模拟冰雹冲击(飞机遭遇冰雹怎么办？专业版科普来了)

涉事客机风挡

5月26日，执飞CZ3101航班（广州白云至北京首都）的一架大型客机在降落过程中遭冰雹撞击，挡风玻璃破裂，雷达罩受损。机组按手册程序处置，飞机安全降落北京首都机场，未造成严重后果。

也许大家对于飞鸟撞击飞机的危害性有所耳闻，其实冰雹撞击飞机产生的危害也不可小觑。此类事件同样受到各方高度关注。

今天小飞侠就跟大家聊聊飞机遭遇冰雹的那些事。

冰雹是如何形成的？

冰雹是从发展强盛的积雨云中降落的直径达5毫米以上的固态降水物，主要在对流层中形成。相较于鸟撞，冰雹撞击一般是小质量体群体撞击。

冰雹直径一般为5~50毫米，最大可达300毫米，且冰雹自身刚度较鸟体大，相同速度和质量情况下，撞击载荷更高。同时冰雹撞击的威胁空域更广，在0-10000米高度范围内均可能发生撞击事故。

来势猛、数量多、强度大是冰雹撞击飞机的特点。

飞机能否探测到前方冰雹？

由于天空中气象多变，光线强烈，飞行员很难看见比较小的物体。同事冰雹相对飞机作高速运动，飞行员对前方出现的冰雹立即做出反应不现实。

目前的机载气象雷达只能探测到与“水汽”相关的天气现象，比如大雨、湿雪、厚云等。最新雷达技术也只能根据气象学模型“预测”、无法探测冰雹存在。

肉眼看不到，雷达扫不出来，所以飞机在天上要完全规避冰雹的袭击，那几乎是不可能的。

冰雹撞击安全如何设计？

一般而言，迎风面积大的部位最易受损。

如风挡玻璃、驾驶舱门窗、机头鼻锥、机翼前缘、发动机进气道、油箱、雷达整流罩等，且各部位受到冰雹撞击后的破坏模式不尽相同。

➢C919飞机雷达罩工况静力试验现场

对于风挡玻璃、驾驶舱门窗等部位，猛烈的冰雹撞击能够在较短时间内使其产生裂纹，极端情况下甚至可击穿玻璃，危及生命安全。

对于机头鼻锥处，冰雹撞击可能直接导致机头错位甚至直接断裂脱落。在同一次冰雹撞击事故中，多种损伤形式很可能集中出现。

➢C919飞机雷达罩

冰雹灾害因其突发性强、来势猛、数量多、强度大的特征，导致飞机结构破坏、影响飞行安全性，威胁成员安全并可能造成经济损失。中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》（CCAR-25R4） 规定，结构元件不会因包括冰雹在内的离散源损伤而失效。

根据冰雹撞击的特点，当前民机抗冰雹撞击设计的主要思路为：

➢提高蒙皮等结构抗冲击能力，以避免或减轻撞击威胁内部元件和管路。

➢采用蜂窝等吸能结构填充，实现减缓撞击载荷，降低结构失效风险。

冰雹撞击研究手段有哪些？

冰雹碰撞过程发生在毫秒级，冲击特性上体现的是非线性的复杂冲击动力学问题。目前研究冰雹的主流手段是数值分析与物理实验。

➢雷达罩冲击损伤引入

冰雹撞击复杂性和技术难点体现在如下方面：

冰雹从与靶体的接触到最后破碎变形，具有大变形、非线性特点，冰雹材料本身因其复杂晶体结构很难被模拟。

高速撞击过程，冰雹呈现显著应变率效应，应变-应力曲线的不明确性使其本构模型很难描述，且材料参数难获取。

自然冰雹为多晶结构，而实验室人工模拟冰雹多为单晶，两者力学属性差异性较大。此外，真实撞击为大面积连续撞击，冰雹撞击地面模拟实验较为困难。

我们的研究能力处于什么水平？

我国航空事业高速发展，将冰雹撞击影响降到最低是关系到国民经济的现实课题，相关研究将对提升我国自主设计飞机的安全性具有重要意义。

➢冰弹撞击破碎过程

在实验能力方面，航空工业自主设计了冰雹撞击实验系统，填补了我国在该领域验证能力的空白。同事掌握了实验室人工模拟冰雹制备技术，广泛应用结构抗冰撞测试。目前该试验系统在飞机结构、发动机抗冰雹撞击验证和评估方面取得广泛应用。

➢冰雹撞击实验系统及应用

在分析水平方面，航空工业基于大量试验数据，开发了冰雹动态本构；建立了冰雹撞击数值分析方法，可靠性得到试验确认和验证；开展大量冰雹撞击飞机结构分析，有力支撑结构抗冰雹撞击设计和评估。