瞬时大风天气下民航飞机停放稳定性研究

■ 史宇峰 薛满合 伍小龙 李华东 翟瑛/ 海航航空技术有限公司 民航大兴监管局

0 引言

对从民航航安信息网获取的相关数据进行分析，从2013 年至2021 年8 月共计37 架次民航飞机停放时受大风影响，发生非正常位移。其中，波音737系列飞机发生非正常移动31 次，占事件总数的84%，而与其同级别大小的A320 系列飞机在相同的运行环境和维护标准下未发生过因瞬时大风造成的非正常移动情况。因此，有必要探索波音737 较A320 在大风天气停放时更易移动的原因，在此基础上评估民航飞机停放时的防瞬时强阵风措施，降低民航飞机停放潜在的因风害受损的风险。

1 民航飞机在大风天气停放时的移动趋势

根据风洞试验[1-4]分析，飞机在大风天气下的受力有如下特点：

1）正向侧风时的飞机俯仰力矩系数最大，当风力在此方向足够大时，飞机受气动力产生的抬头力矩大于飞机自重产生的低头力矩，飞机将有机头上翘趋势。

2）正向侧风产生的侧向作用力最大，当风力在此方向足够大时，飞机将有侧向移动趋势。

任选一架737NG 及一架A320 飞机进行称重，数据如表1 所示，二者前起落架承受重量远小于主起落架承受重量，因此飞机侧移需克服的前轮摩擦力小于主轮摩擦力。当飞机垂尾承受侧风风力时，飞机有以主轮为圆心偏转的移动趋势（见图1）。

图1 垂尾作用力下的飞机偏转趋势

表1 任选两架飞机称重数据

综上，民航飞机在大风天气停放时有机身抬头趋势和机身偏转趋势。

2 波音737 与A320 飞机大风环境停放的稳定性对比分析

2.1 正压力对比（前轮摩擦力）

如表2 所示，根据称重数据计算两种机型总重相差457kg，二者重量比为1.01，基本无差别。波音737 飞机前起称重较A320 飞机轻948kg，因此在相同环境下，波音737 飞机前轮摩擦力小于A320，此为波音737 飞机更易侧移的潜在因素之一。

表2 两型飞机称重数据及重点位置对比

如图2 所示，波音737 飞机轮轴在起落架支柱轴线后方，导致轮轴中心和支柱中心有距离，使其有“天然”的力臂，遇到侧风时，在轮轴上产生一定的力矩，前轮会有偏转趋势。一旦前轮偏转，需克服的前轮摩擦力变为滚动摩擦力，飞机停放稳定性急速下降，此为波音737 飞机更易侧移的主要潜在因素。A320 飞机轮轴中心与减振支柱中心线在一个平面，因此前轮不会偏转。

图2 波音737与A320前轮轴线位置对比

因此，受前起正压力低且前轮易偏转的潜在因素影响，在相同条件下，波音737 飞机较A320 飞机在侧风停放时更易发生非正常移动。

2.2 垂尾、平尾面积对比

根据厂家手册，获取波音737 及A320 垂尾及平尾参数数据（见表3）。

根据表3 计算波音737 飞机与A320 飞机的垂尾面积比为1.23，平尾面积比为1.05。因风速与作用面面积成正比，相同风速下波音737 垂尾、平尾作用力更大，相比A320 更易克服前轮摩擦力使飞机移动，此为波音737 飞机更易发生侧移的潜在因素之一。

表3 两型飞机垂尾平尾参数对比

2.3 垂尾与主轮间距离对比

结合厂家手册计算两架飞机相关数据，如图3、表4 所示。

图3 飞机抬头趋势计算图例

根据表4，计算两型飞机L1之比为1.049，表明在相同风力下，波音737飞机的抬头力矩更大，相比A320 飞机更易“抬头”，因此前轮摩擦力相对A320 飞机更易减小，更易偏移。此为波音737 飞机更易侧移的又一潜在因素。

表4 两型飞机垂尾与主轮间距离对比

综合上述分析，在相同侧风条件下停放时，A320 飞机较波音737 飞机具有更好的稳定性。

3 结论及防风相关建议

飞机非正常移动的主要影响因素有飞机重量、垂尾面积、垂尾至主轮距离、重心位置、摩擦因素μ、前轮偏转特性以及飞机是否刹车。其中，飞机重量、重心位置以及飞机是否刹车是维护人员可以控制的变量，在日常停放防风时需重点关注。

根据上述分析可知，突发瞬时大风条件下的波音737 机型更容易受影响，因此在防阵风时需重点关注。为避免极端恶劣天气下飞机的非正常移动，提出如下防风建议。

3.1 对机场单位的建议

建议机场对于C 类（含）以下的停机位建立系留点（重点是能够停放波音737 的机位，至少有前轮系留点），以便在遇到突发瞬时大风的区域强对流天气时最大限度降低波音737 等飞机受侧风影响而移动。

3.2 对航空公司（维修单位）的建议

结合上述分析，对于可预报的大风天气且有充足时间进行防风害措施实施时，应严格按照厂家维护手册进行风害预防。对于出现较难预报的瞬时大风天气，波音737 飞机应作为重点防护对象予以关注。建议如下：

1）针对运行（维修）中的飞机（现场有机务或者机组人员，在大风前和大风天气时，可以立刻采取措施）

建议各航司接到大风预警（未达到系留风速）或在极端恶劣天气现场，给波音737 飞机各轮胎挡满轮挡并贴紧，接通飞机的所有液压泵，最大可能保持飞机姿态稳定。如果时间允许且硬件条件满足，应尽快采取前起系留，以降低突发瞬时大风对飞机的可能影响。此方法同样适用于其他机型。

2）针对航后停放的飞机（现场无机组或维护人员，飞机状态正常，满足通电和通液压的要求）

建议航后正常停放时，对于波音737 飞机进行常态化各轮胎挡满轮挡并贴紧，其他机型按照正常标准执行。对于可能停放超过24h 的737 飞机，应进行前轮系留。

3）针对封存中的飞机（进入封存管控环节的飞机，飞机因缺件等原因构型各异，且很难快速改变飞机防风能力）

建议对波音737 封存飞机进行常态化系留。其他机型在条件满足的情况下也可进行常态化系留，或进行等效的防风害措施制定。