一种基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道制造技术

本发明专利技术公开了一种基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道及其铺设方法，属于航空领域。结合剪切增稠非牛顿流体高速剪切时的“固体”特性与低速剪切或静止时的“液态”特性，提出一种以剪切增稠非牛顿流体为内核的可移动临时跑道。飞机跑道选择剪切增稠非牛顿流体作为其核心材质。在飞机降落初期和起飞离地时，滑行速度大，对跑道具有较大的剪切力，此时跑道变成能支撑飞机滑跑的“固相”，在降落后期，飞行速度小，飞机对跑道的剪切力也小，此时跑道核心变成“液相”，能迅速降低飞机的速度，缩短滑跑距离，跑道与地面接触面又会表现良好的流动性，可适应凹凸不平的路面条件。

A movable airstrip based on shear thickening non Newtonian fluid

The invention discloses a movable airstrip based on shear thickening non-Newtonian fluid and a laying method thereof, belonging to the aviation field. Combining the \solid\ characteristics of shear thickening non-Newtonian fluid in high-speed shear with the \liquid\ characteristics in low-speed shear or static, a movable temporary runway with shear thickening non-Newtonian fluid as its core is proposed. The shear thickening non-Newtonian fluid is selected as the core material of the runway. At the initial stage of aircraft landing and takeoff from the ground, the taxiing speed is high, which has great shear force on the runway. At this time, the runway becomes a \solid phase\ that can support the aircraft's taxiing. At the later stage of landing, the flight speed is low, and the aircraft's shear force on the runway is also small. At this time, the runway core becomes a \liquid phase\, which can rapidly reduce the speed of the aircraft, shorten the taxiing distance, and the contact surface between the runway and the ground will be It has good mobility and can adapt to uneven road conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道
本专利技术属于航空领域，具体涉及一种基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道。
技术介绍
飞行器的安全起降与跑道密切相关。目前世界范围内常规飞机跑道建设工程耗时长、成本高，然而在一些特定情况下，飞机跑道的使用频率很低，建设永久跑道虽然可以满足需求，但将会造成资源、资金的极大浪费。与此同时，对于发展迅速、应用广泛的无人机而言，永久跑道对地点的严格限制将极大的影响飞行器使用灵活性与应用推广。在某些环境下，如无人区、极地、海岛、沙漠等人迹罕至地区，飞行器已成为资源采集、勘测及运输补给品的主要工具，而大部分的固定翼飞行器需在跑道上起降，而在上述环境中，飞行器执行任务时间周期较短、起降次数较少，可移动临时跑道可以实现资源的最大化利用，极大地降低建设常规跑道的成本。该跑道不仅为飞行器起降提供便利条件，也可降低建设永久跑道所带来土地资源浪费与生态环境破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，结合飞行器跑道制作、剪切增稠非牛顿流体特殊特性，提出了一种基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道及其铺设方法。与传统跑道相比，具有低成本、可移动、便于搭建的特征，使得其具有广阔的应用前景。本专利技术所采用的具体技术方案如下：一种基于剪切增稠非牛顿流体的飞机跑道，其包括主跑道和辅助跑道，主跑道和刚性的辅助跑道连续相接；所述主跑道由若干组装式模块在地平面上连续式拼装而成；所述组装式模块包括内囊模块和外囊包装，其中内囊模块为长方体形状的块体，内部填充有剪切增稠非牛顿流体填充物(5)，所述外囊包装包括平整上表面和自适应下表面，平整上表面采用耐磨材料，平整铺设于内囊模块的整个顶面；自适应下表面采用柔性材料，垫于内囊模块底部与地面之间。作为优选，所述的剪切增稠非牛顿流体填充物采用多孔介质，优选为泡沫钢、泡沫铝或泡沫塑料。作为优选，所述的平整上表面的材质优选为橡胶。作为优选，所述的自适应下表面的材质优选为橡胶。作为优选，所述的辅助跑道由平整刚性板搭建而成。作为优选，所述的平整刚性板优选为钢板。作为优选，所述的整条飞机跑道的各模块之间均以可拆卸的方式拼装。作为优选，主跑道和辅助跑道的顶面应当保持平整和连续。相对于现有技术而言，本专利技术中整条飞机跑道由一定数量的可拆卸内囊模块组装而成，模块化分段布局的方式使得其替换性强，降低了维修跑道的难度。本专利技术首次提出使用剪切增稠非牛顿流体代替传统的水泥、钢筋跑道，创造性的结合非牛顿流体特性与飞机起降时的需求，自动调节跑道刚度。剪切增稠非牛顿流体填充物具有“遇强则强”、“遇静则软”的特性，巧妙地应用到飞机跑道上表面工作时支撑性与下表面与地面环境的“融合性”。本专利技术可以作为临时跑道，能够根据飞行器的行驶速度，依据剪切增稠流体的自身特性，自动调节跑道刚度，在飞行器起飞加速阶段提供足够大的支撑力助飞；在减速降落阶段则自主增加跑道摩擦力，缩短滑跑距离。该款简易跑道能随时根据需要在不同的地理环境中快速铺设，颠覆传统跑道概念，其具有低成本、可移动、快速便捷的特点。本专利技术的飞机跑道可铺设在海岛、极地、沙漠等地带，而且由于其具有自适应功能，因此对于铺设地表的要求也较低，只需铺设在一块较为平整的地面即可。整条简易跑道采用模块化装卸，其可根据飞机需要铺设不同长度和宽度的临时跑道。附图说明图1为基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道整体结构示意图；图2为组装式模块的结构示意图；图3为非牛顿流体飞机跑道应用场景效果图(极地)；图4为非牛顿流体飞机跑道应用场景效果图(沙漠)；图中：内囊模块1、外囊包装2、辅助跑道3、平整上表面4、剪切增稠非牛顿流体填充物5、自适应下表面6。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。本实施例中，基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道结构如图1所示，其包括主跑道和辅助跑道3，主跑道和辅助跑道3连续相接。其中，辅助跑道3用于飞机起飞初期和降落后期速度较低时的过渡段，而主跑道用于飞机起飞后期和降落初期速度较快时的工作段。整条简易跑道的长度取决于飞机的总重和尺寸以及当地地理环境；跑道的宽度取决于飞机的翼展和主起落架的轮距，同时应保证飞机在起飞着陆滑跑时不会偏出跑道。主跑道和辅助跑道3各自的相对长度可以根据实际需要进行调整。本实施例中的组装式模块包括内囊模块1和外囊包装2。如图2所示，其中内囊模块1为长方体形状的块体，其外部为一个袋体，袋体内部填充有剪切增稠非牛顿流体填充物5，袋体材质可以是耐磨的不透水布材或者其他柔性材料，而剪切增稠非牛顿流体填充物5则可以采用多孔介质以保证非牛顿流体分布均匀，优选材质为泡沫钢、泡沫铝或泡沫塑料等。外囊包装2包括平整上表面4和自适应下表面6。平整上表面4采用耐磨材料，平整铺设于内囊模块1的整个顶面；自适应下表面6采用柔性材料，垫于内囊模块1底部与地面之间。平整上表面4作为跑道的支撑面，应当具备一定的耐磨性和摩擦力，便于飞机滑跑。跑道的自适应下表面5用于提供进一步的地基自适应能力，由具有一定柔性的自适应材质制造，适应不同的路面条件。在本实施例中，平整上表面4和自适应下表面6均可以采用橡胶材质制成，但考虑各自的功能，平整上表面4可采用硬质橡胶，而自适应下表面6可采用软质橡胶。在本专利技术中，主跑道由若干组装式模块在地平面上拼装而成，为了保证跑道的平整性，相邻的组装式模块之间应当连续式拼接，不能出现过大的缝隙，保证飞机起降安全。辅助跑道3一般由平整刚性板(如钢板等)搭建，用于飞机起飞初期和降落后期速度较低时的过渡段，其可以按照滑行路线进行弯曲铺设。在本专利技术中，非牛顿流体飞机跑道具有“两相”，其用到的剪切增稠非牛顿流体的粘度在高速冲击下剪切力发生巨大的变化，呈数量级趋势增加，由液相变为固相；当冲击消失后，又快速恢复为液相，并且此过程具有可逆性。因此，飞机降落初期和起飞离地时，滑行速度大，对跑道具有较大的剪切力，此时跑道变成能支撑飞机滑跑的“固相”，在降落后期，飞行速度小，飞机对跑道的剪切力也小，此时跑道核心变成“液相”，跑道能迅速降低飞机的速度，缩短滑跑距离。而为了解决起飞初期速度小，剪切力小，非牛顿主跑道不能支撑飞机的问题，设置了刚性的辅助跑道3，辅助飞机达到一定的滑跑速度后，再滑入铺设有剪切增稠非牛顿流体的主跑道，顺利完成起飞。本专利技术中，剪切增稠非牛顿流体做成的跑道，可以为飞行器的起降提供足够的支撑力，同时在非工作状态，非牛顿流体表现出很好的流动性。所使用的非牛顿流体原材料可选用环境友好材料，基本不会对环境和生态造成影响。由于跑道采用模块化设计，分段布局，因此主跑道的主体可根据具体需求进行灵活铺设，当使用完毕后，内囊模块1可取出，从而外囊包装2可卷起和折叠，便于收放和运输，内囊和外囊都可重复使用。另一方面分段式设计的跑道其每一段都具有可替本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道，其特征在于，包括主跑道和刚性的辅助跑道(3)，主跑道和辅助跑道(3)连续相接；所述主跑道由若干组装式模块在地面上连续式拼装而成；所述组装式模块包括内囊模块(1)和外囊包装(2)，其中内囊模块(1)为长方体形状的块体，内部填充有剪切增稠非牛顿流体填充物(5)，所述外囊包装(2)包括平整上表面(4)和自适应下表面(6)，平整上表面(4)采用耐磨材料，平整铺设于内囊模块(1)的整个顶面；自适应下表面(6)采用柔性材料，垫于内囊模块(1)底部与地面之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道，其特征在于，包括主跑道和刚性的辅助跑道(3)，主跑道和辅助跑道(3)连续相接；所述主跑道由若干组装式模块在地面上连续式拼装而成；所述组装式模块包括内囊模块(1)和外囊包装(2)，其中内囊模块(1)为长方体形状的块体，内部填充有剪切增稠非牛顿流体填充物(5)，所述外囊包装(2)包括平整上表面(4)和自适应下表面(6)，平整上表面(4)采用耐磨材料，平整铺设于内囊模块(1)的整个顶面；自适应下表面(6)采用柔性材料，垫于内囊模块(1)底部与地面之间。


2.如权利要求1所述的基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑道，其特征在于，所述的剪切增稠非牛顿流体填充物(5)采用多孔介质，优选为泡沫钢、泡沫铝或泡沫塑料。


3.如权利要求1所述的基于剪切增稠非牛顿流体的可移动式飞机跑...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾丽芳，路宽，潘定一，娄斌，许建国，张佳晨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33