瞬時大風天氣下民航飛機停放穩定性研究

■ 史宇峰 薛滿合 伍小龍 李華東 翟瑛/ 海航航空技術有限公司 民航大興監管局

0 引言

對從民航航安信息網獲取的相關數據進行分析，從2013 年至2021 年8 月共計37 架次民航飛機停放時受大風影響，發生非正常位移。其中，波音737系列飛機發生非正常移動31 次，占事件總數的84%，而與其同級別大小的A320 系列飛機在相同的運行環境和維護標準下未發生過因瞬時大風造成的非正常移動情況。因此，有必要探索波音737 較A320 在大風天氣停放時更易移動的原因，在此基礎上評估民航飛機停放時的防瞬時強陣風措施，降低民航飛機停放潛在的因風害受損的風險。

1 民航飛機在大風天氣停放時的移動趨勢

根據風洞試驗[1-4]分析，飛機在大風天氣下的受力有如下特點：

1）正向側風時的飛機俯仰力矩系數最大，當風力在此方向足夠大時，飛機受氣動力產生的抬頭力矩大于飛機自重產生的低頭力矩，飛機將有機頭上翹趨勢。

2）正向側風產生的側向作用力最大，當風力在此方向足夠大時，飛機將有側向移動趨勢。

任選一架737NG 及一架A320 飛機進行稱重，數據如表1 所示，二者前起落架承受重量遠小于主起落架承受重量，因此飛機側移需克服的前輪摩擦力小于主輪摩擦力。當飛機垂尾承受側風風力時，飛機有以主輪為圓心偏轉的移動趨勢（見圖1）。

圖1 垂尾作用力下的飛機偏轉趨勢

表1 任選兩架飛機稱重數據

綜上，民航飛機在大風天氣停放時有機身抬頭趨勢和機身偏轉趨勢。

2 波音737 與A320 飛機大風環境停放的穩定性對比分析

2.1 正壓力對比（前輪摩擦力）

如表2 所示，根據稱重數據計算兩種機型總重相差457kg，二者重量比為1.01，基本無差別。波音737 飛機前起稱重較A320 飛機輕948kg，因此在相同環境下，波音737 飛機前輪摩擦力小于A320，此為波音737 飛機更易側移的潛在因素之一。

表2 兩型飛機稱重數據及重點位置對比

如圖2 所示，波音737 飛機輪軸在起落架支柱軸線后方，導致輪軸中心和支柱中心有距離，使其有“天然”的力臂，遇到側風時，在輪軸上產生一定的力矩，前輪會有偏轉趨勢。一旦前輪偏轉，需克服的前輪摩擦力變為滾動摩擦力，飛機停放穩定性急速下降，此為波音737 飛機更易側移的主要潛在因素。A320 飛機輪軸中心與減振支柱中心線在一個平面，因此前輪不會偏轉。

圖2 波音737與A320前輪軸線位置對比

因此，受前起正壓力低且前輪易偏轉的潛在因素影響，在相同條件下，波音737 飛機較A320 飛機在側風停放時更易發生非正常移動。

2.2 垂尾、平尾面積對比

根據廠家手冊，獲取波音737 及A320 垂尾及平尾參數數據（見表3）。

根據表3 計算波音737 飛機與A320 飛機的垂尾面積比為1.23，平尾面積比為1.05。因風速與作用面面積成正比，相同風速下波音737 垂尾、平尾作用力更大，相比A320 更易克服前輪摩擦力使飛機移動，此為波音737 飛機更易發生側移的潛在因素之一。

表3 兩型飛機垂尾平尾參數對比

2.3 垂尾與主輪間距離對比

結合廠家手冊計算兩架飛機相關數據，如圖3、表4 所示。

圖3 飛機抬頭趨勢計算圖例

根據表4，計算兩型飛機L1之比為1.049，表明在相同風力下，波音737飛機的抬頭力矩更大，相比A320 飛機更易“抬頭”，因此前輪摩擦力相對A320 飛機更易減小，更易偏移。此為波音737 飛機更易側移的又一潛在因素。

表4 兩型飛機垂尾與主輪間距離對比

綜合上述分析，在相同側風條件下停放時，A320 飛機較波音737 飛機具有更好的穩定性。

3 結論及防風相關建議

飛機非正常移動的主要影響因素有飛機重量、垂尾面積、垂尾至主輪距離、重心位置、摩擦因素μ、前輪偏轉特性以及飛機是否剎車。其中，飛機重量、重心位置以及飛機是否剎車是維護人員可以控制的變量，在日常停放防風時需重點關注。

根據上述分析可知，突發瞬時大風條件下的波音737 機型更容易受影響，因此在防陣風時需重點關注。為避免極端惡劣天氣下飛機的非正常移動，提出如下防風建議。

3.1 對機場單位的建議

建議機場對于C 類（含）以下的停機位建立系留點（重點是能夠停放波音737 的機位，至少有前輪系留點），以便在遇到突發瞬時大風的區域強對流天氣時最大限度降低波音737 等飛機受側風影響而移動。

3.2 對航空公司（維修單位）的建議

結合上述分析，對于可預報的大風天氣且有充足時間進行防風害措施實施時，應嚴格按照廠家維護手冊進行風害預防。對于出現較難預報的瞬時大風天氣，波音737 飛機應作為重點防護對象予以關注。建議如下：

1）針對運行（維修）中的飛機（現場有機務或者機組人員，在大風前和大風天氣時，可以立刻采取措施）

建議各航司接到大風預警（未達到系留風速）或在極端惡劣天氣現場，給波音737 飛機各輪胎擋滿輪擋并貼緊，接通飛機的所有液壓泵，最大可能保持飛機姿態穩定。如果時間允許且硬件條件滿足，應盡快采取前起系留，以降低突發瞬時大風對飛機的可能影響。此方法同樣適用于其他機型。

2）針對航后停放的飛機（現場無機組或維護人員，飛機狀態正常，滿足通電和通液壓的要求）

建議航后正常停放時，對于波音737 飛機進行常態化各輪胎擋滿輪擋并貼緊，其他機型按照正常標準執行。對于可能停放超過24h 的737 飛機，應進行前輪系留。

3）針對封存中的飛機（進入封存管控環節的飛機，飛機因缺件等原因構型各異，且很難快速改變飛機防風能力）

建議對波音737 封存飛機進行常態化系留。其他機型在條件滿足的情況下也可進行常態化系留，或進行等效的防風害措施制定。