王曉梅

摘 要：當(dāng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)吸水超量時(shí)，容易發(fā)生喘振、失速和熄火。因此飛機(jī)設(shè)計(jì)需避免發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助動(dòng)力裝置吸入危險(xiǎn)量的水。文章基于實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了飛機(jī)通過一定水深的水池時(shí)輪胎濺水的機(jī)理，以及影響濺水軌跡和濺水量的關(guān)鍵參數(shù)，以此指導(dǎo)飛機(jī)總體布置方案設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)吸水；濺水機(jī)理；濺水軌跡

中圖分類號(hào)：V226+.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）26-0049-02

Abstract： When an aircraft engine absorbs too much water， it is prone to surge， stall and flame out. Therefore， aircraft design needs to avoid inhaling dangerous amounts of water by engines and auxiliary power units. Based on practical work experience， this paper summarizes the mechanism of tire splash and the key parameters that affect the splash track and splash quantity when the aircraft passes through a pool with a certain depth of water， so as to guide the design of the general layout of the aircraft.

Keywords： engine suction； splash mechanism； splash track

1 概述

當(dāng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)吸水超量時(shí)，容易發(fā)生喘振、失速和熄火。因此要求飛機(jī)設(shè)計(jì)能防止在起飛、著陸，滑行期間發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助動(dòng)力裝置吸入危險(xiǎn)量的水，避免造成發(fā)動(dòng)機(jī)和其他裝置的故障和失效。因此，非常有必要研究飛機(jī)通過一定水深的水池時(shí)輪胎濺水的機(jī)理，據(jù)此可優(yōu)化飛機(jī)設(shè)計(jì)，避免危險(xiǎn)量的水對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)造成破壞。

2 濺水形式

本討論所用的水池尺寸和水深要求來自AC90-6A，水池必須建立成使試驗(yàn)區(qū)內(nèi)不小于90%的水面能保持12.7mm的水深。為了在傾斜或不平的表面保持較為一致的水深，允許在水槽里有中間水壩。試驗(yàn)水區(qū)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于在臨界試驗(yàn)速度下產(chǎn)生持續(xù)1秒噴濺型式所需的長(zhǎng)度。

飛機(jī)進(jìn)入水池后，大部分的水沿著輪胎滾動(dòng)路徑側(cè)向?yàn)R出。然而，也有少量的水從輪胎軌跡前端以弓形濺出，還有一部分水從輪胎后端濺出。側(cè)向飛濺從輪胎側(cè)向?yàn)R出，水流集中；輪胎前部濺出的水，通常為霧狀，達(dá)到輪胎滑水速度時(shí)，輪胎前部的濺水角度減小；超過滑水速度后此股水流消失；雙輪中間的濺水同軸兩輪胎的內(nèi)側(cè)向水流撞擊而成。

3 濺水機(jī)理

吸進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的水大部分來源于輪胎側(cè)向飛濺的水。側(cè)邊水流直接從輪胎壓痕排出，當(dāng)這些水側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)碰撞在輪胎滾動(dòng)路徑外初始未受干擾的水，產(chǎn)生新的側(cè)向飛濺水流。NASA試驗(yàn)證明[2]這種激振運(yùn)動(dòng)的能量大的足以激起相當(dāng)大量的水濺到空氣中，見圖1，其水量是從輪胎壓痕中直接排出的水量的5～10倍。

輪胎側(cè)向?yàn)R起的水離開水池后，進(jìn)入向側(cè)向飛濺，參見圖2。沿時(shí)間軸看，T0代表當(dāng)前，T0-t代表比T0早t時(shí)刻，以此類推。在T0時(shí)刻，最前面的水剛剛開始起濺，而T0-t時(shí)刻濺起的水已遠(yuǎn)離，在T0-6t時(shí)刻濺起的水已越過最高點(diǎn)進(jìn)入下降階段。連續(xù)時(shí)刻的濺水疊加后形成如圖3所示的濺水軌跡。

4 影響濺水軌跡和濺水量的參數(shù)

基于某型飛機(jī)濺水試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出如下影響濺水軌跡和濺水量的參數(shù)：

（1）前主輪距會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)所處濺水軌跡的位置，如圖3所示的發(fā)動(dòng)機(jī)位置，很好的避開了濺水水流，而不會(huì)吸入水進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)。

（2）飛濺水流的強(qiáng)度隨飛機(jī)速度增加而增加，并且隨著速度增加，飛濺水流更靠近機(jī)身。達(dá)到滑水速度后，水流明顯密集。

（3）輕載荷輪胎的飛濺水流更靠近地面，重載荷輪胎將水高拋到空中。

（4）水深對(duì)濺水軌跡影響不大，但是增大水量。

5 結(jié)束語

本文基于實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了飛機(jī)通過一定水深的水池時(shí)輪胎濺水的機(jī)理，以及影響濺水軌跡和濺水量的關(guān)鍵參數(shù)。輪胎碾壓水池濺起的水，是否進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，取決于飛機(jī)的總體布置、輪胎的載荷和速度等。因此在飛機(jī)早期定義中，需考慮輪胎濺起的水是否能進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，避開濺水水流密集的區(qū)域，從而滿足適航條款CCAR25-R4的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]AIR1904B Tire Spray Suppression-Airplane Design and Consideration for[Z].

[2]NASA-TP-2718 Measurements of Flow Rate and Trajectory of Aircraft Tire-Generated Water Spray[Z].

[3]AC 90-6A 跑道上的水、雪水和雪[Z].

[4]AC 20-124渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)的吸水試驗(yàn)[Z].