中國科學家研發了一種創新的跑道安全材料，旨在於緊急降落時減緩飛機速度。這種被稱為「棉花糖」混凝土的超輕泡沫材料，能夠在衝擊時像柔軟的墊子一樣崩潰，吸收飛機的能量。
該材料由中國建材科學院有限公司（CBMA）與中國民航科學技術學院及其在北京的技術公司合作開發。根據《科技日報》的報導，這項創新已獲得中國建材協會的創新二等獎。
這種材料的特點在於其極低的密度，僅為每立方米 200 公斤（約 12.5 磅/立方英尺），約為標準混凝土的十分之一。儘管外觀堅固，但它設計成在受到衝擊時以可控的方式崩潰，從而減緩重達 100 噸的飛機速度。
CBMA 的研發工程師方軍表示：「它看起來堅固，但在衝擊時會崩潰，平穩地減速飛機。」
在傳統跑道末端區域的安全替代方案
起飛和降落是飛行過程中最關鍵的時刻。這些階段經常發生飛機事故，因此擁有可靠的備份安全系統至關重要。
為了降低跑道末端事故的風險，國際民用航空組織（ICAO）要求所有機場在實際跑道之外至少延伸 90 米（約 295 英尺）的跑道末端安全區（RESA）。
過去，許多機場使用沙子、土壤、草地或水池作為這一目的，但這些方法各有其局限性。方軍指出：「例如，水池在冬季容易結冰並吸引動物，而土壤表面對環境濕度和溫度非常敏感，機械性能不穩定。」
泡沫混凝土提供了一個更穩定可靠的解決方案。然而，挑戰在於如何設計材料，使其能以可預測的方式崩潰，以安全停止如波音 747 等飛機。
開發工程師指出，泡沫的強度必須保持在 0.30 到 0.35 兆帕之間。強度過高則無法正確崩潰，強度過低則可能無法有效減速飛機。
方軍表示：「對於普通泡沫混凝土而言，較高的強度通常是更好的。然而，我們的材料在較低強度的要求下運作，且波動範圍非常狹窄。」
創新的化學配方與長期耐用性
泡沫化過程是生產混凝土的最大挑戰之一。團隊將其形容為「向混凝土混合物中吹氣泡」。這些氣泡對於創造所需的柔軟、可崩潰的質地至關重要，以吸收飛機的動能。
為了增強這些氣泡，研究人員添加了一種專門設計的氣泡引入劑，這種劑由馬來酸樹脂製成。這為每個氣泡創造了方軍所稱的保護「盔甲」，防止材料在需要之前崩潰。
團隊還創建了一個兩階段的強度控制系統，幫助泡沫混凝土抵抗環境磨損。這一系統使材料能夠根據戶外條件緩慢調整其強度，這對於位於惡劣氣候中的機場尤為重要。
許多國際系統使用鈣硫鋁酸鹽水泥，因為其硬化迅速，但這也帶來高成本且隨時間可能降解。方軍解釋，中國團隊旨在使用普通水泥，提供更具經濟性和耐用性的選擇，這對於預算有限的小型機場尤為重要。
方軍指出：「國際技術提案利用鈣硫鋁酸鹽水泥作為原材料，雖然具有快速硬化和減少成型難度的優勢，但其高成本對許多低成本小型機場造成挑戰。此外，鈣硫鋁酸鹽水泥的固有特性可能導致長期使用後出現粉化現象。」
目前已在中國 14 個機場投入使用
目前，這種新的「棉花糖」混凝土系統已在中國 14 個機場安裝。根據團隊的說法，在西藏南部的林芝機場進行的長期監測顯示出色的結果。
在整整一年內，該材料的性能波動僅為 3%，遠低於設計階段設定的 10% 波動限制。
方軍表示：「該系統目前已在全國 14 個機場應用，來自西藏自治區林芝機場的為期一年的監測數據顯示，性能波動僅為 3%，遠低於 10% 的設計容差。」
這種創新材料有潛力為全球機場安全設立新標準。以其低成本、環境耐用性和生命安全性能，「棉花糖」混凝土可能很快成為中國以外機場的常見特色。
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