飞机地面操纵转弯极限性能分析

徐妩佳， 聂宏， 张明

（南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，南京210016）

0 引言

飞机地面运动性能的好坏直接关系到飞机起降的安全，因此在飞机设计过程中对地面运动性能的要求日益提高，甚至要求能在简单修复的跑道上起降[1]。飞机地面运动性能包含的内容很广，顾宏斌[2]建立了飞机地面运行的动力学模型，给定操纵信号就能求出前轮和飞机的运动及其相互作用；孙泽鹏[3]基于ADAMS/Aircraft仿真平台建立动力学模型，进行飞机地面操纵和高速滑行仿真并分析其运动性能；刘海良等[4]基于适航标准建立了虚拟飞行模型，用于评估分析飞机的纵向地面操稳特性。

飞机的地面转弯有多种实现方式，包括前轮操纵、发动机推力差动、主轮差动刹车等[5]，对于飞机转弯动力学问题，国内外已有很多研究[6-10]，但在飞机转弯的极限性能方面研究颇少。针对采用前轮操纵转弯的飞机，在作地面转弯运动时，飞行员希望采取尽可能大的前轮操纵角以倒尽事故快。完因成此转，弯本，文但研当究操的纵是角飞过机大在时地，可面能操会纵导转致弯飞过机程翻中的极限运动性能，包括极限操纵角速度、极限操纵角以及最小转弯半径。

本文通过建立飞机地面转弯动力学模型，推导得出飞机前轮操纵角速度计算方法，并针对刚性轮胎和弹性轮胎两种模型，分别用解析法和牛顿-欧拉法研究极限操纵角速度及极限操纵角的变化规律。

1 刚性轮胎模型的极限运动性能

1.1 基本假设

为方便计算分析，对飞机地面转弯模型作如下假设：1）以飞机重心的运动轨迹替代飞机运动轨迹；……