民用飞机后缘襟翼水击分析

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1、民用飞机后缘襟翼水击分析-科技创新论文民用飞机后缘襟翼水击分析季佳佳（上海飞机设计研究院，中国上海201210）【摘　要】为了满足民机溅水后缘襟翼结构安全的设计要求，本文通过参考大量国内外研究者的文献，首先阐述了飞溅类型，建立飞溅角计算模型，通过国外溅水试验，对后缘襟翼的溅水载荷进行计算。得到民机后缘襟翼溅水计算方法，在型号上成功得到了应用，对初期结构设计提供了指导。关键词后缘襟翼；溅水；分析StructureSafetyAnalysisofTrailingEdgeFlapbySprayJIJia-jia（ShanghaiAircraftDe

2、signandResearchInstitute,Shanghai201210,China）【Abstract】Inordertomeettherequirementsofstructuresafetyoftrailingedgeflapwhenspraysproducedbyaircrafttyresrunninginwaterorslush，spraysmodelandloadoftrailingedgeflaparestudythroughtheoreticalanalysisbasedonresearchreferencesandte

3、sts.Theprincipleandthemethodofspraysanalysisaresuccessfullyappliedontheaircraftandsupplyreferencestostructuredesigninthepreliminarydesignstage.【Keywords】Trailingedgeflap;Spray;Analysis作者简介：季佳佳（1986—），男，主要从事襟翼、缝翼结构及机构设计工作。在飞行器设计中结构的安全问题是个主要的环节。而对于飞机而言，在起飞、降落的过程中飞机跑道上的积水会严重影响

4、飞机在起飞和着陆时的性能和安全性，轮胎所卷起水滴的飞溅会对飞机的结构造成一定的损伤。因而跑道上积水飞溅现象是飞机潜在的安全问题，其对飞机下侧结构有极大的损坏，在这些结构中对于起到在起飞、降落过程中增升、增阻的后缘襟翼来说，这种损坏极为严重。根据FAR/CCAR25.1091中相关规定，飞机设计应避免在起飞、降落和滑行过程中将过量溅水吸入发动机，避免发生不安全情况。为此，通常通过试验进行验证。在试验过程中会考虑飞机气动构型，因此应保证在此过程中飞机后缘襟翼结构安全[1]。1　水击载荷飞溅角计算模型飞机在湿滑跑道起飞和降落时引起的水滴飞溅是一个复

5、杂的过程。飞溅的类型主要有以下三类：（1）“舰首波”（bowwave），是指轮胎旋转将水向前挤压而形成的飞溅；（2）“侧羽”（sidewave），是指轮胎将水向两侧挤压而形成的飞溅；（3）“公鸡尾”（roostertailwave），是指由于轮胎旋转而向后抛起的飞溅。以上三种飞溅中，对飞机后缘襟翼造成影响的只有侧向飞溅（sidewave）。影响飞溅的主要因素有：飞机的速度，轮胎的形状和尺寸以及水的深度。下面是水击载荷飞溅角的理论计算模型。轮胎的几何模型：图1中符号表示的几何意义如下：Z：轮胎所受的垂直方向的力；w：轮胎的宽度；D：轮胎的直径；

6、δ：轮胎在竖直方向的变形尺寸；bg：轮胎与地面的接触宽度；h：轮胎与地面的接触长度；d：跑道上的水深。2　飞溅角的计算本文中所指的飞溅角包括两类飞溅角。一是侧视图中的飞溅角：水的飞溅轨迹与水平面的夹角（如图2）。二是俯视图中的飞溅角：水的飞溅轨迹与轮胎对称平面的夹角（如图6）。要得到轮胎侧向飞溅的角度，需要计算以下参量：2.1　打滑速度Vp式（1）中，p是轮胎的膨胀压，单位为lbf/in2，Vp是飞机打滑速度，单位为knot；σ是比重，对于不同的材料，σ的取值也有所不同，如表1所示。2.2　轮胎在竖直方向的变形尺寸δ式（2）中，CZ为材料常数

7、，一般取0.03，Pr为轮胎的额定膨胀压。2.3　轮胎与地面的接触宽度bg2.4　轮胎与地面的接触长度h2.5　飞溅角度γs（侧视图）γs为水的飞溅轨迹与水平面的夹角，如图2所示。γs的计算公式为：2.6　飞溅高度ZsZs为所要计算的位置处，飞溅轨迹的最高处距地面的距离，其计算公式为：式（6）中，x为所要计算的位置与轮胎之间的距离。2.7　飞溅角度θs（俯视图）θs为水的飞溅轨迹与轮胎对称平面的夹角，如图3所示：θs的计算公式为：2.8　飞溅的侧向距离ysys为襟翼所在的位置到轮胎对称平面的距离。式（8）中，x为所要计算的位置与轮胎之间的距离

8、。2.9　侧向飞溅的角度增量λsλs的计算公式为：2.10　侧向飞溅宽度ΔysΔys为计算所在位置处水的飞溅轨迹的内边界和外边界的间的距离。Δys的计算公式为：式（