客机水面迫降时的姿态

《客机水面迫降时的姿态》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、客机水面迫降时的姿态摘要目前飞机越来越频繁的使用于跨海飞行，水上迫降事件也越来越多，因此飞机如何成功迫降成为众人所关心的话题。本文基于美国1549航班水上迫降事件，对飞机水上迫降时所受的冲击力进行分析，确定出最佳迫降姿态。针对第一阶段问题，首先就飞机迫降的俯仰角θ及侧翼的情况进行了总体分析，发现θ过大过小及机身不平衡均会导致飞机降落失败，机毁人亡。因此本文将研究范围确定为0<θ<60°的情况，即飞机以上仰式，且侧翼保持水平的状态进行迫降。然后将飞机假设为一个楔形物体，运用动力学知识和牛顿定律，并建立经典的Wanger模

2、型，分析飞机入水时竖直方向和水平方向所受到的冲击力F，得出F关于俯仰角θ和时间t的关系式。其中在确定水平受力时，对飞机受到的水平阻力做了个近似处理，即设定阻力系数K一定。接着基于飞机所受冲击最小，进行最佳迫降角度的求解。模型求解时首先分析飞机在空中降落时重力和空气阻力对入水速度的影响，根据查询的飞机飞行数据，利用大学物理知识求解出飞机入水时竖直方向的速度=46.5590m/s，水平速度=21.8752m/s。然后编写程序以1°为步长，在0<θ<60°范围内，搜寻最大冲击力最小时对应的俯仰角，即最佳迫降角。搜寻结果为13

3、°，对应的最大冲击力为2.4876×106N。最后根据水平方向的速度变化公式，令速度为0时可以求出飞机在水面的滑行时间，进而求出该迫降角度下的滑行距离为176.2080米。针对第二阶段问题，本文讨论了不同等级的风浪对飞机迫降的影响，针对4级以上风浪会对飞机造成损坏的情况，本文着重研究风浪在1-4级时，飞机逆风降落的最佳迫降角度。由于水面上的风只存在于高度较低的空间内，因此不考虑风浪对空中飞机降落速度的影响，即飞机入水速度与水面平静时相同。飞机入水时由于水面有风，机翼会产生竖直向上的升力，与波浪撞击时产生水平方向上的冲击

4、力。因此需重新考虑飞机在竖直、水平两个方向上所受的冲击力。竖直方向上，将升力与飞机重力的合力作为等效飞机的等效重力，计算出等效质量m为42225kg，用等效飞机只受重力入水时所受到的冲击力代替原有飞机在升力影响下所受的冲击力，即用m替换M代入第一阶段的求解公式中得出飞机竖直方向上的冲击力。水平方向上计入波浪的冲击力，将波浪等效为立体的三角波，求解其与飞机撞击部分的质量和时间，用冲量定理求解出波浪对飞机的冲击力，对飞机水平方向所受冲击力的模型进行修改。根据修改后的冲击力模型，用与求解第一阶段问题相同的方法进行求解。本文只

5、对4级风力做具体求解，结果为：最佳迫降角为17°，其最大冲击力为2.8607×106N，滑行距离为131.5950米。本文在以上基础上对模型给出了合理评价及改进，最后针对这次美国航班成功迫降事件向中国有关部门就完善海上应急救援工作提出具体建议。关键词：动力学Wanger模型最佳迫降角等效质量17一、问题重述2009年1月15日下午（美国东部时间），USAirways所属第1549航班（空中客车A320客机）在起飞后不久在纽约哈德逊河紧急迫降。经及时救助，机上155人（其中包括两名机师和三名乘务人员）在飞机沉没之前全部获

6、救。该起事故造成78人受伤，无人死亡。这架客机从纽约长岛拉瓜迪亚机场起飞约90秒后遭飞鸟撞击，导致两个发动机损坏。机长萨伦伯格凭借着出色的驾驶技术和冷静的判断使飞机迫降在哈德逊河河面。而飞机上的乘客在乘务员的指挥下，有秩序地逃出紧急舱门并全部获救。1第一阶段问题：问题：大型客机因为失去动力而进行的迫降具有相当大的危险性。请你建立合理的数学模型，对客机在平静水面上的迫降进行分析，指出客机在河面上迫降时，以何种姿态接触水面是相对最好的选择。2第二阶段问题：问题：在越洋飞行的航班中，曾有个别航班出现过由于重大故障或意外原因，

7、被迫在海面迫降的情况。在有风浪的条件下，飞机在海面的迫降具有更大的难度和危险性。请你建立合理的数学模型，对客机在海面的迫降进行分析，指出在有风浪的条件下，飞机以何种姿态和航向接触海面是相对安全的选择。二、问题分析2.1问题背景分析飞机飞行过程中，偶尔会遇到极端天气或机械故障等突发事件，飞机不可避免要实施迫降，在降落过程中瞬时较大的冲击力可能破坏机体结构甚至造成人员伤亡。而目前飞机、直升机在近海或跨海使用越来越频繁,发生水上迫降和坠毁事故也逐渐增多。因此,世界各国都把水上迫降内容编制进客机的适航规范,将其作为取得适航证的

8、一个重要条件。2009年美国1549航班的迫降就是典型的水上迫降事件，幸运的是由于机长出色的技术和冷静的判断，乘客和机组人员全部获救。解决水上迫降问题意义重大。如何让飞机成功地在水面迫降一直是研究者们热衷的课题。飞机进行水上迫降,其表面压力分布、冲击力、运动速度和运动姿态以及水面形状等均随时间发生快速变化,是一类典型的物体高速冲击