【摘 要】
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雪是道面上常见的污染物之一,当道面被雪污染后,轮胎与道面之间的接触作用会发生改变,进而影响飞机的平稳安全运行。考虑到雪的种类繁多且物理性质较为复杂,而目前国内外针对轮胎与雪污染道面相互作用的研究主要是针对干雪这一污染物展开的,研究的雪污染类型较为单一,未涉及到雪浆污染的情况。因此本文通过理论分析、数值模拟及试验研究相结合的方法,首先基于轮胎在雪浆污染道面上的受力分析,建立了轮胎-雪浆污染道面相互作
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雪是道面上常见的污染物之一,当道面被雪污染后,轮胎与道面之间的接触作用会发生改变,进而影响飞机的平稳安全运行。考虑到雪的种类繁多且物理性质较为复杂,而目前国内外针对轮胎与雪污染道面相互作用的研究主要是针对干雪这一污染物展开的,研究的雪污染类型较为单一,未涉及到雪浆污染的情况。因此本文通过理论分析、数值模拟及试验研究相结合的方法,首先基于轮胎在雪浆污染道面上的受力分析,建立了轮胎-雪浆污染道面相互作用理论模型,分析了不同因素影响下飞机在雪浆污染道面上发生“动力滑雪”时的临界危险速度的变化情况,并进一步建立了基于SPH算法的轮胎-雪浆污染道面有限元模型,分析了飞机速度、雪浆密度及雪浆厚度等因素对轮胎与雪浆污染道面相互作用的影响,最后通过雪浆水当量分析和雪浆污染跑道摩擦性能仿真及试验研究,建立了更为定量和精确化的雪浆污染跑道适航性评估标准。主要研究内容及结论如下:1)基于流体力学动量守恒定律,建立了轮胎-雪浆污染道面相互作用理论模型,推导了飞机轮胎在雪浆污染道面上的临界危险速度的表达式,经计算其与ESDU“滑水”速度公式计算结果相差不超过4.0%,验证了理论模型的有效性。2)根据雪浆基本物理性质随体积含水率的变化规律,将雪浆看作是由干雪和水两种基本物质的混合物,并对雪浆的密度及粘度等基本物理量进行了推导,得到了体积含水率与雪浆密度及粘度之间的函数关系。3)基于SPH算法建立了轮胎-雪浆污染道面有限元模型,分别通过临界危险速度理论公式和ESDU试验公式对模型的可靠性进行了验证,并进一步分析了飞机速度、雪浆密度及雪浆厚度等因素对轮胎-雪浆污染道面相互作用的影响,提出了基于道面支撑力和位移阻力双指标的雪浆污染道面临界危险速度确定方法。4)基于临界危险速度等效原理确定了雪浆密度与雪浆水当量之间的对应关系,并通过不同因素影响下的雪浆污染跑道摩擦性能的变化情况,建立了雪浆污染跑道摩擦性能预测模型,进一步完善了雪浆污染跑道的适航性评估标准。
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