民用飞机弹性结构水上迫降试验载荷研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252014V01．35No．41012—1018ISSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．educrlhkxb@buaa．edu．cadoi：10．7527／S1000-6893．2013．0416民用飞机弹性结构水上迫降试验载荷研究徐文岷*，李凯上海飞机设计研究院强度设计研究部，上海201210摘要：刚体模型和弹性体模型的载荷传递方式不同，为了研究刚体模型和弹性结构模型对飞机水上迫降载荷的影响，根据动力相似性原理设计

2、制造了刚体模型，并根据强度相似性原理设计制造了弹性结构部件，通过气囊加载试验系统验证了弹性结构部件满足强度相似设计要求。通过水上迫降模型试验测得加速度一时间历程曲线，使用傅里叶变换处理试验数据得到加速度峰值。根据刚体模型的试验数据分析，飞机以初始俯仰角12。、襟翼为着陆构型、较小的下沉速度和中重心状态入水时，飞机在水上迫降过程中受到的载荷较小。研究表明：带弹性结构模型和刚体模型所得到的飞机载荷有明显的不同，带弹性结构模型得到的垂向加速度峰值明显低于刚体模型。这种现象主要是由于机体着水底部弹性结构变形吸收了大量的能量。关键词：水上迫降；动力模型；

3、弗劳德数；相似性；弹性结构；民用飞机中图分类号：V215．2；TBll5．1文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)04—1012—072002年1月6日，印尼航空公司的一架波音737客机由于双发失效，成功迫降在爪哇岛中部的梭罗镇附近梭罗河中，60名机上成员中，23人受伤，仅一名空姐不幸落水遇难[1]。2009年1月15日，美国航空公司1549航班的空客A320客机，起飞后不久遭遇飞鸟撞击，在发动机全部失灵状态下，成功迫降于纽约市哈德逊河，机上乘员全部获救比。3]，这是成功水上迫降并安全撤离的典型范例。随着中国民用航空运输的不断发

4、展，民用飞机近水域或跨水域飞行活动越来越普遍，在空中飞行的飞机在出现故障时，尽可能地水上迫降。水上迫降与陆地迫降相比，飞机受到的冲击力小，有可能减少机体的断裂和起火的可能性。民用飞机在交付客户之前，必须取得适航当局的型号合格证，对于申请水上航线飞行的民用飞机，取得适航当局的型号合格证还必须进行水上迫降相关条款的符合性验证[4巧]。波音公司在研制波音707飞机时，做了缩比系数为0．043的模型试验[6。8]。麦道公司在验证水上迫降性能时，在DC一9和DC-IO的研制初期进行了模型水上迫降试验∽]。空中客车公司在研制A300时也进行了模型试验[2]

5、。目前，国内只进行少量的水上迫降试验，试验都是刚体模型，即忽略了结构变形(能量吸收)对飞机运动特性的影响。采用刚体模型得到的试验结果并不足以反映真实飞机的迫降特性。水上迫降过程中水冲击产生的载荷的传递方式与飞机迫降在刚性地面是不同的口0

6、，飞机迫降到刚性地面上，冲击载荷主要通过机体结构梁来传递；飞机迫降到水面上，由于结构梁的刚硬，水冲击载荷主要传递到蒙皮上，如图1所示。收稿日期：2013-07．18；退修日期：2013·08-21；录用日期：2013-10—07；网络出版时间：2013·10—2917：15网络出版地址：WWWcnki．net／

7、kcms／detail／11．1929V．20131029．1715007，htmI基金项目：工信部民机科研项目*通讯作者．Tel：021—31225958E—mail：xuwenmin@comae．cc；

8、用格武lxuWM．LiK．ResearchOr／civilaircraftelasticstructureditchingtestIoadEJ9．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．201435(4)：1012-1018i徐文氓．李凯民用飞祝弹性结构水上追降试验载荷研究[Jji航空学摄，2014。35(4

9、)：1012-1018徐文岷等：民用飞机弹性结构水上迫降试验载荷研究oadstransferredtostructurabeamsoflhselagesubflooroadstransferredtoskinpanelsasstructureIbeamsaretoostiff图1载荷在刚体表面与水表面传递的区别Fig．1Differencesinloadtransferforimpactsonrigidsurfaceandwater本文通过刚体模型和弹性结构模型的设计与验证过程，发现带弹性结构部件的试验测得的加速度小于全刚体模型测得的加速度。1

10、水上迫降分类水上迫降一般分为两类[11。13

11、：有计划水上迫降和无计划水上迫降。有计划水上迫降时通常被推荐的措施是：尽量减轻飞机重量、襟翼着陆构型，尽