книги из ГПНТБ / Бурдин, А. П. Посадочные площадки для вертолетов

При изыскании аэродромов и посадочных площадок для вертолетов особое внимание следует уделять выбору участка для размещения рабочей площади летной полосы. Формы и размеры рабочей площади летной полосы для соответствующего типа вертолета определяются общими размерами изысканного участка, состоянием воздушных подходов и розы ветров в данном районе, выбранным расчетным способом взлета (посадки) вертолета.

Ввиду того что вертолеты совершают взлеты и посад­ ки, как правило, против ветра, наиболее выгодной фор­ мой рабочей площади летной полосы является круг или квадрат с размерами, обеспечивающими взлет и посадку расчетным способом. В некоторых случаях с целью со­ кращения площади, занимаемой летной полосой, и объе­ мов строительных работ, а также при отсутствии зе­ мельного участка в форме круга или квадрата, рабочая площадь может быть принята в форме эллипса или мно­ гоугольника, близкого к эллипсу. При такой форме ра­ бочей площади полеты организуются так, что в штиль используется направление, совпадающее с большой осью

скорости бокового ветра для данного типа вертолета, в противном случае используются направления, позволяю­ щие проводить взлет и посадку против ветра. Большая ось эллипса рабочей площади ориентируется в направле­ нии господствующих ветров.

Размер большой оси должен быть равен длине летной полосы при расчетном способе взлета (посадки), а размер малой оси может быть принят на 40% меньше, так как по­ леты в направлении малой оси будут производиться только против ветра, скорость которого больше допустимой скоро­ сти бокового ветра.

Если отсутствуют пригодные участки, которые могут обеспечить взлет и посадку вертолетов в нескольких на­

20

правлениях, рабочую площадь принимают в форме пря­ моугольника; при этом его большая сторона должна иметь размер, допускающий взлет и посадку расчетным способом, и ориентируется в направлении свободных воздушных подходов, наиболее близких к направлению господствующих ветров.

Глава II

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ПОКРЫТИИ АЭРОДРОМОВ И ПОСАДОЧНЫХ ПЛОЩАДОК

§ 4. Расчетные нагрузки вертолетов на искусственные покрытия

В соответствии с «Указаниями по проектированию аэ­ родромных покрытий (СН 120-70)» их прочность рассчи­ тывают на воздействие нагрузок от веса летательного ап­ парата как конструкций, лежащих на упругом основании. Для расчетов прежде всего необходимо знать максималь­ ный взлетный вес эксплуатируемого типа вертолета и ха­ рактеристики его взлетно-посадочных устройств: долю общего веса, приходящуюся на опору (колесо), число ко­ лес на опоре и давление в пневматиках авиационных ко­ лес. Наряду с этим следует учитывать специфические ус­ ловия работы искусственных покрытий, например, дина­ мичность приложения нагрузок вертолетов при посадке, а также предполагаемую интенсивность выполнения взлетно-посадочных операций и состав нагрузок (при экс­ плуатации разных типов вертолетов).

Данные для расчета искусственных покрытий площа­ док вертолетов приведены в табл. 5. Максимальный взлет­ ный вес вертолетов составляет 42 500 кгс для Ми-6 и ми­ нимальный— 2550 кгс для Ми-1. Такое различие в весах вертолетов предопределяет и существенный диапазон на­ грузок на одно колесо основных опор, величина кото-

21

Т а б л и ц а 5

рых изменяется от 1100 кгс для Ми-1 до 17 250 кгс для Ми-6. Конструкция взлетно-посадочных устройств у вер­ толетов решена по-разному. Одни вертолеты имеют три опоры (Ми-6, Ми-8, Ми-2 и Ми-1), другие — четыре (Ми- 10К, Ми-4, Ка-26). На основных опорах у всех вертолетов (кроме Ми-ЮК) имеется по одному колесу. На носовых

22

опорах у большинства тяжелых и средних вертолетов ус­ тановлены два колеса. Распределение нагрузок на ос­ новные и носовые опоры вертолетов показано в табл. 6.

Нагрузки на носовые опоры относительно невелики (16,5—27,0%), но это примерно в 2—3 раза больше, чем у

7,0 кгс/см2. Нагрузки от вертолета на покрытие или грун­ товую поверхность передаются от каждого колеса через пневматик на площадь, называемую площадью контакта. В действительности площадь эллиптической формы при расчете заменяется равновеликим по площади кругом.

При расчете покрытий площадок в некоторых случаях нужно учитывать динамические действия нагрузок при по­ садке и в процессе руления вертолетов. Для практической оценки влияния этого эффекта имеется мало эксперимен­ тальных данных. В связи с этим можно воспользоваться в первом приближении аналогичными данными, полученны­ ми для самолетов. Теоретические и экспериментальные исследования динамического эффекта при посадке само­ летов, выполненные проф. Г. И. Глушковым, показали, что коэффициенты динамичности приложения нагрузок невелики и по своему значению близки к единице. Поэтому

23

для самолетов при расчете покрытий динамический удар при посадке не учитывается. Можно ожидать, что дина­ мичность нагрузок из-за большой подъемной силы вертоле­ тов всегда будет меньше, чем для самолетов.

Особые требования по учету динамичности приложе­ ния нагрузок предъявляются лишь к конструкциям над­ водных взлетно-посадочных платформ для вертолетов. Согласно указаниям по проектированию вертодромов и

ки) для вертолетов должны рассчитываться на сосредо­ точенную нагрузку, равную двум максимальным взлет­ ным весам расчетного вертолета. Настил (перекрытие) взлетно-посадочной платформы рассчитывается на кон­ центрированную нагрузку, составляющую 75% макси­ мального взлетного веса расчетного вертолета, действую­ щего на площадь квадрата размером 30X30 см. В зави­ симости от местных климатических и производственных условий прочность настила взлетно-посадочных платформ рекомендуется проверять на временные нагрузки, возни­ кающие в результате сильного снегопада или при одно­ временном нахождении на платформе вместе с вертоле­ том обслуживающего персонала, пассажиров, грузов, под­ вижных средств механизации и грузового транспорта.

Опыт эксплуатации и результаты испытаний аэрод­ ромных покрытий подвижными нагрузками показывают, что повторяемость воздействия самолетных нагрузок су­ щественно влияет на работу и срок службы покрытий. Поэтому и при проектировании искусственных покрытий посадочных площадок вертолетов необходимо учитывать предполагаемую интенсивность эксплуатации вертолетов. Существующая методика расчета покрытий жесткого ти­ па позволяет приближенно определить их толщину с уче­ том влияния заданной повторности движения вертолетов. Для этих целей используется зависимость допустимого количества приложения повторяющихся нагрузок от со­

24

отношения расчетного п предельного моментов -4>~для

пр

соответствующей конструкции покрытия. Значения ука­ занных моментов зависят от ряда параметров: величины колесной нагрузки и расстояния между колесами на опо­ ре вертолета, давления в пневматиках, упругой характе­ ристики или радиуса относительной жесткости покрытия (подробнее см. § 6). При этом следует иметь в виду, что определенное расчетом допустимое количество прило­ жений нагрузок при взлете и посадке вертолетов распре­ деляется на весь срок службы искусственных покрытии. Если на искусственных покрытиях эксплуатируются вер­ толеты разных типов, по специальной методике определя­ ют интенсивность приложения нагрузок [16] вертолета, приведенную к расчетному с максимальным весом.

§ 5. Выбор типа искусственного покрытия

Для круглогодичной эксплуатации вертолетов при недостаточной несущей способности грунта или его силь­ ной пылимости аэродромы и посадочные площадки долж­ ны иметь искусственные покрытия, рассчитанные на на­ грузку от заданного типа вертолета. К конструкциям искусственных покрытий предъявляются следующие основ­ ные требования: прочность и долговечность при эксплу­ атации расчетными типами вертолетов, ровность, износо­ стойкость и шероховатость поверхности, создающей хоро­ шее сцепление пневматиков с покрытием; устойчивость при воздействии эксплуатационных и климатических фак­ торов, водонепроницаемость и беспыльность; эрозионная и химическая стойкость против механического воздейст­ вия воздушных струй от несущих винтов, а также влия­ ния пролитого топлива, авиационных масел и других спе­ циальных жидкостей. Тип и конструкцию искусственных покрытий назначают на основе технико-экономического

25

сопоставления вариантов с учетом назначения и типа вер­ толета и величины его расчетной нагрузки на единичное колесо или опору (см. табл. 5): климатических, гидроге­ ологических и грунтовых условий района строительства; предполагаемой интенсивности эксплуатации и особенно­ стей воздействия на покрытия вертолетов, а в некоторых случаях и перевозимых грузов; наличия местных стро­ ительных материалов, машин и оборудования для стро­ ительства покрытий.

Искусственные покрытия обычно состоят из несколь­ ких конструктивных слоев: несущее покрытие, искусст­ венное и естественное основания. Искусственное основа­ ние обеспечивает передачу нагрузок на естественный грунт и выполняет морозозащитные, дренирующие и Дру­ гие функции. Искусственные покрытия классифицируют по характеру сопротивления несущего слоя действию на­ грузок от веса вертолетов, а также по сроку службы и капитальности. Кроме того, их различают по способу производства работ, например монолитные и сборные. По характеру сопротивления действию нагрузок и расчетной схеме покрытия делят на жесткие и нежесткие. Жесткие покрытия — монолитные цементобетонные (армирован­ ные и неармированные) и сборные железобетонные — уст­ раивают в виде отдельных плит прямоугольной формы. Плиты работают на изгиб и их несущая способность оп­ ределяется толщиной и сопротивлением растяжению при изгибе бетона, а также прочностью основания. Плиты монолитных покрытий бетонируют на месте, а плиты сборных покрытий изготавливают на заводе и полигонах.

Нежесткие покрытия включают несущий слой из раз­ личных материалов (преимущественно щебеночных и гра­ вийных), обычно обработанных вяжущими, и защитный слой, воспринимающий усилия от колес и атмосферных факторов. Нежесткие покрытия, слабо сопротивляющиеся изгибу, работают в основном на сжатие. В нежестких по­ крытиях материалы Для устройства конструктивных слоев

26

могут быть малой прочности и значительной деформиру­ емости, поэтому эксплуатационным показателем таких покрытий служит предельно допустимый прогиб (дефор­ мация) под нагрузкой. Покрытия любого типа укладывают на хорошо подготовленное и достаточно прочное осно­ вание, качество которого в значительной степени пред­ определяет общую прочность и долговечность всей кон­ струкции. По сроку службы искусственные покрытия де­ лят на капитальные, облегченные, переходные и времен­

незначительные размеры посадочных площадок, целесооб­ разно широко использовать сборные покрытия из предва­ рительно напряженного и обычного ненапряженного же­ лезобетона.

Облегченные покрытия устраивают из прочных ка­ менных материалов подобранного состава, обработанных органическими вяжущими. В качестве защитных слоев можно использовать смеси из мелкого (дробленого) кам­

обработанных вяжущими. Для этих покрытий обязатель­ но предусматривают защитный слой. Облегченные и пе­ реходные покрытия при стадийном строительстве поса­ дочных площадок в процессе их реконструкции могут ис­ пользоваться в качестве искусственных оснований для ка­

питальных покрытий.

Временные покрытия можно устраивать из стали, лег­

27

Монолитные цементобетонные покрытия устраивают однослойными и реже двухслойными. В последнем слу­ чае в верхний слой укладывают прочный бетон, а в ниж­ ний — менее прочный тощий бетон или пескобетон. В ос­ новании цементобетонных покрытий можно использовать щебень, гравий, песчано-гравийную смесь, шлак, песок, а также грунты основания, обработанные различными вя­ жущими. Для обеспечения свободного перемещения плит покрытия при температурных изменениях поверх основа­ ния укладывают разделительные прослойки из битуминизированной бумаги, пергамина, пластмассовой пленки. При использовании в основании крупнозернистых матери­ алов, не обработанных вяжущими (щебня, гравия, дро­ бленых металлургических шлаков) дренирующие слои не устраивают. Наиболее долговечными и устойчивыми при многократном нагружении тяжелых вертолетов являются бетонные покрытия, уложенные на прочные искусствен­ ные основания, а также двухслойные покрытия. Послед­ ние оказываются экономически наиболее целесообразны­ ми в случае использования в нижних слоях местных материалов, в том числе непригодных по прочности и мо­ розостойкости для верхних слоев (тощие бетоны на мест­ ных заполнителях, керамзито- и пескобетоны марок 150 — 250). Применение керамзито- и шлакобетона в основани­ ях существенно снижает интенсивность промерзания под­ стилающих грунтов и повышает устойчивость конструкции в целом.

Воздействие на бетон колебаний температуры, атмос­ ферных осадков н нагрузок от веса вертолетов вызывает необходимость применять для верхнего слоя покрытий бетон с высокой механической прочностью. Согласно СН 120-70 требуемая прочность бетона верхнего слоя покры­

28

тонной смеси, особенно при использовании средств малой механизации, однослойные покрытия делают не толще 25—28 см. Поэтому, если по расчету толщина покрытий превышает указанные размеры, целесообразно перейти к двухслойной конструкции или использовать предваритель­ но напряженные сборные плиты типа ПАГ-18.

В плане монолитные цементобетонные покрытия разде­ ляют поперечными и продольными температурными шва­ ми на отдельные плиты. Размеры плит устанавливают в соответствии с температурными и грунтовыми условия­ ми объекта, принятой технологией и механизацией работ. Для районов с континентальным климатом и объектов с грунтами, подверженными пучению, что характерно для

швы в бетонных покрытиях устраивают для обеспечения расширения, сжатия или коробления плит, вызываемых температурно-влажностными изменениями бетона. Швы должны обеспечивать горизонтальное перемещение плит относительно друг друга, не ослаблять прочность и мо­ нолитность покрытия и не создавать в нем неровности, быть водонепроницаемыми, не ухудшать эксплуатацион­ ное качество покрытия, быть простыми в устройстве. По­ перечные п продольные температурные швы разделяются на швы сжатия и расширения. Для покрытий посадочных площадок из монолитного цементобетона можно отка­ заться от устройства швов расширения, учитывая незна­ чительные геометрические размеры площадок и ограни­ читься применением швов сжатия, выполненных по типу сквозных швов по контуру отдельных плит. В районах с пучинистыми и просадочными грунтами, характерных для района БАМа, целесообразно применять покрытия из усиленных по краям арматурными каркасами плит со сквозными вертикальными швами. Для устройства темпе­ ратурных швов продольные вертикальные грани плит про­ мазывают разжиженным или разогретым битумом слоем

29