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考虑道面平整度的飞机轮胎滑水安全问题研究

许诤  
【摘要】:飞机在湿滑跑道上发生的滑水现象是对着陆安全的重大威胁,作为滑水现象的主体之一,跑道因其不平整在降雨天气下形成的不均匀水膜层极大地影响了飞机的抗滑性能。因此,跑道的平整程度将会对飞机在恶劣天气下的着陆安全造成影响。针对此问题,本文利用理论分析和数值模拟两种手段,采用“二步法”进行研究:第一步,基于道面单个起伏的最大起伏量建立小范围道面内轮胎-积水-不平整道面精细化模型,研究道面不平整对轮胎刹车性能和临界滑水速度的影响;第二步,根据得到的小范围不平整道面的刹车性能建立基于国际平整度指数IRI的全道面飞机刹车距离运动学计算模型,研究道面不平整对飞机在恶劣天气下的刹车距离影响。主要研究内容如下:1)分析飞机在湿滑跑道上轮胎-水膜-道面三者相互作用情况,并根据流体力学动量定理建立不平整道面轮胎临界滑水理论模型,利用该模型分析不同积水厚度、不同机型情况下不平整道面的轮胎临界滑水速度;2)利用ABAQUS有限元软件,采用三米尺检测法为道面平整度评价指标,选取国内主流客运机型建立轮胎-积水-不平整道面相互作用有限元模型,并对模型的合理性做出验证;3)分析飞机的着陆过程,利用所建立的相互作用有限元模型分析了飞机所受升力对降落过程中轮胎临界滑水速度计算的影响,为轮胎滑水计算中升力系数的取值提供参考;4)利用考虑升力的轮胎-积水-不平整道面有限元模型,分析不平整道面上轮胎-水膜-道面三者相互作用机理,进一步分析水膜厚度、轮胎行驶速度和道面不平整程度对飞机刹车效应的影响;5)基于以上研究成果,建立基于国际平整度指数IRI的湿滑道面飞机刹车距离运动学计算模型,选取实测国内机场跑道平整度数据分析平整度对飞机在湿滑道面的刹车距离影响,提出保障恶劣天气情况下飞机着陆安全的建议。


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