关于海上失事飞机坠落及黑匣子运动轨迹的研究_边疆.pdf

《关于海上失事飞机坠落及黑匣子运动轨迹的研究_边疆.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2014年第20期NO.20.2014（总第299期）(CumulativetyNO.299)关于海上失事飞机坠落及黑匣子运动轨迹的研究边　疆（中南大学，湖南长沙410083）摘要：最近马航客机失联牵动着世人的心，人们想方设法寻找客机下落，其中一项重要工作便是寻找黑匣子踪迹。文章探讨了飞机坠落轨迹、黑匣子在大洋中运动情况以及考虑洋流对其的影响，具有极大的现实意义，并对搜救有一定指导作用。关键词：飞机坠落；黑匣子；运动轨迹；海上失事DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2014.20.018中图分类号：X55　文献标识码：A　文章编号：100

2、9-2374（2014）20-0039-02考虑飞机受竖直向下的重力和斜向上的气流阻力，器在飞行过程中，在同一迎角的升力与阻力的比值。如气流阻力与空气密度有关，且10000米高度落差内密度图1所示。相差极大，故考虑大气密度为垂直方向上分布函数。将由图1可得沿飞行方向（1）及其垂直方向（2）的气流阻力、重力分解在运动轨迹切线方向及其法线方向动力学方程如下：上，产生切线方向的切线加速度与法线方向的向心加速dvMgsinFcosM（1）Cdt度，建立平面坐标系上的微分动力学方程，用Matlab数d值解法求解出微分方程的解曲线，即飞机坠落轨迹，并Mgcos

3、FsinMv（2）Cdt针对事故的突然，初始高度可能有偏差，在此情形下讨由图中的几何关系可以看出，角度与分速度存在关论了模型的灵敏性分析。系式（3），分速度与实际速度满足等式（4）。1　合理的假设dyytan()（3）dxx飞机在发生事故时突然失去动力，假设飞机机身在22（4）整个下落过程中近似在一个平面上。Vxy风对飞机的力的计算公式为等式（5）：飞机在降落的过程中，为了防止飞机因为失去速度12而垂直掉落，驾驶员会在发动机出现故障以后，压低机FCCSv（5）2头，主动放弃一部分飞机的高度来获取足够的速度，也C=0.12149-0.

4、01714C2+0.00690C3（6）DLL就是将重力势能转换为动能的过程，这个操作就是无动升力的计算公式为为等式（7）：力滑翔。2L=ρVCLS（7）232　模型的建立CL=1.1488+0.11832α+0.00092α（8）飞机在发动机失效以后，根据前面的假设将会机头3　飞机坠落位置的求解朝下进行迫降。这时飞机的受力有重力W、风对飞机的以一般经典的飞机为例。机翼的参考面积S取为作用力F，如图1所示。2C75m。飞机重量20t，下滑角度θ初始值为0。飞行速度V为800km/h，折算为222m/s，相对于10000m的高空，这里可以忽略一些飞机的飞行姿态，对

5、一般的飞机而言，低速和亚音速飞机的升阻比可达17～18，将α取为1arctan。17根据模型的建立以及题目的要求，进行matlab的编程求解，可采用数值方法求解微分方程。图1　飞机坠落段受力分析图将（5），（6），（7），（8）等式带入原方程可另外的两个参数为飞机下滑角θ和FC对机身的夹角以得到：α。FC对机身的夹角α是由升阻比进行计算得出的，飞行-39-同时可通过matlab编程计算出了在不同高度下飞机y122xxyygCS(xy)cos（9）222M22坠入海水时刻的横向速度和纵向速度的数值，其中在从xyxy100

6、00m高空坠落的情况下，飞机坠入海水的水平速度为x122yxyxgCS(xy)sin70m/s，纵向速度为-250m/s，见图3。222M22（10）xyxy将高阶微分方程化为低阶微分方程进行数值求解。令：x1xx3y（11）x2xx4y（12）并将（11），（12）等式带入（9），（10）等式得到四个一阶微分方程。如下所示：x1x2（13）1221xCS(xy)2(ysinxcos)（14）22Mxx（15）34122x4gCSxy(xsinycos

7、)（16）2Mρ是一个变量，故需要对随高度变化的ρ进行分析与图3　10000m高度下飞机坠落过程的横向速度和纵向速度图左图纵轴为高度（m），横轴为飞机坠落过程中的求解。水平速度（m/s）。右图纵轴为高度（m），横轴为飞机可以这样考虑，空气柱的重量在数值上等于这段空坠落过程中的纵向速度（m/s）。气柱气压差值，按此思路列式求解：PdP.1293w.980665dh（17）4　灵敏性分析1013253对影响结果比较大的几个量进行灵敏性分析，考虑式中：1.293kg/m为0℃下1大气压空气的密度，P高空飞行的高度作为灵敏性分析。原因是飞机的航班是1013

8、25为气压对密度的校正系