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由于无人机技术的发展,战术无人机在民用和军用领域逐步显示出大载重、长航时的优势,该类无人机重量一般在120 kg以上,借助跑道滑跑起降。充气平板结构作为一种新型结构形式,与传统的沥青、混凝土跑道相比,具有成本低、质量轻、机动性高等优势,适合作为战术无人机在野外环境下的起降跑道,对该类无人机的推广具有积极作用。目前国内对于充气平板跑道的承载性能研究尚处于空白阶段,缺少计算结构响应大小和气压设计的相关方法。为了解决这些问题,进一步向平板结构的设计方案提供必要支持,本文以某企业生产的充气平板结构为研究对象,通过材料测试、承载性能试验、有限元模拟建立轮压作用下的结构响应计算公式和气压设计方法。主要工作内容有:(1)开展了多组平板材料性能试验,得到了平板膜材的剥离强度、撕裂强度、顶破强度和最大位移,为材料在野外环境中使用时如何处理裂缝缺陷,清理场地提供建议。通过单轴拉伸试验,得到了平板材料的抗拉强度、断裂延伸率、弹性模量等力学参数,建立了正交各向异性材料本构模型。(2)以200 kg无人机为设计目标,开展了大尺寸充气平板试件的承载性能试验。试验选用皮卡车,对机体静态自重进行放大,通过轮式加载发现了四种气压工况下的结构响应分布规律,气压在调节结构响应大小上存在上限。通过拉力计测量发现,平板与地面间的摩擦系数基本是车轮与平板间的1.5倍以上,充气平板结构在摩擦力作用下不易出现滑移风险。(3)基于ABAQUS软件提出了充气平板等效模型的建模方法。根据拉丝刚度等效原则简化平板内部分布密集的拉丝,建立长度尺寸折减的等效模型,通过西安建筑科技大学的模拟算例和承载性能试验结果对模型有效性进行了验证。(4)研究了平板结构响应的分布特征,建立了气压与膜面最大应力、最大变形的拟合公式。引入混凝土路面的道面平整度评价方法确定了平板的荷载上限和质量等级。利用无量纲变量和多项式函数建立了考虑气压、荷载变化的平板结构响应计算方法。在合理的荷载范围内,通过三次函数和Boltzman函数包络线,在平板几何参数不变的条件下,建立了平板设计气压的计算公式。