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1、第18卷第4期飞行力学Vol.18No.42000年12月FLIGHTDYNAMICSDec.2000文章编号:100220853(2000)0420069204飞机尾涡对飞行安全的影响安崇君,刘长卫(北京航空工程研究所11室,北京100076)摘要:针对一次夜间双机编队飞行时发生的空中相撞事故,根据机载黑匣子记录的飞机飞行参数,判明僚机进入了长机尾涡。利用记录的飞行参数,阐明了飞机进入尾涡的征兆,以及尾涡对飞机仪表、动态和操纵的影响,找出了飞机发生相撞的原因。为防止类似事故发生,提出了僚机进入长机尾涡后应采取
2、的措施,以供飞行人员参考。关键词:尾涡影响;事故分析;飞行安全中图分类号:V323118;V328文献标识码:B引言可采取相应措施,防止类似事故的发生,保证飞行安全。某型歼击机双机飞夜间编队训练科目,发生1飞机进入尾涡的征兆了一等事故,双机坠毁。僚机以大速度、大俯冲角接地,飞机插入地表深处,破坏严重,飞行员牺牲。尾涡是与飞机升力形成有关的翼尖涡,成喇长机以小速度平拍地面坠毁,残骸都在地表面,飞叭状向后延深至很远距离。尾涡的强度与机翼产行员跳伞成功生还。根据生还的飞行员反映,在进生的升力有关,升力越大尾涡越强。因
3、此,重型飞行首次编队时,僚机从右后方靠拢过程中,突然受机尾涡很强。飞机过载愈大,升力愈大,尾涡愈强。到来自后方的冲击后,飞机失去操纵。从长机飞机飞机可能进入前面飞机的尾涡。尾涡对飞机的仪残骸看到,在垂直尾翼和右平尾后缘,有明显的由表和动态都有影响,尾涡的作用可能严重到使操后向前撞击的痕迹。综合上述情况初步认定,发生纵效率不足以制止尾涡引起的飞机运动,影响飞了双机空中相撞。[1,2]行安全。在飞机残骸中找到了飞行参数记录仪(简称黑匣子),黑匣子记录到相撞前后僚机的飞行参111飞机高度指示突变数。深入研究这些参数的
4、变化情况,进一步认识到尾涡中气流高速旋转,具有很高的圆周速度。这次双机相撞的原因是僚机进入了长机尾涡,由于处理不当致使双机相撞。在很近距离上由飞机因此在尾涡中心存在一个涡核,涡中压力低于外“探测”到尾涡特性,在国内尚属首次。部当地大气压力。尾涡中的压力变化量:下面根据僚机黑匣子记录的飞行参数来阐明$p=pw-ph(1)尾涡特性,尾涡对飞机仪表、飞机动态和操纵的影式中,pw为尾涡中的静压;ph为飞行高度上的大响,了解飞机进入尾涡的征兆及找出发生飞机相气静压。撞的原因。了解尾涡特性及对飞行安全的影响后,飞机气压高度
5、表指示的飞行高度,是位于机头空速管探测的大气静压,由大气状态方程计算收稿日期:2000201215;修订日期:2000205227得到的。僚机进入长机尾涡后,受尾涡的影响,僚作者简介:安崇君(19402),男,高级工程师,从事飞行力学与飞行试验研究。机的气压高度表指示发生突变。僚机空速管感受70飞行力学第18卷[1,2]到的低于当地高度上的大气压力后,产生负值压长机内侧滚转。差($p),使高度指示突然增高,高度变化量可由图2给出了僚机进入尾涡后滚转角速度(p)下式计算:和副翼偏度(Da)的时间历程曲线。$p$h
6、=-RT(2)ph式中,T为大气温度;R为空气常数。观察黑匣子记录的僚机飞行高度参数可以看到,飞行时间从起飞算起到536s后,飞行高度发生突变。将536s作为零时,此时的飞行高度4137m做为基准高度,此后的高度变化量则为$h=h-4137m。图1给出了僚机进入尾涡后的压力和高度差的时间历程曲线。图2僚机滚转角速度和副翼偏度的时间历程曲线由图2可见,从536s到538s副翼偏度为零,表明飞行员没有压杆;飞机的滚转角速度由0(°)ös增大到35(°)ös,表明飞机发生自动滚转。滚转角速度为正值,说明僚机向长机外侧
7、滚转。僚机是从长机右后方进入尾涡的,受到长机尾涡上洗的影响向外侧滚转。到544s时,僚机自动向长机内侧滚转,飞机的滚转角速度由200(°)ös突变成-200(°)ös,说明僚机此时进入长机尾涡的内图1僚机$p和$h的时间历程曲线侧,涡的下洗使飞机反向滚转。由图1可见,536s以后飞机高度开始增高,可见,飞机进入尾涡的征兆之二是:飞机发生到541s高度增高560m。从539s到540s飞机自动滚转。高度增加320m,相当于飞机具有320mös的爬升率。而从该机爬升性能看,在该高度上,全加力113飞机滚转难以控制的
8、最大爬升率只有140mös左右。当飞机进入尾涡后,由于尾涡诱导产生的上从黑匣子记录的飞行参数可以发现,536s洗和下洗气流,使飞机产生滚转力矩,横滚力矩导后,飞行高度发生突变时,飞机的平尾偏度基本没致飞机发生滚转,产生滚转角速度和滚转角加速有变化,飞机的俯仰角和迎角也没有变化。说明飞[3]度。涡流产生的横滚力矩由下式计算:机高度指示发生的突变,是由于空速管感受尾涡aIxpLw=(3)中
