基于飞机滑跑动力学模型的侧风湿跑道着陆状态分析及预测模型

蔡靖; 李建平; 牛玉发; 李岳; 戴轩

交通信息与安全 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (6) : 54 -66+75.

蔡靖, 李建平, 牛玉发, 李岳, 戴轩

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摘要

针对航空运输安全领域飞机冲偏出跑道事故频发问题，进行了飞机着陆滑跑状态影响因素量化分析，建立了冲偏出跑道预测模型。基于Simulink软件以空客A320-214机型为研究对象，新增发动机推力动态模块，构建了包含驾驶员、飞机机体、侧风与湿滑道面的飞机着陆滑跑人-机-环境耦合动力学模型，进行飞机着陆滑跑状态人机闭环仿真，获得3 191组仿真数据。采用多元线性回归分析方法量化分析水膜厚度、驾驶员反应速度、着陆接地时刻地速等影响因素对飞机冲偏出跑道的影响，分析反推不平衡度影响偏出距离的影响机制，建立多元线性回归飞机着陆滑跑预测模型。得到以下结论：飞机在着陆滑跑时，着陆接地时刻地速对滑跑距离的影响要比对偏出距离影响更大，而水膜厚度、摩阻不平衡度以及侧风风速等环境因素更容易导致飞机偏出跑道；其中，摩阻不平衡度对偏航方向的影响最为突出，其影响程度达到反推不平衡度的14.5倍，而反推不平衡度的影响居于第2位；当反推不平衡度达到0.4时，偏出距离已逼近安全阈值，具有实质偏出风险；多元线性回归滑跑距离预测模型的决定系数（R²）为0.88、平均绝对误差（mean absolute error,MAE）为48.32 m、平均绝对百分比误差（mean absolute percentage error,MAPE）为7.75%，对实际案例的预测偏差均在5%以内，体现出该模型对飞机着陆滑跑距离预测具有较为优越的准确性。