民用飞机水上迫降入水程序研究

白会哲 王庆立 滕 超

（航空工业哈飞，黑龙江 哈尔滨150066）

1 概述

对于民用飞机而言，若需申请跨水运营，那么其生产制造商必须向民航局申请水上迫降的适航认证，此即要求在飞行手册中包含完整的水上迫降入水程序。水上迫降通常分为两类，即有计划水上迫降和无计划水上迫降[1]。本文只针对有计划水上迫降入水程序进行研究，无计划水上迫降可参考有计划水上迫降程序。有计划水上迫降的入水程序与飞机紧急迫降时的构型状态紧密相关[2]，例如飞机的重量、起落架位置、襟翼位置、下滑角和下滑率、航向、姿态角、着水速度等，另外还与着水水面的波浪情况有关。

2 国外典型水上迫降程序

国外典型最佳迫降程序如A320 水上迫降程序如下[3]：

接近最小重量；起落架收起；襟翼放下（着陆布局）；最低的下降速率；冲击角：-0.5、斜率尽可能低；俯仰姿态：11°（9°＜θ＜11.5°）；取纵向波涛。另外，某飞机飞行手册上推荐的水上迫降程序如下：在降落前的燃油耗损尽可能多；断开空调组件，关闭放气活门、冲压空气冷却门和发动机气管；收起起落架；放下襟翼到全开位置；除非风速极高，否则降落应平行于主浪涌而不应迎风，如果存在此浪涌，应力图在浪涌的顶部而不在背面着水；保持正常进场姿态直到接近水面，在着水时拉平机身到机身姿态角约12°；有足够的应急出口和充分的时间用来投出并登上救生筏。从国内外典型最佳迫降程序可以看出，对于有计划的水上迫降程序而言，均要求在小重量、收起落架、放襟翼的飞机状态构型下执行，而且不同机型对波浪水面着水和机身着水姿态角给出不同的建议。针对具体机型，根据模型试验确定机身着水姿态角便成为决定该机型最佳迫降程序的关键。

3 入水姿态研究和筛选

通过仿真的方式来研究入水姿态并进行筛选。以某型飞机19 座典型客运状态为基础，研究不同重量，不同迎角着水下飞机载荷情况，筛选出需要的入水姿态（表1，图1）。通过仿真计算方法，筛选出最佳入水迎角范围为7 至10°。

4 结合着水载荷试验分析

根据波浪水面水上迫降水载荷数值仿真结果，针对波峰着水状态，分析不同初始姿态飞机水上迫降的过载和压力可得：随着初始姿态角的增大，加速度峰值呈现先减小后增大的变化，在10°初始姿态角下加速度峰值最小；随着初始姿态角度的增大，最大压力和压力分布的区域整体向机身尾部移动，承压面积也逐渐变小，最大压力有增大的趋势。根据波浪水面水上迫降运动稳定性数值仿真结果，针对波峰着水状态，分析不同初始姿态飞机水上迫降的稳定性，可以得到：随着着水位置与重心位置相对位置的变化，飞机姿态的变化趋势会发生变化，初始姿态6°、7°时，姿态角呈现先增大后减小的变化；初始姿态8°呈现先轻微减小，然后增大再减小；初始姿态9°-12°呈现先减小后增大的趋势；最大姿态变化值随着初始姿态的增大先略微减小后逐渐增大，而姿态峰值则随着初始姿态的增大一直减小，且出现了负的角度，综合看较好的初始姿态应该在8-10°范围内。依据静水面着水数值仿真分析结果，飞机的重心位置及重量状态对其水上迫降载荷影响很小，对于不同初始姿态角，重心处过载受着水位置及着水位置处的机体构型共同影响，重心处垂向过载峰值随初始姿态角的增大呈现逐渐减小的趋势，在6?工况下最大；各角度下水平过载峰值在6-9°范围内几乎无变化，10-13°范围出现缓慢减小的趋势；随着初始姿态角的增加，压力作用范围逐渐后移，并有所减小；向后弧形过渡流线使得机身底部存在背对来流的区域，此类区域几乎没受到冲击压力的作用。根据水上迫降运动稳定性分析，俯仰最小峰值发生在10°，过载最小值发生在11°，在俯仰相差不大的情况下，水上迫降载荷越小，飞机结构越安全，综合俯仰和过载，认为飞机在初始姿态11°时迫降最安全。综合分析以上数值仿真和模型试验结果，筛选出入水姿态迎角范围为6 至11°，对于某型飞机最佳入水姿态迎角为11°。

5 水上迫降入水程序

在上述姿态筛选基础上，结合民用飞机设计特点和一般飞机典型迫降程序，制定某型飞机水上迫降入水程序如下：

警告：水上迫降时不得开启旅客登机门和货舱门作为应急撤离通道，可以依据迫降后飞机姿态和舱外情况使用其它应急撤离通道。警戒：迫降接水前，迫降方向应尽量平行于波峰线。注意：如可能，应尽量消耗多余的燃油、降低飞机着水重量。空中交通管制和客舱机组：通知(位置、航线、速度、高度、情况、意图、时间和计划接水的位置以及飞机的型号等，如有可能，确定去最近的船舶或陆地的航线。)乘客：通告：为水上迫降做好准备（指定救生筏的位置，并将所有的松散设备固定好；穿好救生衣，系好安全带。未出飞机前不要将救生衣充气。）应急定位发射机遥控开关：“ON”；应答机：7700；

第一阶段，从500ft 到25ft：空中交通管制：

报告最后位置；起落架收放手柄：“收起”；襟翼：着陆襟翼；空速：保持1.3VS0（不考虑VMC）；空调、通风等与外界连通管路：关闭；防止冲击动作：执行；

第二阶段，25ft 到接水前：缓慢拉杆：减速；俯仰角：11°；姿态：尽量保证机翼水平，坡度和侧滑角应低于10°；接水前速度：1.15VS0；注意：接水时注意控制下降率尽量小，建议不大于350 fpm。注意：接水点尽量控制在波峰或波浪的背面。

表1 某型飞机着水载体筛选状态

图1 入水姿态仿真计算筛选

第三阶段，飞机接水后：注意：划水过程中，尽可能保持一定的俯仰角，使飞机在水面平稳减速，尽量避免出现跳跃、机体下沉等危险姿态。功率杆：“慢车”；螺旋桨杆：“顺桨”；油门杆：“停车”；燃油增压泵开关：“断开”；发电机控制开关：“断开”；客舱语音：通知机组和乘客做好应急撤离准备；燃油切断开关：“切断”；应急切断开关：“切断”；观察是否失火：按需使用灭火瓶；螺旋桨：确认，停转；应急出口：打开；通知旅客撤离；机组撤离。

6 结论

以某型飞机为研究对象，参考国外典型迫降程序，通过对比分析仿真结果和模型的试验研究结果，得出水上迫降程序的最佳入水初始参数，确定了最佳迫降程序，可为同类飞机的有计划水上迫降程序设计提供借鉴。