飞机水上迫降的数值模拟开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

飞机水上迫降是指飞机在存在安全隐患或者被劫持的情况下做的被迫降落，着陆场在海洋，湖泊等水面上，给乘客和乘务人员创造一定的逃生机会。随着航空事业的日益发展，大飞机的应用变得越来越广泛，飞机的跨水飞行也变的越来越普遍，进而增加了水上迫降事故的可能性。飞机水上迫降也成为了一个重要的研究课题。我国民用飞机适航条例CCAR—25—R4也对飞机水上迫降做出了明确规定。对飞机水上迫降的研究也更加重要水上迫降本质上是入水冲击问题，早期以试验模型研究为主，但是试验模型设计和制造复杂、周期较长． 自从进入20 世纪90 年代后，在积累了大量试验结果的基础上，水上迫降问题则以数值模拟分析为主。随着计算理论和计算机硬件技术的发展， 近些年各种数值方法在飞机水上迫降研究中的应用逐步成熟，与费用昂贵、时间较长的水上迫降缩比模型试验相比，数值模拟方法的成本低廉， 灵活方便，可以给出相关的局部和整体载荷，还可以详细地展示相应流场结构， 为深入分析问题提供参考。2002年1月6日，印尼航空公司的一架波音737客机由于双发失效，成功迫降在爪哇岛中部的梭罗镇附近梭罗河中，60名机上成员中，23人受伤，只有一名空姐不幸溺水身亡。2009年1月15日，美国航空公司1549航班的空客A320客机，起飞后不久遇到飞鸟的撞击，在发动机全部失灵状态下，成功迫降在纽约市的哈德逊河上，机上乘客和乘务人员全部获救，这是飞机安全实现水上迫降的成功范例。这些成功的例子以及国内对于该问题的研究起步较晚都说明了飞机水上迫降数值研究具有重要意义。

国外对于水上迫降的研究较早，1929 年，Von Karman 在水上飞机的试验基础上第一次进行了入水理论技术的研究。假设入水初期系统能量守恒，提出用附加质量代替流体的水动力作用，将水上飞机降落过程中的浮筒理想化为二维楔形体模型，利用动量守恒定律推导出了入水冲击载荷的计算公式，进而计算出了入水冲击载荷，给出了结构体入水冲击问题的初步分析。，Wagner 在Von Karman 的研究基础上，考虑了结构体在入水冲击过程中引起的水面抬升现象。提出小斜角模型的的近似平板理论。目前NACA、EADS等研究机构对入水问题的研究水平已经十分领先。国内对于结构体入水冲击的研究较晚，研究起步于上世纪90 年代。在2008 年，王永虎对结构体的入水冲击理论进行了论述，重点讲述了数值建模技术的发展状况。在2009 年，北京航空航天大学的屈秋林与刘沛清等人数值模拟了ARJ21 飞机的水上迫降过程，他们使用的是FLUENT 流体计算软件，并给出了最佳初始入水姿态。在2010年，张韬等人通过有限体积法来求解欧拉方程，流固耦合计算借助一般耦合算法，利用MSC—DYTRAN对飞机水上迫降过程中受到的水载荷进行了计算。然而，总的来说，国内对于结构体入水冲击问题的研究，尤其是飞机水上迫降方面的数值研究不多，已经进行的研究也基本上围绕机身冲击入水展开。同时，国内目前在结构体冲击入水的研究计算方法上也没有取得明显的进展。

2. 研究的基本内容与方案

基本任务

1.查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告；

2.了解飞机水上迫降的基本原理与分析方法；

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需专业知识，完成开题报告。

第4-5周：了解飞机水上迫降的基本原理与分析方法，掌握水动力软件fluent的理论背景。

4. 参考文献（12篇以上）

【1】karman von. the impact of seaplane floatsduring landing[r],naca technical note 321,1929.

【2】wagner h.,uber stoss-undgleitvorgange an deroberflache von flassigkeiten[j],zeitschr.f.angew.math.und mech.,1932.

【3】monaghan rj. a theoretical examination of theeffect of deadrise on wetted area and associated mass in seaplane impacts.