На какой высоте самолет убирает шасси. Как происходит посадка самолетов на авианосец
Первое, что делает пилот в самом начале движения на полосу – выпускает шасси и закрылки. Все это необходимо, в том числе и для того, чтобы заметно снизить скорость движения самолета. Многотонная машина начинает двигаться по глиссанде – траектория, по которой происходит снижение. По многочисленным приборам пилот постоянно следит за высотой, скоростью и темпом снижения.
Особенно важна скорость и темп ее снижения. По мере приближения к земле она должна уменьшаться. Нельзя допускать слишком резкого снижения скорости, равно как и превышение ее уровня. На трехсотметровой высоте скорость составляет примерно 300-340 км в час, на двухсотметровой высоте 200-240. Пилот может регулировать скорость движения самолета подачей газа, изменением угла закрылок.
Непогода при посадке
Как садится самолет при сильном ветре? Все основные действия пилота остаются те же. Однако посадить самолет при боковом или порывистом ветре очень сложно.Непосредственно у самой земли положение самолета должно стать горизонтальным. Чтобы касание было мягким, самолет должен снижаться медленно, без резкого сброса скорости. В противном случае он может резко удариться о полосу. Именно в этот момент непогода в виде ветра, сильного снега может доставить максимум проблем пилоту.
После того как произошло касание поверхности земли, газ нужно сбросить. Закрылки убираются, с помощью педалей самолет выруливается на место стоянки.
Таким образом, казалось бы, простой процесс приземления на деле требует большого мастерства пилотирования.
Скорость при посадке и взлете самолета - параметры, рассчитываемые индивидуально для каждого лайнера. Не существует стандартного значения, которого должны придерживаться все пилоты, ведь самолеты имеют разный вес, габариты, аэродинамические характеристики. Однако значение скорости при является важным, и несоблюдение скоростного режима может обернуться трагедией для экипажа и пассажиров.
Как осуществляется взлет?
Аэродинамика любого лайнера обеспечивается конфигурацией крыла или крыльев. Эта конфигурация практически для всех самолетов одинакова за исключением мелких деталей. Нижняя часть крыла всегда плоская, верхняя - выпуклая. Причем, от этого не зависит.
Воздух, который при наборе скорости проходит под крылом, не меняет своих свойств. Однако воздух, который в то же время проходит через верхнюю часть крыла, сужается. Следовательно, через верхнюю часть проходит меньший объем воздуха. Это приводит к возникновению разницы давления под и над крыльями самолета. В результате давление над крылом понижается, под крылом - повышается. И именно благодаря разнице давлений образуется подъемная сила, которая толкает крыло вверх, а вместе с крылом и сам самолет. В тот момент, когда подъемная сила превышает вес лайнера, самолет отрывается от земли. Это происходит с увеличением скорости движения лайнера (при росте скорости растет и подъемная сила). Также у пилота есть возможность управлять закрылками на крыле. Если опустить закрылки, подъемная сила под крылом меняет вектор, и самолет резко набирает высоту.
Интересно то, что ровный горизонтальный полет лайнера будет обеспечен в том случае, если подъемная сила будет равна весу самолета.
Итак, подъемная сила определяет, при какой скорости самолет оторвется от земли и начнет полет. Также играет роль вес лайнера, его аэродинамические характеристики, сила тяги двигателей.
при взлете и посадке
Для того чтобы пассажирский самолет взлетел, пилоту необходимо развить скорость, которая обеспечит требуемую подъемную силу. Чем будет большей скорость разгона, тем и подъемная сила будет выше. Следовательно, при большой скорости разгона самолет быстрее пойдет на взлет, чем если бы он двигался с небольшой скоростью. Однако конкретное значение скорости рассчитывается для каждого лайнера индивидуально, с учетом его фактического веса, степени загрузки, погодных условий, длины взлетной полосы и т. д.
Если сильно обобщить, то известный пассажирский лайнер "Боинг-737" отрывается от земли, когда его скорость растет до 220 км/час. Другой известный и огромный "Боинг-747" с большим весом отрывается от земли при скорости 270 километров в час. А вот меньший лайнер "Як-40" способен взлететь при скорости 180 километров в час из-за небольшого веса.
Виды взлета
Есть разные факторы, которые определяют скорость при взлете авиационного лайнера:
- Погодные условия (скорость и направление ветра, дождь, снег).
- Длина взлетно-посадочной полосы.
- Покрытие полосы.
В зависимости от условий, взлет может осуществляться разными способами:
- Классический набор скорости.
- С тормозов.
- Взлет при помощи специальных средств.
- Вертикальный набор высоты.
Первый способ (классический) применяется чаще всего. Когда ВВП имеет достаточную длину, то самолет может уверенно набирать требуемую скорость, необходимую для обеспечения большой подъемной силы. Однако в том случае, когда длина ВВП ограничена, то самолету может не хватить расстояния для набора требуемой скорости. Поэтому он стоит некоторое время на тормозах, а двигатели постепенно набирают тягу. Когда тяга становится большой, тормоза снимаются, и самолет резко срывается с места, быстро набирая скорость. Таким образом удается сократить взлетный путь лайнера.
Про вертикальный взлет говорить не приходится. Он возможен в случае наличия специальных двигателей. А взлет с помощью специальных средств практикуется на военных авианосцах.
Какая скорость самолета при посадке?
Лайнер садится на посадочную полосу не сразу. В первую очередь происходит снижение скорости лайнера, сбавление высоты. Сначала самолет касается взлетно-посадочной полосы колесами шасси, затем движется с большой скоростью уже на земле, и только тогда тормозит. Момент контакта с ВВП почти всегда сопровождается тряской в салоне, что может вызывать беспокойство у пассажиров. Но ничего страшного в этом нет.
Скорость при посадке самолета практически лишь немного ниже, чем при взлете. Большой "Боинг-747" при приближении к взлетно-посадочной полосе имеет скорость в среднем 260 километров в час. Такая скорость должна быть у лайнера в воздухе. Но, опять-таки, конкретное значение скорости рассчитывается индивидуально для всех лайнеров с учетом их веса, загруженности, погодных условий. Если самолет очень большой и тяжелый, то и скорость посадки должна быть выше, ведь при посадке также необходимо "держать" требуемую подъемную силу. Уже после контакта с ВВП и при движении по земле пилот может тормозить средствами шасси и закрылок на крыльях самолета.
Скорость полета
Скорость при посадке самолета и при взлете сильно отличается от скорости, с которой движется самолет на высоте 10 км. Чаще всего самолеты летают на скорости, которая составляет 80% от максимальной. Так максимальная скорость популярного Airbus A380 составляет 1020 км/час. Фактически полет на крейсерской скорости составляет 850-900 км/час. Популярный "Боинг 747" может лететь со скоростью 988 км/час, но фактически его скорость составляет тоже 850-900 км/час. Как видите, скорость полета кардинально отличается от скорости при посадке самолета.
Отметим, что сегодня компания Boeing разрабатывает лайнер, который сможет набирать скорость полета на больших высотах до 5000 километров в час.
В заключение
Конечно, скорость при посадке самолета - это чрезвычайно важный параметр, который рассчитывается строго для каждого лайнера. Но нельзя назвать конкретное значение, при котором взлетают все самолеты. Даже одинаковые модели (например, "Боинги-747") будут взлетать и идти на посадку при разной скорости в силу различных обстоятельств: загруженность, объем заправленного топлива, длина взлетной полосы, покрытие полосы, наличие или отсутствие ветра и т. д.
Теперь вы знаете, какова скорость самолета при посадке и при его взлете. Средние значения известны всем.
Пассажирский лайнер, мчащийся на высоте 10 000 метров и преодолевающий многие сотни километров в час, должен однажды плавно погасить свою скорость до нуля, замерев на перроне аэропорта. Только тогда полет можно считать успешным. Увы, порой случается и так, что столь популярные в России аплодисменты пилотам после касания самолетом земли могут означать преждевременную радость. Нештатные ситуации после приземления — бич гражданской авиации.
Просто колеса Никаких выдающихся конструктивных особенностей у колес шасси и системы их торможения нет. Почти все как в хорошем автомобиле: дисковые тормоза и система, предотвращающая движение юзом.
Олег Макаров
Сразу хочется оговориться, что данная статья ни в коей мере не имеет своей целью заразить кого-либо аэрофобией. Серьезные авиационные происшествия, тем более с жертвами, мгновенно попадают в заголовки мировых новостей, и это лучшее свидетельство тому, что авиатранспорт отличается высокой степенью безопасности: катастрофа самолета — событие редкое и не рядовое. Тем интереснее разобраться в том, что происходит, когда ни напичканная электроникой современная авиатехника, ни высокая квалификация экипажей не спасают от ситуаций вроде той, что несколько лет назад испортила предновогоднее настроение жителям нашей страны. Речь идет о гибели лайнера Ту-204 — того, что 29 декабря 2012 года не смог погасить скорость после посадки, выкатился за пределы полосы, пробил ограждение аэродрома и разрушился с частичным выносом обломков на Киевское шоссе. Выкатывание самолета за пределы полосы — одна из самых распространенных в мире причин авиакатастроф (то есть авиапроисшествий с человеческими жертвами), порой его называют «убийцей номер один» в гражданской авиации. По статистике IATA (International Air Transport Association), примерно 24% погибших приходится на этот вид происшествий.
Тормозим в воздухе
Прежде чем говорить о причинах этих прискорбных событий, стоит немного остановиться на технической стороне вопроса, вкратце рассказать о том, какие у современного пассажирского лайнера есть возможности для своевременного и управляемого гашения скорости. Когда самолет находится в воздухе, есть лишь два основных способа снизить скорость лайнера: убрать газ, снизив мощность двигателей, и увеличить лобовое сопротивление. Для решения последней задачи существует несколько специализированных приспособлений. Опытные авиапутешественники знают, что крыло имеет большое количество движущихся частей, которые (за исключением элеронов — воздушных рулей крена) объединяются в понятие «механизация крыла». Отклоняющиеся под разными углами панели, которые отвечают за увеличение лобового сопротивления (а также снижение подъемной силы крыла), называются спойлерами. В отечественной авиационной литературе их принято подразделять на собственно спойлеры, интерцепторы и элерон-интерцепторы, в результате чего между этими понятиями возникает путаница. Как нам пояснили в одной из российских авиакомпаний, более правильным сегодня считается общий термин «спойлеры», которые на современных самолетах работают в трех режимах.
Первый режим — режим воздушных тормозов (speed brakes). Используется для уменьшения скорости полета и/или увеличения вертикальной скорости снижения. Управляет этим режимом пилот, перемещая штурвал или рукоятку на нужный угол, при этом отклоняются не все спойлеры, а лишь часть из них.
Второй режим — это совместная работа с элеронами для улучшения характеристик управления по крену (roll spoilers). Отклонение происходит автоматически на углы до семи градусов при соответствующем движении штурвала (ручки управления) по крену, причем отклоняются только внешние (те, что дальше от фюзеляжа) или только внутренние спойлеры (это зависит от конструкции конкретного типа воздушного судна).
Никаких выдающихся конструктивных особенностей у колес шасси и системы их торможения нет. Почти все как в хорошем автомобиле: дисковые тормоза и система, предотвращающая движение юзом.
Наконец, третий режим — наземного торможения (ground spoilers) — представляет для нас наибольший интерес. В этом режиме автоматически отклоняются все спойлеры на максимальный угол, что приводит к резкому снижению подъемной силы. После того как машину фактически перестает держать воздух, возникает эффективная нагрузка на тормозные колеса и начинается торможение с автоматом растормаживания. Этот автомат, называемый антиюзом, фактически не что иное, как антиблокировочная система, функционально аналогичная той, что в наши дни устанавливают на автомобили: ABS пришла из авиации.
Реверс? Можно без него
Кроме спойлеров, самолет располагает еще двумя системами гашения скорости. Во‑первых, это уже упомянутые колесные тормоза. Они выполнены по дисковой схеме, причем для повышения износостойкости в них зачастую применяются диски не из стали, а из композиционных материалов (углепластика). Тормоза приводятся в действие гидравликой, хотя уже появились варианты с электрическими актуаторами.
Этот самолет не покинул полосу и все же подвержен серьезному риску. Заклинило переднюю стойку шасси, и колеса не катятся, а волочатся по полосе и, стираясь, горят. Главное, чтобы стойка не подломилась.
И наконец, реверс — слово, столь часто звучавшее в связи с катастрофой во Внуково. В устройстве реверса тяги часть реактивной струи отклоняется с помощью приводимых в движение гидравликой створок. Таким образом, реактивная тяга уже не толкает самолет вперед, а, напротив, тормозит его. Так может ли быть неисправный реверс виновником катастрофы?
Ответ будет скорее отрицательным, ибо, как свидетельствует практика, единоличного «виновника» у серьезных авиапроисшествий в гражданской авиации вообще не бывает. Катастрофа — это всегда неудачное стечение нескольких обстоятельств, среди которых как технические факторы, так и человеческий. Дело в том, что устройство реверса тяги — это, по сути дела, система аварийного, нештатного торможения.
1.Законцовка крыла снижает лобовое сопротивление, создаваемое срывающимся с конца крыла вихрем, и таким образом увеличивает подъемную силу крыла. Разные производители выпускают законцовки разных форм и даже присваивают им специальные названия: «винглеты», «шарклеты» и т. п.
2. Элероны относятся к аэродинамическим рулям (управляют креном) и не являются частью механизации крыла.
3. Высокоскоростной элерон.
4. Назначение ряда гондол, расположенных под крылом, часто вызывает вопросы у авиапассажиров. Все просто — это обтекатели приводов, которые изменяют положение закрылков.
5. Предкрылок Крюгера (внутренний предкрылок) имеет вид выпадающего щитка.
6. Предкрылки изменяют конфигурацию крыла таким образом, чтобы увеличить допустимый для самолета угол атаки без срыва потока.
7. Выдвинутые закрылки увеличивают подъемную силу крыла, давая возможность самолету держаться в воздухе на малых скоростях (при взлете и посадке).
8. Закрылок. 9. Внешний спойлер. 10. Внутренний спойлер.
Западные типы самолетов, разумеется, оснащены устройствами реверса, но сертифицируются так, как будто его нет. Основное требование предъявляется к энергоемкости тормозов основных стоек шасси. Это означает, что при отсутствии ошибки пилотирования и при всех исправных системах самолет должен, не прибегая к реверсу, сесть на сухую полосу и без проблем погасить скорость, чтобы свернуть на рулежную дорожку. Более того, из-за повышенного уровня шума при отклонении струи во всех аэропортах Евросоюза применение реверса не разрешено при ночных полетах (23:00 — 06:00) за исключением плохого состояния ВПП и/или аварийной ситуации. Современные типы самолетов могут эксплуатироваться как с одним реверсом, так и вообще без них при условии достаточной длины ВПП, даже если она покрыта осадками. Иными словами, при стечении ряда неблагоприятных факторов, способствующих выкатыванию самолета за пределы ВПП, реверс может оказаться последней надеждой на благополучный исход. Но если откажет и он, вряд ли его можно будет считать единственной причиной авиапроисшествия.
Спойлер не только увеличивает лобовое сопротивление, но и организует срыв потока при обтекании воздухом крыла, что приводит к снижению подъемной силы последнего. В ходе полета спойлеры используются, например, для увеличения вертикальной скорости самолета без изменения тангажа. Автоматический выпуск спойлеров на ВПП обеспечивается при их «армировании» — переводе в подготовленное к выпуску положение ARMED. Это как взвод курка на ружье — если не взвести, то и выстрела не будет. Сигналом к выпуску служит сочетание данных от радиовысотомера (высота 0), сенсоров обжатия основных стоек, положение РУД — 0 (малый газ). Незаармированные (по ошибке или забывчивости) спойлеры довольно часто фигурируют в разборах случаев, связанных с выкатыванием за пределы полосы.
Не спешите на посадку!
Одной из главных причин выкатываний самолета за пределы ВПП считается так называемый нестабилизированный заход на посадку. Это понятие включает в себя полет на предпосадочной прямой на повышенных скоростях, с неправильным положением механизации крыла (речь идет прежде всего о закрылках), с отклонением от курса. Среди других причин можно назвать позднее применение колесных тормозов (постулат пилота — «не оставляй тормоза на конец полосы!»). Известны также случаи, когда пилоты получали неточные данные о состоянии ВПП и совершали посадку на скользкую полосу, рассчитывая сесть на сухую.
Согласно отечественным учебникам аэродинамики, посадочная дистанция с применением реверса сокращается на 25−30%, однако современные типы самолетов сертифицируются без учета возможностей реверса. Запуск реверса жестко привязан к срабатыванию датчика обжатия стоек. Такая привязка вызвана горьким опытом нескольких авиакатастроф, причиной которых стало срабатывание реверса в воздухе. В одной из этих катастроф был виновен психически больной японский пилот, включивший реверс при заходе на посадку.
Что происходит, когда самолет движется по глиссаде с превышением заданной (обычно 220 км/ч) скорости? Обычно это означает перелет, касание полосы в нерасчетной точке (особенно если самолет пустой, как это было с Ту-204). Это уже само по себе составляет нештатную ситуацию, которая предполагает использование всех средств торможения, включая реверс, — «запаса» полосы уже нет. Но опасность заключается еще и в том, что лайнер даже после касания полосы продолжает двигаться с нерасчетной высокой скоростью, а чем выше скорость, тем выше подъемная сила крыла. Получается, что машина не катится по полосе, опираясь на нее, а фактически летит, касаясь полосы колесами. В этой ситуации могли не сработать датчики обжатия стоек шасси, которые по‑английски называются более понятным термином weight-on-weels (вес на колесах). Таким образом, с точки зрения автоматики, лайнер продолжает полет и не может выполнять такие чисто наземные операции, как включение реверса или выпуск спойлеров в режиме наземного торможения. А если после касания полосы спойлеры не выпустятся или уберутся, катастрофа практически неминуема. Более того, при слабом сцеплении колес с полосой автоматика антиюза будет растормаживать колеса, как она делала бы это на скользкой поверхности, чтобы избежать потери управления колесами. Тормоза будут работать исправно, но… тормозить они не будут. Ну и если полоса еще действительно скользкая, то шансы избежать выкатывания в описанном случае можно считать практически нулевыми. Последствия же выкатывания зависят от того, на какой скорости это происходит и что оказалось на пути самолета. Таким образом, обстоятельства, ведущие к катастрофе, могут нарастать лавинообразно, и отказ, скажем, реверса не может в данной ситуации иметь решающего значения.
Частоту, с которой в мире происходят инциденты с выкатыванием самолетов за пределы полосы, можно представить себе по аналитическому докладу, подготовленному голландской Национальной аэрокосмической лабораторией в 2005 году. Для подготовки доклада было проанализировано около 400 случаев с выкатыванием, произошедших в мире за предшествовавшие 35 лет. Легко подсчитать, что это более десяти случаев в год, хотя в исследовании особо подчеркивалось, что количество таких авиапроисшествий быстро снижается: сказывается совершенствование авиационной и навигационной техники. К счастью, далеко не все эти случаи развивались по описанному в статье худшему сценарию, однако и из тех, что закончились благополучно, были весьма примечательные. В 2005 году огромный A340, садившийся в аэропорту Торонто рейсом из Парижа, коснулся полосы с перелетом, выкатился за пределы ВПП, частично разрушился и загорелся. К счастью, все три сотни человек на борту выжили.
Как следует из предварительных выводов МАК, катастрофа во Внуково развивалась по похожему сценарию, причем скорость лайнера во время выкатывания составляла 190 км/ч, всего на 30 км/ч меньше той скорости, на которой самолет должен был коснуться посадочной полосы. Отсюда трагический финал.
Есть куда стремиться
Инциденты с выкатыванием за пределы взлетно-посадочной полосы случаются в разных странах и на разных континентах, но все же некоторая социально-географическая зависимость просматривается. Согласно исследованиям, чаще всего подобные инциденты происходят в Африке, далее следуют Южная и Центральная Америка, затем Азия. В развитых странах такие происшествия случаются менее чем одно на два миллиона посадок. Лучше всего дело обстоит в Северной Америке, и это при колоссальном воздушном движении в небе над США. В этом, собственно, нет ничего удивительного: в развивающихся странах больше старой авиатехники, она хуже обслуживается, там много плохо оборудованных аэропортов и устаревшее навигационное оборудование, да и технологическая дисциплина ниже. Все это в какой-то степени можно сказать и об авиационном хозяйстве России, да и случаи выкатывания, в том числе с жертвами, у нас не так редки. Но скорее бы уж покинуть эту компанию аутсайдеров.
Взлетом называется ускоренное движение самолета от начала разбега до набора установленной высоты и достижения эволютивной (безопасной) скорости полета. В практике летной эксплуатации находит применение также понятие «полный взлет», который заканчивается выходом самолета на высоту круга и достижением полетной конфигурации самолета.
Траектория движения самолета при нормальном взлете состоит из четырех этапов: 1- разбег, 2- начальный набор высоты 10,7 м и увеличение скорости до безопасной, 3- разгон самолета до высоты и скорости уборки механизации крыла, 4- окончание перехода самолета к полетной конфигурации.
Этап разбега заканчивается отрывом от ВПП колес основных опор шасси. На этапе начального набора высоты с целью уменьшения лобового сопротивления уборка шасси производится с предварительным подтормаживанием колес. Если самолет не оборудован системой автоматического подтормаживания колес, эту операцию выполняет экипаж с использованием системы основного торможения.
В конце третьего этапа взлета производится уборка закрылков до промежуточного положения (для самолета Diamond 42NG выпуск закрылков на этапе взлета не предусмотрен РЛЭ). Поэтапная уборка закрылков позволяет экипажу своевременно парировать последствия несинхронного выпуска закрылков.
Основными геометрическими характеристиками взлета являются:
полная взлетная дистанция Lп в - это расстояние по горизонтали, проходимое самолетом с момента страгивания на линии старта до момента
выхода на высоту круга или до момента, к которому заканчивается перевод
самолета от взлетной к полетной конфигурации и достигается скорость полета не менее 1,25Vсв для полетной конфигурации; она состоит из дистанции взлета Lвзл и дистанции начального набора высоты Lн н:
Lп в = Lвзл + Lн н (1)
взлетная дистанция Lвзл - расстояние по горизонтали, проходимое самолетом с момента страгивания на линии старта до момента набора высоты
10,7 м (над уровнем ВПП в точке отрыва) с одновременным достижением
скорости не менее безопасной скорости взлета V2 = 1,2Vсв; взлетная дистанция включает в себя дистанцию разбега Lр и дистанцию разгона с набором высоты L1:
Lвзл = Lр + L1 (2)
дистанция разбега Lр - это расстояние по горизонтали, проходимое
самолетом с момента страгивания на линии старта до момента отрыва от ВПП.
Таким образом, полная взлетная дистанция включает в себя разбег и четыре воздушных участка (приложение 1):
- 1-й этап - набор высоты с момента отрыва самолета до высоты 10,7 м, на которой достигается скорость V 2 ;
- 2-й этап - набор высоты от 15 футов со скоростью V 2 и разгоном до скорости, обеспечивающей безопасный набор высоты с выпушенными элементами механизации и определенным углом наклона траектории;
- 3-й этап - разгон самолета до безопасной скорости начала уборки элементов механизации V 3 с одновременным набором высоты 50 футов;
- 4-й этап - разгон самолета до рекомендованной скорости начального набора высоты V 4 с одновременным набором высоты круга и завершением уборки средств механизации.
Набор высоты на всех этапах характеризуется определенными градиентами. Градиент hн определяется как тангенс угла наклона траектории набора высоты Ин и выражается в процентах:
hн = tgИн · 100% = (ДH/Дl) · 100% (3)
Максимальное значение градиента набора высоты, достижимое на данном самолете в рассматриваемых эксплуатационных условиях, называется полным градиентом hп н. Полный градиент набора высоты на участке набора высоты 50 футов при одном отказавшем двигателе должен быть не менее 2,4%.
Кроме названных геометрических характеристик в инженерных расчетах элементов полета используются такие характеристики, как располагаемая длина разбега (РДР) и располагаемая дистанция прерванного взлета (РДПВ).
Скорость подъема колес передней опоры шасси V R зависит от скорости отрыва самолета и равна (0,6-0,75) V отр.
При разбеге на самолет действуют подъемная сила Y , сила лобового
сопротивления X, сила тяжести G, сила тяги P, сила реакции ВПП N, равная силе давления колес (G ? Y) и противоположно ей направленная, а также сила трения Fтр. Сила трения определяется величиной силы реакции ВПП
и коэффициентом трения f (Fтр = f · N).
Коэффициент трения качения зависит от состояния поверхности ВПП и для сухого бетона равен 0,02. 0,03. Разбег является прямолинейным ускоренным движением. Для создания ускорения необходимо, чтобы сила тяги P силовой установки была значительно больше суммы силы лобового сопротивления X и силы трения Fтр, т. е. P > X + Fтр.
При увеличении скорости на разбеге силы, действующие на самолет,
изменяются следующим образом: подъемная сила Y и сила лобового сопротивления X увеличиваются; сила трения Fтр уменьшается, так как давление самолета на ВПП и ее реакция N уменьшаются; сумма силы лобового сопротивления X и силы трения Fтр на бетонной ВПП практически не изменяется; сила тяги P силовой установки несколько уменьшается, вследствие чего и избыток тяги ДP = P ? (X + Fтр) также уменьшается.
Так как в момент отрыва подъемная сила Y равна силе тяжести самолета G, то скорость отрыва самолета от ВПП определяется по формуле:
где коэффициент подъемной силы Cy отр? 0,85 Cy макс при угле атаки отрыва 8є.
Таким образом, скорость отрыва зависит от взлетной массы самолета,
плотности воздуха и коэффициента подъемной силы.
Длина разбега определяется по формуле:
где Vотр = jср · t 2 разб.
Среднее ускорение самолета jср при разбеге зависит от избытка тяги ДP = P ?(X+Fтр) и массы самолета m = G/g. При большем избытке тяги и меньшей массе самолета ускорение самолета большее:
Взлетные характеристики самолета зависят от конкретных условий взлета. Особенно сильно влияют на эти характеристики взлетная масса самолета, режим работающих двигателей и их количество, температура и давление на аэродроме, положение средств механизации, скорость и направление ветра, состояние и уклон ВПП.
Взлетная масса самолета. При ее увеличении ухудшаются все взлетные характеристики самолета: увеличивается приборная скорость отрыва, снижаются тяговооруженность и ускорение на разбеге, вследствие чего увеличивается длина разбега. Изменение взлетной массы приводит к изменению длины разбега.
Плотность воздуха. При уменьшении плотности воздуха (высокая температура, низкое давление, высокогорный аэродром) длина разбега увеличивается, поскольку истинная скорость в указанных условиях больше, а тяга
двигателей меньше, чем у земли. Приборная скорость от температуры и давления не зависит.
Средства механизации крыла. Закрылки на взлете для Diamond 42 NG не отклоняются. Но в других случаях при отклонений закрылков Cy увеличивается, а скорость отрыва и длина разбега уменьшаются.
Ветер. При взлете со встречным ветром путевая скорость отрыва уменьшается на величину скорости ветра. При уменьшении путевой скорости отрыва уменьшается длина разбега.
Увеличение сопротивления при боковом ветре и уменьшении тяги из-за
косой обдувки двигателей вызывает некоторое увеличение длины разбега. Приборная и истинная скорости отрыва от скорости ветра не зависят.
Уклон ВПП. При взлете с ВПП под уклон тяга увеличивается за счет составляющей силы веса, приборная скорость отрыва самолета увеличивается, длина разбега уменьшается.
Состояние ВПП. Наличие осадков на ВПП ухудшает взлетные характеристики самолета вследствие изменения сил сопротивления колес шасси.
При разбеге самолета по сухой бетонной полосе сила сопротивления колес Fтр зависит от коэффициента трения качения. Для сухого бетона он равен 0,02. При обледеневшей ВПП на разбеге этот коэффициент практически не уменьшается. Однако на старте, когда тяга двигателей увеличивается до взлетной, самолет не удерживается на тормозах и начинает разбег при тяге, меньшей, чем взлетная. Это приводит к некоторому увеличению длины разбега. При наличии на ВПП слоя воды, грязи или снега сопротивление колес шасси при разбеге значительно возрастает. Длина прерванного взлета при обледеневшей или влажной ВПП возрастает значительно, так как тормоза колес в этом случае почти не эффективны.
В процессе взлета самолета могут возникнуть ситуации, при которых взлет должен быть прекращен. Обычно различают следующие три режима взлета:
нормальный взлет - это взлет при нормальной работе всех двигателей,
систем и агрегатов самолета, выполняемый в соответствии с требованиями РЛЭ;
продолженный взлет - это взлет, протекающий как нормальный до момента отказа двигателя в процессе взлета, после чего взлет продолжается и завершается с отказавшим двигателем;
прерванный взлет - это взлет, протекающий как нормальный до момента отказа двигателя, после чего наступает прекращение взлета с последующим торможением самолета до полной его остановки на летной полосе.
Основные требования к скоростям полета состоят в том, что в любой момент на взлете скорость самолета должна иметь определенный запас до тех границ, при которых могут возникнуть какие-либо опасные явления(приложение 3).
В качестве таких границ приняты скорости сваливания Vсв при различных конфигурациях и минимальные эволютивные скорости Vmin э.
Скорость сваливания Vсв возникает при срывных обтеканиях верхней поверхности крыла и наблюдается на больших углах атаки. Она зависит от конфигурации и полетной массы самолета. Таблица скоростей сваливания для Diamond 42 NG дана в приложений 2.
Минимальная эволютивная скорость разбега Vmin э р определяется следующим образом: в процессе разбега при внезапном полном отказе критического двигателя, распознаваемом экипажем, на этой скорости обеспечивается возможность с помощью только основных органов управления восстанавливать управление самолетом и затем сохранять прямолинейное движение самолета с неработающим двигателем.
Минимальная эволютивная скорость взлета Vmin э в определяется следующим образом: в процессе взлета при внезапном полном отказе критического двигателя на воздушном участке полной взлетной дистанции на этой скорости обеспечивается возможность с помощью одних только основных аэродинамических органов управления сохранить установившийся прямолинейный режим полета самолета. Для Diamond 42 NG Vmin э в равна 76 узлов. Безопасная скорость взлета V 2 - это скорость, которая не менее чем на 20% превышает минимальную скорость сваливания самолета при соответствующей конфигурации (V 2 ? 1,2Vсв).
Скорость принятия решения V 1 - это наибольшая скорость самолета, на которой пилот, обнаружив отказ двигателя, принимает решение о продолжении или прекращении взлета; V 1 = Vотк + 10. . . 15 км/ч. Время реакции пилота 3 с. Участок полосы свободных подходов, используемый для разгона до V 2 ,
Это часть аэродрома по курсу взлета, где нет препятствий до H = 10,7 м, начиная от торца ВПП.
При прерванном взлете следует учитывать коэффициент трения торможения, который для сухого бетона равен 0,25, для мокрого - 0,18. . . 0,20 и для обледеневшей ВПП - 0,05.
Длина прерванного взлета - это сумма длины разбега при всех работающих двигателях от точки старта до точки отказа одного двигателя и длины участка торможения до полной остановки самолета. В длину участка торможения условно включена длина, проходимая самолетом за время реакции пилота. При прерванном взлете используется концевая полоса безопасности.
Длина продолженного взлета - это сумма длины разбега при всех работающих двигателях от точки старта до точки отказа одного двигателя, длины разгона самолета при отказавшем одном двигателе до отрыва самолета и длины воздушного участка набора высоты 10,7 м.
Располагаемая длина аэродрома, согласно ЕНЛГС, включает в себя располагаемую длину разбега самолета по ВПП (РДР), располагаемую длину для прерванного взлета ВПП+КПБ (РДПВ) и располагаемую длину для продолженного взлета ВПП+ПВП (РДВ).
Максимальная допустимая приведенная взлетая масса mпр взл - это такая масса, при которой взлетные характеристики на уровне моря в МСА равны взлетным характеристикам при фактической взлетной массе в рассматриваемых атмосферных условиях.
Для Diamond 42 NG в качестве основания для сертификации используются Общие авиационные требования JAR-23 в редакции от 11 марта 1994 г. с Поправкой 1, а также дополнительно требования CRI A-01.
Эксплуатационные скорости при взлете согласно JAR-23: V EF - индикаторная земная скорость, на которой предположительно происходит отказ критически важного двигателя. V EF должна устанавливаться эксплуатантом, но не может быть ниже чем V MCG .
V 1 - максимальная скорость, на которой экипаж может принять решение о прекращении взлета, будучи уверен, что сможет остановить воздушное судно в пределах ВПП.
V 1 в выражении индикаторной земной скорости устанавливается эксплуатантом; однако V 1 не может быть меньшей, чем V EF плюс скорость, достигнутая при неработающем критически важном двигателе в течение отрезка времени между временем отказа этого двигателя и моментом, когда пилот убедился в отказе двигателя и отреагировал на него, о чем свидетельствует принятие пилотом первых мер (например, применение тормозов, уменьшение тяги, включение аэродинамических тормозов) для остановки самолета в ходе испытаний по прерыванию взлета. V 1 может устанавливаться эксплуатантом, имея ввиду, что отказ двигателя произошел на скорости V EF . Учитываемое время между отказом критически важного двигателя на скорости V EF и осознанием этого пилотом на скорости V 1 составляет 1 секунду(рисунок 1). Таким образом:
V MCG ? V EF ? V 1
V LOF - индикаторная земная скорость, на которой самолет оказывается в воздухе.
V TIRE - максимальная скорость использования пневматика
Фирма-изготовитель пневматиков устанавливает максимальную скорость, развиваемую на земле, чтобы не допустить возрастания центробежных сил и увеличения нагрева, способных повредить конструкцию. Из этого следует, что.
Человечество издавна интересовал вопрос, как же так получается, что многотонный летательный аппарат легко поднимается к небесам. Как же происходит взлет и как летают самолеты? Когда авиалайнер движется на большой скорости по взлетной полосе, у крыльев появляется подъемная сила и работает снизу вверх.
При движении воздушного судна вырабатывается разница давлений на нижнюю и верхнюю стороны крыла, благодаря чему получается подъемная сила, удерживающая воздушное судно в воздухе. Т.е. высокое давление воздуха снизу толкает крыло вверх, при этом низкое давление сверху затягивает крыло на себя. В результате крыло поднимается.
Для взлета авиалайнера, ему необходим достаточный разбег. Подъемная сила крыльев увеличивается в процессе набора скорости , которая должна превысить предельный взлетный режим. Затем пилот увеличивает угол взлета , отводя штурвал к себе. Носовая часть лайнера поднимается вверх, и машина поднимается в воздух.
Затем убираются шасси и выпускные фары . С целью уменьшения подъемной силы крыла, пилот постепенно выполняет уборку механизации. Когда авиалайнер достигнет необходимого уровня, летчик устанавливает стандартное давление, а двигателям – номинальный режим . Чтобы посмотреть, как взлетает самолет, видео предлагаем просмотреть в конце статьи.
Взлет судна выполняется под углом . С практической точки зрения этому можно дать следующее объяснение. Руль высоты – это подвижная поверхность, управляя которой можно вызвать отклонение самолета по тангажу.
Рулем высоты можно управлять углом тангажа, т.е. изменять скорость набора или потери высоты. Это происходит вследствие изменения угла атаки и силы подъема. Увеличивая скорость двигателя, пропеллер начинает крутиться быстрее и поднимает авиалайнер вверх. И наоборот, направляя рули высоты вниз, нос самолета опускается вниз, при этом скорость двигателя следует уменьшать.
Хвостовая часть авиалайнера укомплектована рулем направления и тормозами на обе стороны колес.
Как летают авиалайнеры
Отвечая на вопрос, почему летают самолеты, следует вспомнить закон физики. Разница давлений воздействует на подъемную силу крыла.
Скорость потока будет больше, если давление воздуха будет низким и с точностью, наоборот.
Поэтому, если скорость авиалайнера большая, то его крылья приобретают подъемную силу, которая толкает воздушное судно.
Еще на подъемную силу крыла авиалайнера влияют некоторые обстоятельства: угол атаки, скорость и плотность потока воздуха, площадь, профиль и форма крыла.
Современные лайнеры имеют минимальную скорость от 180 до 250 км/час , при которых осуществляется взлет, планирует в небесах и не падает.
Высота полета
Какая же предельная и безопасная высота полета самолета.
Не все суда имеют одинаковую высоту полета , «воздушный потолок» может колебаться на высоте от 5000 до 12100 метров . На больших высотах плотность воздуха минимальная, при этом лайнер достигает наименьшего сопротивления воздуха.
Двигателю лайнера необходим фиксированный объем воздуха для сжигания, потому как двигатель не создаст нужной тяги. Также, при полетах на большой высоте, самолет экономит топливо до 80% в отличие от высоты до километра.
За счет чего самолет находится в воздухе
Чтобы ответить, почему самолеты летают, необходимо поочередно разобрать принципы его перемещения в воздухе. Реактивный авиалайнер с пассажирами на борту достигает несколько тонн, но при этом, легко взлетает и осуществляет тысячекилометровый перелет.
На движение в воздухе влияют и динамические свойства аппарата, конструкции агрегатов, формирующие полетную конфигурацию.
Силы, влияющие на движение самолета в воздухе
Работа авиалайнера начинается с запуска двигателя. Небольшие суда работают на поршневых двигателях, вращающих воздушные винты, при этом создается тяга, помогающая воздушному судну перемещаться в воздушном пространстве.
Большие авиалайнеры работают на реактивных двигателях, которые в процессе работы выбрасывают много воздуха, при этом реактивная сила приводит летательный аппарат к движению вперед.
Почему же самолет взлетает и находится долгое время в воздухе? Так как форма крыльев имеет разную конфигурацию: сверху округлая, а снизу плоская , то поток воздуха с обеих сторон не одинаковый. Сверху крыльев воздух скользит и становится разреженным, а давление его меньше, чем воздух снизу крыла. Потому, посредством неравномерного давления воздуха и форме крыльев, возникает сила, приводящая к взлету самолета вверх.
Но чтобы авиалайнер мог легко оторваться от земли, ему необходимо на высокой скорости совершить разбег по взлетной полосе.
Из этого следует вывод, чтобы авиалайнер беспрепятственно находился в полете, ему необходим движущийся воздух, который рассекают крылья и создает подъемную силу.
Взлет самолета и его скорость
Многих пассажиров интересует вопрос, какую скорость развивает самолет при взлете? Существует ошибочное представление, что скорость взлета для каждого самолета одинакова. Чтобы ответить на вопрос, какая скорость самолета при взлете, следует обратить внимание на немаловажные факторы.
- Авиалайнер не имеет строго фиксированной скорости. Подъемная сила воздушного лайнера зависит от его массы и длины крыльев . Взлет совершается тогда, когда при встречном потоке создается подъемная сила, которая на много больше массы самолета. Поэтому, взлет и скорость воздушного аппарата зависит от направления ветра, атмосферного давления, влажности, осадков, длины и состояния взлетной полосы.
- Чтобы создать подъемную силу и удачно выполнить отрыв от земли, самолету необходимо набрать максимальную взлетную скорость и достаточный разбег . Для этого требуются длинные взлетные полосы. Чем большегрузный самолет, тем требуются длиннее взлетно-посадочная полоса.
- Для каждого самолета существует своя шкала взлетных скоростей, потому что все они имеют свое предназначение: пассажирский, спортивный, грузовой. Чем легче самолет, тем взлетная скорость значительно ниже и наоборот.
Взлет пассажирского реактивного самолета Boeing 737
- Разбег авиалайнера по взлетной полосе начинается, когда двигатель достигнет 800 оборотов в минуту, пилот потихоньку отпускает тормоза и держит рычаг управления на нейтральном уровне. Затем самолет продолжает движение на трех колесах;
- Перед отрывом от земли скорость лайнера должна достигнуть 180 км в час . Затем летчик тянет рычаг, что приводит к отклонению щитков – закрылков и поднятию носовой части самолета. Далее разгон производится на двух колесах;
- После, с приподнятой носовой частью, авиалайнер разгоняется на двух колесах до 220 км в час , а затем производится отрыв от земли.
Поэтому, если вы хотите подробнее узнать, как взлетает самолет, на какую высоту и с какой скоростью, мы предлагаем вам эту информацию в нашей статье. Надеемся, что от воздушного путешествия вы получите огромное удовольствие.
