大型水陆两栖飞机着水载荷系数计算研究.pdf

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1、科技论坛·139·大型水陆两栖飞机着水载荷系数计算研究曾毅吕继航（中航通飞研究院有限公司，广东珠海519040）摘要：大型水陆两栖飞机承载着森林灭火、海上救援等特殊作业任务，需要频繁地在水上起飞和降落，机身承受着着水撞击的压力和高速滑行时的水动压力。为了保证大型水陆两栖飞机水上起降时的安全性，研究了飞机着水载荷系数的计算方法。结果表明，三种方法的计算结果差异在3%左右，满足工程计算分析要求，为飞机结构设计提供了参考。关键词：水陆两栖飞机；着水；载荷系数1概述大型水陆两栖飞机承载着森林灭火、海上救援的任

2、务，需要频繁地在水上起飞和降落，机身底部为船体形状，承受着着水撞击的压力和高速滑行时的水动压力。对于着水冲击载荷，欧美国家自上世纪三十年代始，以平板、圆柱体及楔形体为研究对象进行解析和半解析法研究，建立了附加质量法、平板理论、相似解理论、渐进匹配展开法、增量法和逆Wagner理论方法等。图4圆龙骨、带舭弯型为了保证大型水陆两栖飞机水上起降时机体结构的安全性，本文献[2]中给出的水上飞机主断阶着水载荷计算公式为：
文研究了飞机着水载荷系数的工程计算方法。一般来说，飞机在波



n

3、
浪水面上降落时，机身船底各段都可能受到撞击，但对船体结构强
1
0.4616
f()


度最有意义的是主断阶受对称撞击的着水情况。(94.25
43.75
)
2计算方法其中，为船体斜升角
，单位为弧度。前苏联强度规范[1]给出的计算公式为：中国民用航空规章运输类飞机适航标准（CCAR-25-R4）也给出[3]
了飞机断阶着水时、载荷系数的计算公式：n
CCC(82V)



CV
n


式中，C1为海洋状况系数，取值范围为0.75~1.0

4、，对于四级海tg
G
况，内海C1=0.8，外海C1=1.0；C2为船底形状系数；C3为飞机重量修其中，C1为飞机的操纵经验系数，一般在0.06~0.12。正系数，根据水上飞机的重量插值确定。3计算结果及结论表1飞机重量与修正系数之间的关系大型水陆两栖飞机船底为平龙骨、无舭弯，斜升角
为22°，飞<机升力按重量的2/3考虑，则飞机重心处的过载系数为：G(kg)-1000500010000200004000060000n
n2/3

C30.0280.0210.0180.0160.0140.0

5、13综上，本文计算了大型水陆两栖飞机的着水载荷冲击系数。三种不同载荷系数计算方法所得的计算结果见表2所示。可见，对于船底形状主要分为四种：平龙骨、无舭弯Ⅰ型及Ⅱ型，平龙骨、水陆两栖飞机主断阶着水载荷系数，三种计算方法所得结果基本一带舭弯型，圆龙骨、带舭弯型，如图1~图4所示。对船舭处无舭弯的致，差异在3%～4%，满足工程计算分析要求。



船底，C

，对于船舭处有舭弯的船底，C


+2
。表2大型水陆两栖飞机断阶着水载荷系数180180






6、




水陆两栖飞机着水撞击性能是其结构设计制造的主要依据。因图1平龙骨、无舭弯Ⅰ型此，要充分分析水陆两栖飞机水上起降时的载荷系数，可以参考CCAR-25-R4部或前苏联规范、NACA标准等。必要时还应开展飞机模型水载荷测试，进一步确定飞机的着水冲击载荷系数，从而为结构设计提供参考，最大程度地提高飞机的

7、安全性。参考文献[1]H.切特维尔科夫.水上飞机构造学[M].南京:南京空学院译,1968.[2]MilartykyB.Generalizedtheoryforseaplaneimpact[R].NACARep1103,1952.图2平龙骨、无舭弯Ⅱ型[3]运输类飞机适航标准[A].CCAR-25-R4,中国民用航空局,2011.图3平龙骨、带舭弯型作者简介:曾毅(1977-),男,高级工程师,湖北荆门人,硕士,研究方向:飞机结构强度设计。