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滑水现象

2019-07-04 03:53 来源: 震仪

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  滑水现象是指飞机在积水的跑道上滑跑时,机轮在水雾上,而不是在跑道面上滑跑的一种现象。飞机在湿跑道和积水跑道上着陆时,经常发生滑水事故。美国国家航空航天局进行的跑道滑水试验表明,跑道面结构是造成飞机滑水事故的主要原因。飞机在正常着陆中发生的滑水事故大部分是因跑道面结构不好或跑道设计错误造成的。

  当跑道上有1/10in深的水或更多的积水时,会发生动态滑水。当轮胎交替在一会儿干,一会儿湿的跑道上滑行时,胎面的过度磨损、凹槽深度不足和充气过度都会加剧这一现象。在暴风雨中起飞或着陆过的飞行员都经历过动态滑水,尽管他们可能没有意识到当时正在经历滑水现象,坐在飞机内,感觉飞机好像在交替地滑行、卡住停,而且是左摇右晃。

  黏性滑水在三种类型中最为常见。它在光滑的跑道上或在表面有橡胶沉积的跑道(如接地区域)上发生,这仅仅需要一层薄薄的使轮胎无法湿透的水膜就能造成轮胎部分和跑道无法接触。它可以在速度远远低于可以意识到滑水现象会发生的速度下发生,甚至在快速滑行中也会发生。

  可逆橡胶滑水现象有点复杂。产生这种现象的必要条件是跑道湿滑,并且飞机轮胎正在打滑。当飞机在光滑的跑道上急刹车而导致机轮锁死时,由此产生的摩擦力会产生大量的热同时轮胎开始冒烟。橡胶碎片聚集在轮胎下,使水在轮胎前和轮胎下方积聚,热量使水变成水蒸气,轮胎实际是浮在蒸气之上。此时飞机会严重失控.而且轻型飞机和重型飞机都会发生同样的情况。

  美国国家运输安全委员会进行的跑道面摩擦力试验表明,如果跑道修建的好,不但干跑道可供飞机安全着陆,湿跑道也可以供飞机安全着陆。一般情况下,飞机在湿跑道和干跑道上刹车停住飞机的距离比是2:1,但飞机在跑道面被橡胶污染的湿跑道和干跑道上刹车停住飞机的距离比可达6:1,这和飞机在湿冰跑道上的刹车距离相同。

  美国联邦航空局用装有专门仪表的一架波音727飞机和一架DC-9飞机对跑道面摩擦力进行了测量。联邦航空局对跑道面摩擦力测量的结果表明,有些湿跑道的刹车附着力很好,而有些湿跑道刹车则像湿冰一样滑。调查发现,有些承包商在修建跑道时用廉价的混合料作为沥青拌合物,造成湿后的跑道面非常滑,因为性能不好的混合料遇水之后,本身就会变得很滑。

  一架波音747飞机在美国迈阿密国际机场发生滑水事故后,联邦航空局对那条重新铺设道面的跑道进行了试验。他们把跑道弄湿1500英尺,清除了飞机接地区的橡胶沉积物,然后用和飞机刹车距离相差不到10%的对角刹车车(DBV)进行了试验。DBV以每小时60英里的速度进入弄湿的跑道并刹住车轮,但车还是以每小时35英里的速度滑出弄湿的跑道。这条新的沥青跑道弄湿后象湿水一样光滑。机场当局马上对新跑道进行了开槽处理,此后,这条跑道再也没有发生飞机滑水事故。

  轮胎是飞机在地面运行时飞机与地面唯一适当的接触点,在大雨条件下着陆时,由于跑道道面上的积水来不及完全排出,存有一定厚度的积水。充气的飞机轮胎在积水的道面上滚动时,在轮胎的下表面与道面之间会产生流体动压力,当飞机高速运行在有水的跑道表面时,由于高速运动减少轮胎表面的排水功能,同时由于水的浮力,发生像浮在水面的现象,这叫水膜现象。这个流体动压力与飞机地速的大小成正比。当流体动压力等于飞机重量时,轮胎下表面的水膜隔开了轮胎与道面的接触,即形成了滑水。这时水压是轮速的两倍,并与流体密度成比例.发生水膜现象的最低水深度根据轮胎的速度、磨损情况、路面的光滑程度变化而变化,一般是2.5MM-10.0MM。

  滑水的形成不仅与地速,而且与轮速有直接的关系。地速越大滑水越严重,轮速越大滑水持续时间越长。当滑水出现时,如果飞行员试图用增大刹车压力迅速减速控制飞机,将会使滚动阻力更小的轮胎减小转速,但是飞机的防滞系统又会减小刹车压力这样就形成了两个互相矛盾的处置,同时延长滑水的持续时间,造成更大的危害。飞机出现滑水后,滑跑方向和滑跑速度将失去控制,呈现顺风飘流的危险势态,它是造成积水道面条件下偏出或冲出跑道事故的罪魁祸首。

  有一个简单的公式可以确定飞机在什么速度情况下不会产生滑水现象。将测量到的轮胎充气压力(1bf/in

  )开平方再乘以8.6,就得到产生滑水现象的最低速度。然而,一旦滑水现象开始之后,它就会向下延伸到一个较低的速度,如赛斯纳172Q型飞机的前轮压力应保持在45 1bf/in

  。这就意味前轮会在速度为50kn的时候开始产生滑水现象(如果条件具备),而主轮会在46kn速度时产生滑水现象。

  ,滑水现象分别会发生在56kn和54kn。很显然,对付滑水现象的最好办法就是,如果跑道上有积水或其他有可能导致滑水现象的情况出现时,飞机以低于前面推导出的速度降落,建议在飞机速度低于计算出的滑水速度以下时再使用刹车。为此,当速度高于计算速度时应采用气动阻力刹车。

  记住,无论在起飞还是在降落中,滑水现象可在飞机速度等于或高于该速度的任何情况下发生。由于胎面的凹槽在将轮胎下的水排出的过程中起着非常重要的作用,因此每次飞行前都要对其进行检查。最好的检查方法是使用生产商批准的深度规,但至少要进行目测检查。

  随着现代大型先进飞机的引进,扎实落地(moderatelyfirm)的概念也传播过来。扎实接地一词出现于波音性能课程中的“污染跑道落地”一节,强调在跑道上积水时为避免滑水现象的出现,实行该技术落地。飞机制造商强调积水跑道上扎实落地的本意是,在落地时撞破水层,使轮胎与道面迅速直接接触,使飞机尽快由空中模式转换为地面模式,并且尽快使减速板和刹车有效工作,避免因为水膜的作用而使刹车无效或延迟造成飞机冲出跑道。

  在积水跑道上落地,除了预计可能会出现滑水现象而接地扎实外,还要充分使用减速板和反推。减速板对于辅助有效刹车的作用效能很高,几乎可以帮助刹车消耗飞机能量的50%。虽然飞机在性能取证中不计入反推,但反推的功效还是不能忽略的,尤其是反推在飞机高速运行时的作用是非常明显的。

  第一, 要避免侧风条件下在没有开槽或铺多孔摩擦层的跑道上起飞或降落,因为侧风条件下没有开槽或铺多孔摩擦层的跑道上起降容易造成飞机偏离跑道,起落架毁坏。

  第二, 所有小型飞机驾驶员都要以联邦航空条例135部399条款为指导,确定着陆跑道的最短长度。小型活塞发动机飞机和涡轮螺旋桨飞机要遵守联邦航空条件135部385条款(在型飞机和喷气机使用的条款),飞机着陆滑跑需要的跑道长度不准超过可用跑道长度的60%。如果飞机在湿跑道上着陆,则应该把飞机在干跑道上需要使用的着陆滑跑长度乘1.15,得出的数就是飞机在湿跑上需要的滑跑距离。

  飞机在湿跑道上中断起飞需要的距离虽难以确定,但肯定要比在干跑道上中断起飞需要的距离要长许多。驾驶员在湿跑道上起飞的最好方法是调低起飞决断速度和在调低的决断速度加速起飞。机场跑道宽度是驾驶员需要考虑的另一个问题。飞机在大侧风气象条件下,在窄而光滑的湿跑道上着陆时很容易发生偏离跑道事故。美国通用航空机场许多跑道的宽度是40-50英尺,侧风容易造成飞机偏离跑道,造成起落架毁坏和人员伤亡。

  (美)David A.Lombardo著 张鹏 孙淑光 杜鸣译,小型飞机的结构和使用 (第2版),航空工业出版社,2006年01月第1版

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