风雨对飞机飞行安全性的影响

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1、第31卷第4期20lO年4月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．4Apr．2010文章编号：1000一6893(2010)04一0694一07风雨对飞机飞行安全性的影响黄成涛，王立新(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)EffectsofRainandWindonAircraftFlightSafetyHuangChengtao，WangLixin(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，Be巧ingUniversityofAe

2、ronauticsandAstronautics，Be硒ing100191，China)摘要：风雨严重影响飞机的飞行安全。基于动量定理建立了一种根据降雨条件、风场特性、飞机特征和飞行状态计算雨滴对飞机产生的撞击力和力矩的方法，研究了风雨对飞机气动特性的影响，进而建立了飞机在风雨中飞行的运动方程。通过引入驾驶员的操纵模型，对飞机在风雨中飞行的运动特性进行了数值仿真研究。仿真结果表明：降雨会使飞机的升力减小，阻力增大，平衡迎角增加，不利于飞机的飞行安全；当降雨过程中伴随有风时，风会改变飞机的飞行迎角，使得飞机更容易出现因失速而造成的飞行事故；降雨时

3、飞机的抗风能力降低。关键词：飞行安全；飞行仿真；飞机；降雨；风；雨滴撞击力中图分类号：V328．1；V212．1文献标识码：AAbstr北t：Theflightsafetyofanaircraftisoftenseriouslya“ectedbywindandrain．Themethodbasedonmo—mentumtheofemtocomputetheforceandmomentgeneratedbyraindropsconsideringaircraftcharacte“stics，flightandmeteorologicconditi

4、onsisprovided．Theimpactsofrainfallwithwindontheaerodynamiccharacter-isticsofanaircraftarestudied．Andtheaircraftflightdynamicequationsinrainandwindfieldsaredeve-loped．Byintroducingapilotmodel，theflightdynamiccharacteristicsofanaircraftintherainandwindfieldsarenumericaUysimula

5、ted．Thestudyshowsthatthebalanceattackangleofanaircraftwi王Iincreaseintherainfallsincetheliftdecreasesandthedragincreases，whichwiUthreatentheaircraftflightsafety．Whenarainisaccompaniedbyawind，theattackangleoftheaircraftwillbechangedbythewind，andtheaircraftwillbemorepossiblytos

6、tall，whichmaycauseaflightaccident．Theabilityoftheaircrafttoflysafelyinawindwilldecreaseduetorain．Keywords：flightsafety；flightsimulation；aircraft；rain；wind；momentumofraindrops飞机的飞行安全性是指在给定条件下其安全飞行的能力。降雨是影响飞机飞行安全性的重要因素之一。在强降雨过程中还会伴随有风的存在，如低空风切变或下击暴流等。2000年6月22日，一架运七飞机在武汉因遭遇强降雨

7、天气而坠毁，事故原因调查发现，空难发生时在坠毁地点附近还曾出现了下击暴流[1]。因此，研究风和雨同时对飞机飞行安全性的影响具有重要的意义。无风时，降雨主要从以下几个方面来影响飞机的飞行特性：①雨滴撞击飞机会产生附加力和力矩[21；②飞机表面附着的水膜会改变飞机的气动特性[2。81；③水膜会改变飞机的质量特性，但飞机表面附着的水膜较薄，即使飞机遭遇到可能发收藕日期：2009一02—26；修订日期：2009一04—29基金项目：国家自然科学基金(60879004)通讯作者：王立新E—mail：bhu—wlx@tom．com生的最大降雨，降雨引起的飞

8、机质量变化也不到总质量的1％，这种变化对飞机飞行的影响可以忽略[21；④降雨时能见度降低会影响飞机驾驶员的视线和判断能力，可能导致飞行安全事故，本文主