Авиация и космонавтика 1994 01-02

Аэродромные «одежды»

В. ЕЛИСИН, кандидат технических наук; В. ЛАВРОВСКИЙ, инженер

Качество аэродромных покрытий определяет безопасность и комфортность полетов самолетов. К сожалению, в последние годы возможности проведения капитально-восстановительных ремонтов аэродромных «одежд» резко снизились. В результате при эксплуатации аэродромов все более вероятным становится засасывание в воздухозаборники двигателей частиц пыли, грязи, осколков камней, что ведет к досрочным съемам авиадвигателей, срыву полетов.

Разрушения покрытий вызываются растягивающими напряжениями в материале, возникающими и развивающимися в процессе движения самолета, температурным короблением, а также деформациями основания, ведущими к накоплению в нем трещин и просадок.

Одна из актуальных проблем предупреждения этого разрушения – максимальное снижение струйной эрозии искусственных покрытий, которая вызывается высокой температурой газовых струй двигателей самолетов. К примеру, для самолетов с укороченными взлетом и посадкой температура газовых струй достигает 1100-1500°С, а избыточное давление – 0,15 МПа. С этим явлением эксплуатационные подразделения столкнулись уже при освоении реактивных машин первого поколения. Практика показала, что недостаточный учет температурных деформаций при проектировании цементобетонных плит (ЦБП) приводит к преждевременному разрушению последних. Помимо этого ЦБП подвергаются агрессивному воздействию несгоревшего топлива и, конечно, нагрузкам от взлетной массы самолетов. При циклических нагревах до 200°С в поверхностных слоях цементобетонных плит возникают значительные напряжения, которые в конечном счете также приводят к их разрушению (шелушению).

Для предотвращения процессов разрушения аэродромных «одежд» широко используют асфальтобетон, особенно эффективный при реконструкции (наращивании) верхнего слоя покрытий. При этом обеспечивается возможность выполнения работ по его укладке при кратковременных перерывах в полетах. Затраты на содержание асфальтобетонных плит значительно ниже, чем на содержание цементобетонных. Недостаток применения такого материала – его малая долговечность при воздействии на него выходящих газов ГТД и особенно тепловых машин. Однако широкое использование химико-механических способов борьбы с гололедом делает этот недостаток несущественным. Применение теплового способа очистки поверхности плит при гололеде допускается только в исключительных случаях, без остановки тепловых машин с работающим реактивным двигателем. Большей стойкости асфальтобетона к воздействию компонентов топлива и газовоздушных струй способствует нанесение на него в некоторых случаях защитного слоя из смеси эмульсии каменноугольного дегтя, песка и латекса, распределяемой с расходом 0,9-2,0 л/м² .

Для улучшения состояния поверхности покрытия в его верхний слой укладывают специальный дренирующий асфальтобетон, способный быстро пропускать воду. Это позволяет ликвидировать возможность возникновения гидропланирования колес при торможении и обеспечивает разрыв тонкого слоя льда, образующегося на поверхности покрытия при отрицательных температурах воздуха. В результате повышается коэффициент сцепления такого покрытия с шинами колес самолетов. По данным американских исследователей, на скорости 64 км/ч при слое воды толщиной 1 мм через 1 мин после прекращения подачи воды коэффициент сцепления составлял: для дренирующего асфальтобетона 0,76, для плотного – 0,16. Увеличивается также коэффициент сцепления с сухой поверхностью, достигая у дренирующего асфальтобетона величины 0,76.

Различают два типа дренирующего асфальтобетона: первый укладывают слоем 40-50 мм при расчетной пустотности 20%, второй, обеспечивающий повышенную безопасность движения прежде всего текстурой поверхности, – тонким слоем (20-25 мм) обычно на поверхность плотного асфальтобетона. Оба типа покрытия отличаются относительно небольшим расходом растворной части и асфальтобетонного вяжущего при высоком содержании щебня. Дренирующий асфальтобетон широко применяется во всем мире. Так, покрытие второго типа использовано на аэродромах Гринсборо, Ипплей, Новый Орлеан, Солт-Лейк, базе ВВС Пиз (США), Манчестер, Хитроу, Фейерфельд (Великобритания), Цельтвег (Австрия), Форнебо (Норвегия), Рием-Мюнхен (ФРГ) и др. Специалисты аэродромного строительства рекомендуют применение асфальтобетона в конструкциях покрытий аэродромов.

Другая не менее важная проблема в обеспечении надежной работы аэродрома – предотвращение потери устойчивости плит покрытия вследствие высокого температурного перепада. Экспериментами и натурными исследованиями доказано, что плиты покрытия размером более 10 м требуют постоянного ухода, особенно если швы между ними выполнены по типу швов расширения. При недостаточном уходе швы засоряются, вызывая сколы бетона у швов и трещины.

Для предотвращения разрушения искусственных покрытий и грунтовых площадей на аэродромах, вызываемых силовым воздействием самолетов и газовых струй реактивных двигателей, необходимы инженерные мероприятия. Они заключаются в своевременном ремонте покрытий, предъявлении определенных требований к расположению самолета по отношению к покрытию, устройстве специальных типов покрытия и термоизоляционных слоев на участках, подвергающихся наиболее интенсивному воздействию газовых струй и проливаемых ГСМ, укреплении грунтовых обочин.

Ремонт покрытий включает: восстановление участков покрытия с отслоившимся верхним слоем; заделку выбоин и раковин на покрытии, поверхностных и сквозных трещин; ремонт плит, имеющих сколы углов и краев, разрушенные стыковые соединения; устранение превышения кромок плит и выравнивание поверхности покрытия; заполнение швов герметизирующими материалами; ремонт участков с просевшими плитами; замену разрушенных плит. Технология работ определена в Инструкции по ремонту цементобетонных покрытий на аэродромах (ИА-165-87).

Дополнительно необходимо отметить следующее: избежать вызванного тепловыми нагрузками разрушения бетона можно путем устройства термоизоляционных защитных слоев. Они существенно увеличивают долговечность цементобетонных покрытий вследствие снижения градиентов температур, а соответственно и температуры воздуха. Ориентировочные составы термостойких бетонов приводятся в специальной литературе. Наиболее перспективные из них термоэрозионностойкие пластмассы на основе термореактивных смол.

Высокотемпературное (до 300°С) и скоростное воздействие газовых струй некоторых типов ТРД вызывает необходимость в дополнительной защите аэродромных покрытий. В этом случае могут использоваться струеотклоняющие щиты, рассеивающие газовоздушные потоки (ГОСТ 23147-78. Щиты струеотклоняющие. Типы, основные параметры и размеры. Технические требования). Их установка позволяет осуществлять запуск двигателей непосредственно на стоянке, исключает необходимость в укреплении грунтовых обочин, сопряжений, снижает уровень шума работающих двигателей, повышает безопасность движения средств аэродромной механизации в пределах мест стоянок.

Своевременное выполнение всех этих рекомендаций и инженерных мероприятий по эксплуатационному содержанию искусственных покрытий и грунтовых площадей позволит обеспечивать надежную работу аэродромов.

Фото С. ПАШКОВСКОГО