机场污染跑道飞机轮胎的溅水问题

飞机在有积水、融雪的跑道起降时,由轮胎滑跑所产生的溅水有可能影响飞机的滑跑性能与安全。因此,积水跑道上的滑跑溅水试验是民航飞机适航审定的一个重要科目。在有限元软件LS-DYNA中对飞机轮胎溅水进行模拟,对于水粒子的模拟采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法。针对某一具体轮胎参数首先进行了工程估算分析,接着建立了飞机轮胎的溅水分析模型,并对模型有效性进行了验证,进而分析了多种因素对轮胎溅水形态分布的影响。通过工程估算和数值计算结果的比较,发现存在临界的飞机滑跑速度,当飞机滑跑速度处于该临界值时,侧视溅水角度达到最大值。并在数值模拟中给出了不同位置溅水量相对大小的统计方法并指出轮胎翻边对溅水有显著的影响。

飞机轮胎溅水鸡尾流特性数值模拟

当飞机起落架的多轮经过涉水跑道时,除侧向溅水之外,在轮胎之间由于两股侧向水流汇聚,会形成类似公鸡尾的溅水形态,称之为鸡尾流。相比于轮胎的侧向溅水,鸡尾流成因复杂,且水量更大,溅水高度更高,可能对飞机安全造成更严重的危害。采用数值分析方法对飞机轮胎溅水产生的鸡尾流现象成型机理开展研究。根据轮胎几何结构特点建立飞机轮胎溅水模型,其中轮胎及跑道采用FEM方法建模,积水模型采用SPH法,给出了鸡尾流的形态和速度分布,通过与侧向溅水形态分布的分析与比较,揭示了鸡尾流溅水的形成机制,并研究了水深、轮胎间距、轮胎速度等因素对于鸡尾流形态以及速度分布的影响规律,初步验证了ESDU工程算法对于无翻边轮胎鸡尾流形态描述的可参考性。