跑道由截面呈矩形的凹道和凹道内有序排列的安全拦阻方块构成的引导区(5a)、拦阻区(6a)与串联的引导区(5b)、拦阻区(6b)以及表层的耐候保护层(4)所构成，耐候保护层(4)与原混凝土跑道表面基本持平。
5.根据权利要求4所述的跑道，其特征在于：所述的引导区(5a)由高度10cm～60cm的安全拦阻方块依次递增式紧密排布构成，拦阻区(6a)由高度60cm安全拦阻方块紧密排布构成，引导区(5b)由高度60cm～90cm的安全拦阻方块依次递增式紧密排布构成，拦阻区(6b)由高度90cm安全拦阻方块紧密排布构成。
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