飞机对跑道的冲击可能是任何人登机时最不会想到的事情。飞机在一天中不断起降，这对跑道路面造成了压力，需要保持良好的状况，以确保飞机和乘客的安全。
多亏了德克萨斯农工大学Zachry土木工程系领导的合作研究团队开发的预测模型，现在了解如何建造、改进和维护这些跑道比以往任何时候都更容易。
该项目的首席研究员、土木工程教授达拉斯·利特尔(Dallas Little)博士说:“我们正在应用一种非常复杂的模型，叫做非线性损伤路面分析方法(PANDA)。”“我们正在使用这个模型来预测重型飞机在重复载荷下所测量和记录的损伤，例如140万磅重的空客380和其他下一代重型飞机。”
PANDA是该研究团队根据与美国交通部(Department of Transportation)签订的合同，历时近7年研发的产品联邦公路管理局(FHWA)和联邦航空管理局(FAA)。该团队包括合作者堪萨斯大学的Mashoud Darabi博士、卡塔尔德州农工大学的Eyad Masad博士、德克萨斯大学奥斯汀分校的Amit Bhasin博士、弗吉尼亚理工大学的Rashid Abu Al-Rub博士和Maryam Sakafier博士，以及十几名学生研究人员。
PANDA背后的想法很简单，但并不简单:创建一个计算模型，考虑到压力下的时间、沥青的温度依赖性、不同类型的应力和其他影响飞机使用跑道的环境因素，包括水分和氧气扩散到沥青层。这个模型可以让用户准确地预测路面在重复使用时的损坏情况，并允许机场和主要公路路面的设计师创造或维护一种产品，使其能够对各种情况做出最佳反应。该团队正在使用PANDA，结合测试数据，开发一个平台，可以成为一个用户友好的软件包，供工业和商业使用。
利特尔说:“这一方案将提供设计和合同机构以及驾驶公众所要求的可靠性水平，减少路面停机时间和今天和明天的基础设施所需要的安全性。”
PANDA并不是同类模型中的第一个，但它的独特之处在于，它能够具体解释飞机交通造成的机械损伤，并将这些数据与环境影响和损伤(如湿度、氧化过程、温度和其他因素)结合起来建模。
随着团队开发PANDA，所有不同变量对路面的影响都变得更加清晰，这些变量对路面的影响不一定是直观的。例如，水分扩散与机械损伤的耦合可能会极大地改变路面的寿命预测，以及改变损伤的位置。损坏的位置是非常重要的，在今天走向永久路面的设计，不需要从路基上更换，但只需要定期更换上表面。因此，我们的目标是确保局部损伤不会发生在沥青层的下部。
利特尔说:“随着我们继续开发PANDA模型，并使用它来评估越来越多的复杂载荷加上环境影响的情况，我们更清楚地了解所有这些影响的协同作用。”
虽然该项目仍需要额外的计算开发和测试时间，但最终目标是生产一个建模系统，该系统可以在没有其他前置或后处理软件的情况下由FAA用于设计和分析，称为PANDA-Airports，作为航空设施的独立系统。
利特尔说:“我们希望这对美国联邦航空局有很大的用处，他们可以将其用于商业和通用航空路面设计和分析。”
*该项目的科学研究和基本变量模型是与沥青研究联盟合作开发的，为期七年。PANDA是在美国联邦航空局的授权下开发的。