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泡沫混凝土新應用-機場跑道安全阻滯系統
發布時間:2018-05-11   文章來源:admin

隨著世界航空業的繁榮和發展,伴隨而來的飛機在起飛降落過程中沖出跑道,所造成的事故,也日益增多,頻頻發生。為了避免飛機在起飛降落過程中事故的發生,世界上不少國家都在研究對策,探求預防技術。機場跑道安全阻滯系統就是在這種背景下提出并產生的。

 

泡沫混凝土機場阻滯材料的概念

機場跑道安全阻滯材料,是鋪裝在飛機場主跑道末端延長線上的低密度泡沫混凝土。當飛機在起飛降落過程中因事故沖出跑道之時,就會沖入泡沫混凝土形成的阻滯床。由于泡沫混凝土的微孔結構具有吸能作用,可以有效吸收失事飛機的沖擊能量,迫使飛機在泡沫混凝土阻滯床中停止沖滑,獲得攔阻,從而避免發生的事故。泡沫混凝土強度較低,在飛機沖擊中被撞成粉末和柔性小塊,即使飛起,也不會對飛機及機上人員造成傷害。

這樣,飛機就可以在不受損傷的情況下得到有效的保護、化險為夷。因此,泡沫混凝土機場阻滯材料是飛機起飛降落的安全屏障。

 

技術原理

機場安全阻滯泡沫混凝土材料,主要是利用其高孔隙率所形成的抗沖擊削波吸能功能。

但凡多孔材料,一般均具有削波吸能性。我們平常采用泡沫塑料做貨物包裝,也就是利用其多孔性來吸收和削減震動、沖擊、擠壓等破壞能量,保護物品不被能量波所破壞。機場安全阻滯材料也基本屬于這一原理。

研究表明,當應力波穿過多孔泡沫材料時,動量與能量均呈下降。多孔泡沫材料不僅可以吸收沖擊波的沖擊能量,也能夠減緩主體材料的破損。當應力波通過密度為450kg/m3的泡沫混凝土多孔材料時,其峰值被衰減為原來的15,而通過普通混凝土時,其峰值衰減僅為原來的120。這巨大的反差足以說明多孔泡沫混凝土材料的能量吸收性。

當沖擊波作用在阻滯材料上時,在沖擊波的作用下,多孔泡沫混凝土材料首先發生孔壁的彈性變形,部分沖擊能量轉變為彈性能,同時氣隙被絕熱壓縮并吸收部分能量,繼而,孔壁發生塑性塌縮或脆性破碎,將部分沖擊能量轉變為塑性變形能被消耗掉。這樣,失事飛機的沖擊能量就被阻滯材料吸收和削減,迫使飛機平穩停止滑行。

雖然泡沫多孔材料均具吸能性,但泡沫塑料不耐老化、不環保,泡沫玻璃及泡沫陶瓷造價高且生產難度大。各種多孔材料對比來看,泡沫混凝土的阻滯性能最優,且造價最低,生產最方便、環保性最好,因此,美國專家們最終選定的是泡沫混凝土。

 

1.4國內外的研究及應用狀況

美國是世界上較早也是目前唯一研究和生產機場跑道阻滯材料的國家。他們在1986年就開始正式啟動研發,最初稱之Engineered Material Arresting System,簡稱EMAS。在幾十年的研發過程中,他們曾試驗過各種不同的材料,最后選定了泡沫混凝土,形成了一個完整的技術體系和產品標準體系,正式命名為GBS系統(Ground Braking System)。其中包括泡沫混凝土制動材料的制造、動態力學數值分析方法、仿真軟件開發與應用等。許多關鍵技術都申請了國際專利,并嚴格對其它國家技術保密,禁止這項技術出口,初步形成了對這一技術領域的壟斷。由于美國的技術封鎖,目前,除中國外,其他國家尚沒有此項技術。

美國1999年研發成功這一技術之后,隨后就在國內各大機場廣泛應用。美國聯邦航空局規定:跑道端部之外安全區的標準長度1000英尺(約300m),但末端的空間不足、安全長度不夠,就要安裝阻滯系統。例如波士頓、芝加哥等42個機場已安裝完畢,堪薩斯等12個機場正在安裝,其余機場也多在計劃。這些已鋪裝的機場,在安全起降中發揮了重要作用。波士頓機場多次攔阻了沖出跑道的飛機,班伯克機場也于20061013日,避免了事故飛機的災難。

我國近年航空業發展很快,民航機場已達175個,還有許多正在建設中,預計10年后,不少于250個。目前,加上軍用機場,我國機場總量已達數百個。而且許多新建的支線機場,多在偏遠的山區,跑道安全長度更難保證。這就使我國機場的起降安全面臨著嚴重的挑戰。從1997年到200610年間,我國共發生飛機沖出機場跑到事故71起。因此,我國機場安裝阻滯系統是十分必要的,也是迫切的,且勢在必行。國家民航總局對此十分重視,并及時引入了美國泡沫混凝土阻滯系統,首先在四川九寨溝黃龍機場應用。但是,泡沫混凝土阻滯材料的國際市場價格極高,每立方達2萬元左右,再加上巨額的包裝費和運費(黃龍機場單運費就達700多萬元),使阻滯系統的費用太大,使機場難以承受,大大阻礙了這一優異產品的推廣。像九寨溝黃龍機場,單是進口美國泡沫混凝土阻滯材料就花費了9000多萬元,其總造價已接近1億元人民幣,這對更需要鋪裝這種系統的支線機場來說,是一個巨大的負擔。目前,我國很多機場都已計劃使用,但均因其造價而不能實施。因此,能否盡快使這一產品國產化,把造價降下來,是這一高性能材料能否在我國全面應用的關鍵。

河南華泰建材開發有限公司是國內進行泡沫混凝土研究、應用較早的企業。華泰建材多年來一直致力于對泡沫混凝土產品的研究、應用、推廣,在同行業內一直保持前列,具有無可比擬的施工水平和技術實力。公司目前已取得授權專利及軟件著作專利共19項,獲得國家、?。ㄊ校?、區建設行政主管部門推廣證書共34項,產品已在除西藏、澳、臺地區外全國31個省級行政區400多個城市中推廣應用,包括住宅、辦公、校舍、劇院、商業MALL、工業廠房、市政及高速道路、橋梁、地鐵等工程領域成功使用,國內市場占有率領先,其中國家博物館、南水北調中線一期工程總干渠焦作1標段橋臺填充工程、天津地鐵西站換填工程、長春市城市生態濕地公園長島隧道橋填充工程等項目均為國家重點項目。

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