飞机水面迫降数学建模论文

关键词:飞机、水面、数学建模、迫降、水上迫降、有限元模型、动态强度、抗坠毁模型试验、应力分布、机身中部压力分布

近海/跨海使用的飞机必须评估水上着陆的性能。目前飞机的抗坠毁标准、设计方法和分析方法通常只考虑硬着陆，很少考虑水上着陆。这是因为水上降落涉及多个耦合场，问题非常复杂。为了简化问题，采用解耦的方法，将仿真和实验相结合，利用MSC.PATRAN/DYTRAN软件平台建立了全机有限元模型。包括全尺寸机身、机翼和尾翼结构，并引入具体参数，对13工况进行了动态数值模拟计算，预测了飞机撞击水面过程中结构的瞬态应力分布，并对飞机机身下蒙皮进行了强度分析，结果表明飞机蒙皮在撞击过程中不会发生损伤。

飞机和直升机在近海或跨海区的使用越来越频繁，迫降和水上坠毁事故也逐渐增多。因此，各国民航部门都把水上迫降的安全性作为签发飞机适航证的重点检查内容之一，我国的法规也做出了明确的要求。本文统计了从1959到191，通过飞机结构完整性的26起商用飞机水上事故。

从整个迫降过程来看，提高存活率的首要问题是解决机身断裂；从飞机制造工艺来看，机身一般是分成几段单独制造加工，然后拼接。由于质量、惯性等力学参数的不同，结构的薄弱部位在水介质的冲击载荷下会发生断裂。对不对？

在概念分析阶段，可以做适当的工程简化，比如根据机身的结构特点，将整个机身分成4-5段，用塑性铰链连接，设置各段的质量、惯性和质心位置。然后考虑简化水介质的激发。先用简单的力输入，分析关节的力学特性以及激励大小、作用点位置、机身各部分的力学特性等一系列参数的影响，然后继续深入。

在飞机触水前，机翼可以与机身分离，通过一些装置改变机身下部的形状，使其与水的相互作用更有利于减少冲击载荷。通过一些类似船头的流线型设计确定优化载荷后，就可以相应地设计机身骨架结构和飞行员在水上降落的操作程序，使机身以最佳姿态入水，最大限度地保证机身的完整性。

当直升机紧急降落在水面上时，机组人员和乘客的生命安全可以得到保障。以下是...该模型进行了迫降速度、姿态、滚转角、偏航角、海况等不同参数的迫降试验。