跑道湿滑与飞行安全

1999年9月23日,澳大利亚快达航空公司一架波音747—400型飞机,在泰国曼谷机场着陆时因夜间气象条件差,跑道湿滑,飞机冲出跑道300多米,造成飞机前起落架毁坏。无独有偶,同年12月21日,古巴航空公司一架麦道DC—10—30型飞机,在危地马拉城机场着陆时失事,机上296名乘客和18名机组人员中。

湿滑跑道飞机着陆轮胎-水膜-道面相互作用

基于飞机在湿滑跑道着陆时轮胎-水膜-道面相互作用流体力学平衡,得到道面积水水膜厚度、飞机行驶速度和轮胎花纹沟槽深度为动水压强的主要影响因素。以波音737-800的主轮胎为主要研究对象,建立轮胎-水膜-道面相互作用三维模型,基于Fluent软件建立三者相互作用有限元分析模型,采用流体体积函数(VOF)法获得轮胎迎水面水流分布情况和平均动水压强,利用上述有限元模型对动水压强影响因素进行规律性分析,得出动水压强的显著影响因素为道面积水水膜厚度和飞机行驶速度,动水压强与水膜厚度及行驶速度呈正相关,水膜厚度大于3 mm时水膜产生的动水压强增长较快,等于12 mm时动水压强达到并超过胎压(1.47 MPa),存在滑水风险。行驶速度小于100 km/h时,动水压强值小于胎压,不存在滑水风险。基于上述分析结果建立动水压强与水膜厚度、行驶速度和轮胎花纹沟槽深度之间的相关关系式,考虑着陆升力的影响,获得不同降雨条件下波音737-800临界滑水速度及着陆距离延长值,为飞机着陆安全行驶提供重要理论依据。

湿滑状态下飞机轮胎与道面摩擦特性试验

湿滑道面会造成飞机制动性能下降,影响起降安全。通过搭建污染跑道摩擦特性测试装置,根据飞机在湿滑道面滑跑的实际情况,对飞机轮胎在不同水膜厚度、速度、载荷条件下运行的接触力、滑移距离进行研究,分析了湿滑条件下道面摩擦特性与影响因素间的关系。实验结果表明:水膜厚度对道面摩擦特性影响显著,水膜厚度为13 mm时,轮胎与道面之间的接触应力变化明显,滑移距离大幅度增加。随着速度的增加,轮胎与道面之间的接触应力呈线性增加趋势,过高的速度会增加滑水风险。轮胎载荷的增加会减少湿滑道面上的滑移距离,在一定程度上提高飞机轮胎的载荷,能有效改善湿滑道面上的摩擦特性。

复杂环境下起落架动力学行为研究现状与展望

高低温环境、侧向阵风及跑道湿滑是飞机着陆滑跑阶段较常见的恶劣场景,给飞机着陆安全性与滑行操纵性带来危害,是起落架动力学研究中重点关注的问题之一。在现有起落架动力学理论的基础上,考虑复杂环境因素的影响,学者分别采用理论分析、数值仿真、物理试验等手段对起落架着陆滑跑阶段的动力学特性进行了研究,形成了相关数值计算工具及试验技术,开展了动力学特性试验验证,并发展了起落架系统动力学优化设计方法。本文详细论述了军民机着陆与滑跑阶段涉及的关键动力学问题及研究现状,重点对复杂环境下飞机起落架相关试验技术、着陆缓冲分析与优化方法等方面进行了综述。最后,结合未来飞机起落架技术的发展与创新,对起落架着陆与滑跑动力学问题的未来发展方向进行了展望。