湿滑道面飞机轮胎临界滑水速度计算方法比较.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJul．252017V01．38No．7SSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaaeduCRhkxb@buaa．edu．GR湿滑道面飞机轮胎临界滑水速度计算方法比较蔡靖，李岳*，宗一鸣中国民航大学机场学院，天津300300摘要：以美国国家航空航天局(NASA)临界滑水速度计算公式为基础，基于耦合欧拉一拉格朗日(CEL)算法建立动流场冲击原地转动轮胎分析模型，并由NASA公式及试验数据验证了模型的正确性

2、及NASA公式在重轴载高胎压范围的适用性。进而考虑实际道面积水状态，建立滚动轮胎冲击静流场模型，探讨实际积水状态对临界滑水速度的影响。通过两类模型对比分析得出：两类模型的轮胎一水膜相互作用机理不同，相同速度和胎压下，后者在轮胎前缘形成的动水压强峰值明显高于前者，表明滚动轮胎冲击静流场模型中轮胎受到动水压强抬升作用更为显著，且相同速度条件下，滚动轮胎冲击静流场分析模型计算的竖向支撑力和l瞄界滑水速度始终低于动流场冲击滚动轮胎的结果，表明该模型计算结果偏于安全，更适用于飞机高速滑行中轮胎一水膜相互作用分析。据此，提出

3、了基于道面积水状态的临界滑水速度计算公式。关键词：临界滑水速度；动流场冲击滚动轮胎；滚动轮胎冲击静流场；耦合欧拉一拉格朗日(CEL)；竖向支撑力中图分类号：V351．11文献标识码：A文章编号：1000—6893(2017)07—220798—12飞机在湿滑跑道滑行时，道面积水受到滚动轮胎挤压而在轮胎迎水面上产生动水压强作用，其合力可造成飞机刹车失灵和操控性能降低[1]，导致滑水现象的发生。据统计，由轮胎滑水引起的飞机冲出跑道事故占到全世界飞机安全事故总量的30％[233，给航空业带来了严重的经济损失和安全隐患。

4、因而，开展飞机轮胎临界滑水速度研究是极为必要的。Horne和Dreher[4]最早开展轮胎滑水速度研究工作，并通过大量试验数据回归得出临界滑水速度的经验公式。Agrawal和Henry[5]提出了轮胎在湿滑路面行驶过程中的物理模型。余治国等[61对滑水楔角进行了划分，提出了基于水力学理论的临界滑水速度预测公式。Ong和Fwa[7]基于ADINA软件建立光滑轮胎一水膜一道面分析模型，采用迭代法考察给定速度下的轮胎、流体与道面相互作用问题。李强等邱1改进了不同滑水楔角的临界滑水速度计算方法，提高了预测精度并扩展了其应

5、用范围。由于理论研究局限性以及试验成本高昂，近年来以耦合欧拉一拉格朗日(Cou—piedEulerianLagrangian，CEL)为代表的数值仿真分析逐渐成为该领域研究的主流手段。Naka—jima等[9]采用MSC．Dytran建立了较长流域的滚动模型，由于模型计算的复杂性仅对水膜中液体流动问题进行了初步探讨。Ho等口叩建立了动流场冲击转动轮胎(TireRolling)模型与滚动轮胎冲击静流场分析(WaterFlow)模型两种模型，通过比较分析，验证了WaterFlow模型的适用性。赵珍辉[1蛔与Anupa

6、m[12。1胡等在此基础上也采用了WaterFlow模型分别对水膜的流体力学收稿日期：2016—09—19；修回日期：2016—12—14；录用日期：2017—03—27；网络出版时间：2017—04—0610：16网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／11．1929V201704061016．004．html基金项目：国家自然科学基金(51508559)；天津市科技支撑计划重点项目(14ZCZDGX00001)；中央高校基本科研业务费专项资金(3122014C013)；中国民航大学省部级科

7、研机构开放基金(KFJJ2014JCGC07)*通讯作者．E—mail：leoliyue@163．com；

8、用格式z蔡靖．李岳．宗一呜i湿滑道面飞机轮胎临界滑永速度计算方法比较[屯÷航空学报．2017，38(7)：220798iCAIJ．LIY．ZONGYMiComparasionofpredictionmethodsforcriticalhydroplaningspeedofaircrafttireonwetpavement

9、J

10、ActaAeronu．aticaetAstronauticaSinica，2017

11、，38(7)：220798．220798．1航空学报参数、横向花纹、道面粗糙度、滑移率、偏转角对临界滑水速度造成的影响和粗糙道面与水膜相互作用规律进行了研究。Ho等口0。虽然建立了两类模型，并通过算例分析验证了WaterFlow模型的正确性，但该模型以“动流场”代替“静积水”模拟分析道面积水与行驶轮胎的相对运动，且模型中积水与轮胎处于连续作用中，无法全面体现轮胎驶入、驶出