严共鸣，潘柏全，李传良

（空军工程大学航空机务士官学校，河南 信阳 464000）

0 引言

雨中飞行训练，作为复杂气象飞行训练的一项重要科目，对培养飞行员掌握雨中飞行的特点和操纵要领，提高航空兵部队在恶劣气候条件下机动作战的能力，具有重要的现实意义[1]。

但在雨中飞行训练过程中，特别是雨中着陆滑跑时，容易发生冲出跑道的事故。因此，为了确保飞行安全，提高飞机再次出动率，必须对雨中不同寻常的着陆特点和危害进行分析研究。本文以某型飞机为例，对其雨中着陆问题进行了专门探讨，提出了一些有益的飞机着陆滑跑的操纵和维护预防措施。

1 雨水对飞机空气动力特性的影响

飞机在雨中飞行时，由于飞机表面的吸附和阻滞作用，雨水将在飞机表面形成一层水膜。研究表明，一般是上表面水膜厚度大于下表面，可达1～2 mm，下表面水膜较薄，也可达0.2 mm以上。这时水膜与气流的交界面，实质上形成了新的飞机“表面”。

正是这层水膜改变了飞机的外形，特别是翼型，而且这种改变是不间断的无规律可循的，受雨滴和气流影响很大。比如，当雨滴落到水膜表面时，会溅起一个个凹坑，同时飞行中方向和速度不断变化的相对气流也会在水膜表面形成形状和位置瞬息万变的波澜，这些都进一步加大了翼型的可变性，增大了飞机表面粗糙度和附面层厚度，从而使得摩擦系数大大提高，增大了摩擦阻力；与此同时，粗糙的机翼表面使相对气流的能量损失加大，使气流提前分离，直接造成飞机失速迎角减小，最大升力系数下降和相同迎角下的升力系数下降[2]。研究表明，降雨会使飞机的阻力系数增加5%～25%，使升力系数下降10%～30%.

2 雨水对飞机着陆滑跑方式的影响

2.1 “滑水”问题

当飞机在雨水中滑跑时，轮胎不断地把下面的水挤出来，水层被挤压，将对轮胎产生反作用力，其水平分力是轮胎前进的阻力，垂直分力将减小轮胎对路面的正压力而使轮胎与路面之间的摩擦力减小甚至消失，此时机轮即会出现所谓“滑水”的打滑现象。当飞机在以较小速度滑跑时，可能出现较轻“滑水”现象，胎面仍保持与道面接触，但由于摩擦力的减小，机轮刹车系统的减速效率将大大降低。当滑跑速度大于一定值后，机轮将完全处于动力“滑水”状态，使刹车失效，将会出现飞机滑行失去控制、轮胎发生损坏等现象。

这一使飞机处于完全“滑水”状态的滑跑速度至关重要，通常称为临界滑水速度，其经验公式为：

式中，p胎为飞机主起落架轮胎气压（kg/cm2）

某型飞机主起落架轮胎气压为10.3～11.77 kg/cm2，因此，其机轮转动时V临滑为200.59～214.42 km/h，机轮不转动时V临滑为172.34～184.23 km/h.

2.2 雨水对飞机着陆滑跑方式的影响

某型飞机着陆滑跑有两种方法：一是飞机接地后先带够前轮姿势两点滑跑，待速度减小到一定值后再放前轮刹车，这种滑跑方式以充分利用气动阻力为主要减速手段，即两点式滑跑方式；二是接地后尽早使用刹车减速，甚至有时是在放前轮之后才放出减速伞，这种滑跑方式是以充分利用刹车阻力为主要手段的，即三点式滑跑方式。

但综上所述，在雨中滑跑过程中，跑道的积水将使机轮与路面的滑跑摩擦系数明显减小。如表1所示[3]，在跑道积水时，轮胎滚动摩擦系数仅为干跑道的2/3～1/3.而着陆速度达到临界值后，产生的“滑水”现象更将使刹车效率严重降低，此时，如果飞行员仍然按照正常情况下的三点式滑跑方式刹车减速，飞机着陆后的减速滑跑距离将大为增加，甚至会出现严重拖胎或者冲出跑道或出现方向偏差等可能危及飞机或人员安全的事故。因此，在这种情况下，要充分利用雨水对飞机空气动力特性的影响，利用空气阻力系数明显增大的特点，带住前轮，同时放减速伞，使飞机阻力进一步增大，采用这种两点式着陆减速滑跑的方法，刹车效果明显增强，飞机着陆滑跑距离将控制在安全范围内。

表1 飞机滑跑时不同跑道表面摩擦系数f

3 飞机雨中着陆滑跑距离的计算

3.1 计算原理

飞机的着陆滑跑距离L为[4]：

这里，a=g（f-P/G），b=（Cx-Cyf+

△Cx伞·S伞/S）·g ρS/2G

其中：V是飞机的飞行速度，P为飞机的实际推力，G为飞机的重量，Cx为飞机的空气阻力系数，f为飞机的地面摩擦系数，Cy为飞机的升力系数，S伞为减速伞的阻力面积，S为机翼的面积，△Cx伞为减速伞增加的阻力系数（%），g为重力加速度，ρ为大气的密度。

在飞机着陆滑跑过程中，发动机一般处于慢车状态，在标高一定的机场上，飞机的推力基本不变，但是飞机的空气阻力系数、地面摩擦系数、升力系数是随着滑跑速度的减小而变化的。为了便于计算，可划分为带住前轮、放减速伞、三点滑跑三个阶段进行着陆滑跑距离估算，然后求和即得总滑跑距离。在正常着陆重量下，某型飞机的着陆接地速度控制在225～230㎞/h，由于此型飞机的临界划水速度即放下前轮的速度是201㎞/h，所以飞机的放伞速度必须控制在此速度之上。为了得出最适宜的雨中滑跑距离，有必要在规定的接地速度和放伞速度范围内进行对比计算以最终确定最佳的接地速度和放伞速度，给飞行员提供最佳着陆滑跑对策。

3.2 各种降雨量（小雨、大雨、大暴雨）情况下的着陆滑跑距离计算

依据上述原理，可分别求出飞机在小雨、大雨、大暴雨三种降雨情况下的着陆滑跑距离如表2、表3、表4所示。

表2 小雨时不同接地速度V接和放伞速度V伞时飞机着陆滑跑距离（m）

表3 大雨时不同接地速度V接和放伞速度V伞时飞机着陆滑跑距离（m）

表4 大暴雨时不同接地速度V接和放伞速度V伞时飞机着陆滑跑距离（m）

可见，随着雨水的增大，这时飞机着陆滑跑距离也将增大，飞机的滑跑变得危险，特别是大暴雨时飞机的滑跑变得非常危险。

4 计算结果分析及飞机雨中着陆滑跑注意事项

4.1 计算结果分析

根据前面分析，同样情况下，飞机采用两点着陆滑跑方式时地面滑跑距离最短，而在这种滑跑方式下，飞机的着陆滑跑距离直接取决于飞机主轮的接地时机（速度）和放伞时机（速度）。根据列表中的计算数据可知：接地速度越小，放伞速度越接近于接地速度，此时所得的着陆滑跑距离越短，飞机的着陆性能越好，越不易冲出跑道。

但是，在实际着陆滑跑过程中，还需要考虑其他因素的影响。飞机的放伞速度越大则飞机减速伞所承受的载荷越大，当飞机的使用频率增加时，减速伞的寿命和可靠性必定会降低，这样就会对飞机乃至飞行员的安全带来严重隐患。但是，放伞速度也不宜过小，飞机放下前轮时的速度为临界划水速度，飞机的放伞速度必须大于这个速度才能够使得飞机滑跑距离在规定的范围之内。飞机接地后，在稳定的滑跑中，放出减速伞，并柔和一致的使用刹车减速，因此通过仔细的研究推断，得出三种气候条件下飞机的接地速度和放伞速度适宜取值范围如表5所示，符合该型飞机技术说明书中，规定的滑跑距离标准（标准值为620～700 m）。

上述结果都是以海平面高度来计算的，当在高原机场飞行着陆时，其换算真速增大许多，从而使滑跑距离大幅增长。估算表明，在海拔5 000 m以下机场着陆时，可近似认为高度每增加1 000 m，滑跑距离比海平面滑跑增加12%左右。故此时如降大雨，着陆时真速很大，减速效果很差，如果操作不当，很可能发生冲出跑道的事故。因此，这种情况下的着陆需要特别小心。

表5 不同降雨量时飞机接地速度和放伞速度的优化选取

4.2 飞机雨中着陆滑跑过程中的注意事项

对该型飞机而言，在雨中着陆滑跑过程中应注意做到：

（1）飞机接地后的滑跑前段，飞行员应尽量带住前轮，不宜过早地进行刹车。若刹车过早，机轮未完全转动，调节装置不能正常工作，结合力矩很小，刹车不仅无效还极易诱发滑水、拖胎或冲出跑道等[5]。由前面计算结果可知，放出减速伞到某一定值V临滑后，再放下前轮。

（2）放下前轮后，减速的主要手段变成刹车。刹车应做到：一是刹车增压时间要长，道面越滑，增压时间越长；二是使用轻刹车，不能刹死，要稍轻于正常着陆情况，否则易诱发滑水，导致滑跑距离增长。如果发生滑水，应采取先松开刹车然后逐渐增大刹车压力的方法来修正，不能连续点刹；三是假如因道面积水不均匀，使各机轮滑水程度不同，飞机滑跑中方向不稳定，且难以用单侧刹车的方法调整、控制时，可用方向舵及时有效地修正滑跑方向。