玻璃纤维易折易碎杆在机场中的应用

导言

1971年6月30日下午，美国旧金山国际机场，泛美航空一架波音747客机在起飞时碰撞了跑道末端进近灯光的灯杆。飞机受损起飞并在空中盘旋、放油后，安全返回旧金山机场。经检查，两根灯杆造成客舱撕裂，两名乘客受重伤。

美国联邦航空局认为该事件足够严重，应为机场周边的这些结构物引入新规则，即在飞机撞击下自身应折断、破坏或扭曲，而不对飞机造成明显损伤。国际民航组织在1980年代初期也采纳了类似规定。

芬兰EXEL公司已有30余年的易折结构物研发历史，产品应用于世界上600余个机场。本文依据公司网站资料，重点介绍玻璃纤维易折结构物。

规范要求

国际民航组织《机场设计手册》（北美以外适用）与美国联邦航空局咨询通告AC 150/5345-5C（北美适用）均在机场内部及周边划定了“易折区”，主要包括跑道、滑行道毗邻区域，以及跑道两端的延伸区域。

如国际民航组织要求跑道端以外300米范围内，支撑结构必须为易折结构；跑道端以外超出300米范围的，仅当支撑结构高于12米时，其上部12米必须为易折结构。

材料选择

当支撑结构遭到时速140公里的飞机撞击时，自身应折断、破坏或扭曲，而不对飞机造成明显损伤。而且，在“易折区”内，支撑结构除承受各种自然环境和天气条件外，还需承受反复的飞机喷气冲击，在满足正常使用的条件下，还应确保较长的使用寿命以及较低的维护成本。

早期的易折结构物多采用铝合金材料，EXEL公司研发的易折支撑结构普遍采用了玻璃纤维材料，具有更加优良的性能。

玻璃纤维的比重是钢的1/4、铝的2/3，具有较高的强度重量比。而结构的质量越小，发生事故时吸收的能量越少。以5.5米长灯杆为例，其重量仅为18.5公斤。对于规格较小的灯杆或支撑桁架，人工即可安装或维护。

在受到飞机撞击后，玻璃纤维结构物会断裂，但飞机周围没有大的重物飞扬，避免了对飞机的附带损伤。下图是全尺寸桁架试验情况。

能够耐受恶劣天气条件，工作温度范围-50℃～70℃；耐化学腐蚀（特别是在酸、盐和碱条件下）；热传导系数低，表面不易结冰；耐紫外线辐射。另外，玻璃纤维具有良好的电磁波透射能力，对通信信号无干扰。

结构型式

各类易折结构物均采用薄壁管件，以应用最普遍的进近助航灯光支撑结构为例，灯杆用于单灯，EXEL系列产品高度分别为1.6米、2.6米、5.5米。桁架结构可用于单灯或多灯，EXEL系列产品高度分别为6.5米、13.5米、35米。通过特殊定制，桁架高度可达50米以上。

对于高度大、抗荷要求高的支撑结构，可采用塔式结构，此类产品均可按需定制。

应用情况

这些支撑结构应用范围广泛，包括：进近助航灯杆（桁架），仪表着陆系统航向信标、下滑道天线的支撑结构，气象、雷达等设备的天线、发射器、接收器和反射器支撑结构，以及机场和重要设施的围栏。

结构物可采用标准航空黄色，联邦航空局或国际民航组织的红白相间色，或根据需要定制颜色。而且，结构物所需颜色还可以集成到复合材料中，全寿命无需涂刷涂料。