飞机轮胎溅水机理

王晓梅

摘 要：当飞机发动机吸水超量时，容易发生喘振、失速和熄火。因此飞机设计需避免发动机和辅助动力装置吸入危险量的水。文章基于实际工作经验，总结了飞机通过一定水深的水池时轮胎溅水的机理，以及影响溅水轨迹和溅水量的关键参数，以此指导飞机总体布置方案设计。

关键词：发动机吸水；溅水机理；溅水轨迹

中图分类号：V226+.8 文献标志码：A 文章编号：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

当飞机发动机吸水超量时，容易发生喘振、失速和熄火。因此要求飞机设计能防止在起飞、着陆，滑行期间发动机和辅助动力装置吸入危险量的水，避免造成发动机和其他装置的故障和失效。因此，非常有必要研究飞机通过一定水深的水池时轮胎溅水的机理，据此可优化飞机设计，避免危险量的水对发动机和飞机造成破坏。

2 溅水形式

本讨论所用的水池尺寸和水深要求来自AC90-6A，水池必须建立成使试验区内不小于90%的水面能保持12.7mm的水深。为了在倾斜或不平的表面保持较为一致的水深，允许在水槽里有中间水坝。试验水区的长度不应小于在临界试验速度下产生持续1秒喷溅型式所需的长度。

飞机进入水池后，大部分的水沿着轮胎滚动路径侧向溅出。然而，也有少量的水从轮胎轨迹前端以弓形溅出，还有一部分水从轮胎后端溅出。侧向飞溅从轮胎侧向溅出，水流集中；轮胎前部溅出的水，通常为雾状，达到轮胎滑水速度时，轮胎前部的溅水角度减小；超过滑水速度后此股水流消失；双轮中间的溅水同轴两轮胎的内侧向水流撞击而成。

3 溅水机理

吸进发动机的水大部分来源于轮胎侧向飞溅的水。侧边水流直接从轮胎压痕排出，当这些水侧向运动时，会碰撞在轮胎滚动路径外初始未受干扰的水，产生新的侧向飞溅水流。NASA试验证明[2]这种激振运动的能量大的足以激起相当大量的水溅到空气中，见图1，其水量是从轮胎压痕中直接排出的水量的5～10倍。

轮胎侧向溅起的水离开水池后，进入向侧向飞溅，参见图2。沿时间轴看，T0代表当前，T0-t代表比T0早t时刻，以此类推。在T0时刻，最前面的水刚刚开始起溅，而T0-t时刻溅起的水已远离，在T0-6t时刻溅起的水已越过最高点进入下降阶段。连续时刻的溅水叠加后形成如图3所示的溅水轨迹。

4 影響溅水轨迹和溅水量的参数

基于某型飞机溅水试验经验，总结出如下影响溅水轨迹和溅水量的参数：

（1）前主轮距会影响发动机所处溅水轨迹的位置，如图3所示的发动机位置，很好的避开了溅水水流，而不会吸入水进发动机。

（2）飞溅水流的强度随飞机速度增加而增加，并且随着速度增加，飞溅水流更靠近机身。达到滑水速度后，水流明显密集。

（3）轻载荷轮胎的飞溅水流更靠近地面，重载荷轮胎将水高抛到空中。

（4）水深对溅水轨迹影响不大，但是增大水量。

5 结束语

本文基于实际工作经验，总结了飞机通过一定水深的水池时轮胎溅水的机理，以及影响溅水轨迹和溅水量的关键参数。轮胎碾压水池溅起的水，是否进入发动机，取决于飞机的总体布置、轮胎的载荷和速度等。因此在飞机早期定义中，需考虑轮胎溅起的水是否能进入发动机，避开溅水水流密集的区域，从而满足适航条款CCAR25-R4的要求。

参考文献：

[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涡轮发动机飞机的吸水试验[Z].