Учебное пособие основы полета (аэродинамика самолета Боинг-757-200) Москва -2013г

Взлет самолета

Траектория взлета простирается от точки старта до набора высоты 1500 футов, или окончания уборки закрылков с достижением скорости V_FTO (final takeoff speed), какая из этих точек выше.

Рассмотрим схему сил, действующих на самолет при взлете (см. рис. 11). При разбеге на самолет действуют подъемная сила Y и сила лобового сопротивления X, вес G, тяга Р, сила реакции ВПП N₁+N₂, равная и противоположная силе давления колес G–Y и сила трения Fтр. Величина силы трения определяется величиной силы реакции N₁+N₂=G–Y и коэффициентом трения Fтр, который зависит от состояния поверхности ВПП, т.е.:

Рис. 11
Разбег является прямолинейным ускоренным движением. Для создания ускорения необходимо, чтобы тяга силовой установки была значительно больше суммы сил лобового сопротивления и силы трения, т.е.:

В момент отрыва подъемная сила практически равна взлетному весу самолета:

Из этого выражения скорость отрыва будет определяться следующим образом:

Как видно из формулы, величина скорости отрыва зависит от взлетного веса самолета, плотности воздуха и Сyотр. При большем весе, меньшей плотности воздуха и меньшем коэффициенте Сyотр скорость отрыва большая.

Если известна скорость отрыва Vотр и время разбега t разб, то среднее ускорение самолета будет:

Длина разбега в этом случае определяется по формуле:

Как видно из формулы, длина разбега определяется скоростью отрыва и средним ускорением, причем, при уменьшении скорости отрыва и увеличении ускорения длина разбега уменьшается.

Среднее ускорение самолета jср при разбеге зависит от избытка тяги ∆Р=Р–(Х+Fтр) и массы самолета m=G/g и при большем избытке тяги и меньшей массе самолета ускорение большее, так как:

Величина длины разбега зависит от различных эксплуатационных факторов.

Во-первых, увеличивается истинная скорость отрыва (приборная скорость постоянная), во-вторых, уменьшается ускорение самолета вследствие уменьшения избытка тяги ∆Р=P(Х+Fтр), вызнанного уменьшением располагаемой тяги.

Сумма сил лобового сопротивления и силы трения (Х+Fтр) практически не изменяется, так как при уменьшении плотности на любой истинной скорости разбега лобовое сопротивление и подъемная сила уменьшаются, а сила трения увеличивается вследствие уменьшения подъемной силы.

Взлетный вес самолета. При увеличении взлетного веса длина разбега возрастает. Во-первых, при взлете с большим весом увеличивается скорость отрыва, во вторых, значительно уменьшается ускорение самолета jср. Самолет с большим весом инертнее, так как имеет большую массу. Кроме того, на любой скорости увеличивается сила трения, а на больших скоростях увеличивается еще и сопротивление самолета. Вследствие этого избыток тяги и ускорение самолета уменьшаются.

Механизация крыла. При отклонении закрылков и предкрылков на взлете Суотр увеличивается, а скорость отрыва и длина разбега уменьшаются. При отклонения закрылков и предкрылков запас тяги ∆Р и ускорение самолета практически не изменяются, потому что сумма сил лобового сопротивления и силы трения остается постоянной, но значительно уменьшает длину разбега.

Ветер. При взлете со встречным ветром величина путевой скорости отрыва уменьшается на величину скорости ветра. Уменьшение путевой скорости отрыва вызывает уменьшение длины разбега.

Наклон взлетной полосы. При взлете с полосы, имеющей угол наклона γ_ВПП, составляющая веса самолета G2SINγ_ВПП направлена параллельно плоскости ВПП.

Если самолет взлетает под уклон, то к тяге силовой установки добавляется составляющая веса G2SINγ_ВПП. Следовательно, самолет имеет большее ускорение и меньшую длину разбега, и наоборот.

Взлётные характеристики самолета

В процессе подготовки к полету определяется максимально допустимый взлетный вес самолета с учетом обеспечения надлежащего уровня безопасности при выполнении взлета на случай отказа критического двигателя.

Максимальный взлетный вес самолета ограничивается следующими условиями:

1. 
   Максимально-допустимой энергией, поглощаемой тормозами, в случае прерванного взлета.
   
2. 
   Минимально-допустимым градиентом набора высоты.
   
3. 
   Максимально-допустимым временем работы двигателя на взлетном режиме (5 минут), в случае продолженного взлета для набора необходимой высоты и разгона для уборки механизации.
   
4. 
   Располагаемой дистанцией взлета.
   
5. 
   Максимально-допустимой сертифицированной взлетной массой.
   
6. 
   Минимально-допустимой высотой пролета над препятствиями.
   
7. 
   Максимально-допустимой путевой скоростью отрыва от ВПП (по прочности пневматиков).
   
8. 
   Минимальной эволютивной скоростью разбега; V_MCG (minimum control speed on the ground)
   

Минимально-допустимый градиент набора высоты

В соответствии с нормами летной годности FAR 25 (Federal Aviation Regulations) градиент нормируется по трем сегментам:

1. 
   С выпущенными шасси, закрылки во взлетном положении — градиент должен быть более нуля.
   
2. 
   После уборки шасси, закрылки во взлетном положении — минимальный градиент 2,4 %. Взлетный вес ограничивается, как правило, выполнением данного требования.
   
3. 
   В крейсерской конфигурации — минимальный градиент 1,2 %.
   

Дистанция взлета

В располагаемую дистанцию взлета (takeoff field length) входит рабочая длина взлетно-посадочной полосы с учетом концевой полосы безопасности (Stopway) и полосы, свободной от препятствий (Clearway).

Располагаемая дистанция взлета не может быть меньше любой из трех дистанций:

1. 
   Дистанции продолженного взлета от начала движения до набора высоты условного препятствия (screen height) 35 футов и безопасной скорости V₂ при отказе двигателя на скорости принятия решения V₁.
   
2. 
   Дистанции прерванного взлета, при отказе двигателя на V_EF. Где V_EF (engine failure) — скорость в момент отказа двигателя, при этом предполагается, что пилот распознает отказ и выполнит первое действие по прекращению взлета на скорости принятия решения V₁. На сухой ВПП не учитывается влияние реверса работающего двигателя.
   
3. 
   Дистанции взлета с нормально работающими двигателями от начала движения до набора высоты условного препятствия 35 футов, умноженной на коэффициент 1,15.
   

В располагаемую дистанцию взлета входят рабочая длина ВПП и длина концевой полосы безопасности (Stopway).

Длину полосы, свободной от препятствий (Clearway), разрешается прибавлять к располагаемой дистанции взлета, но не более половины воздушного участка траектории взлета от точки отрыва до набора высоты 35 футов и безопасной скорости.

Если мы прибавляем к длине ВПП длину КБП, то мы можем увеличить взлетный вес, при этом скорость принятия решения увеличится, для обеспечения набора высоты 35 футов над концом КБП.

Если мы используем полосу свободную от препятствий, то мы также можем увеличить взлетный вес, но при этом скорость принятия решения уменьшится, поскольку нам необходимо обеспечить остановку самолета в случае прерванного взлета с увеличенным весом в пределах рабочей длины ВПП. В случае продолженного взлета в этом случае самолет наберет высоту 35 футов за пределами ВПП, но над полосой, свободной от препятствий.

Минимально-допустимая высота пролета над препятствиями

Минимально-допустимая высота пролета над препятствиями по «чистой» (net) траектории взлета равна 35 футов.

«Чистая» — это траектория взлета, градиент набора высоты которой уменьшен на 0,8 % по сравнению с реальным градиентом для данных условий.

При построении схемы стандартного выхода из района аэродрома после взлета (SID) закладывается минимальный градиент «чистой» траектории 2,5 %. Таким образом, чтобы выполнить схему выхода, максимальный взлетный вес самолета должен обеспечить градиент набора высоты 2,5 +0,8 = 3,3 %. Некоторые схемы выхода могут требовать более высокого градиента, что требует уменьшения взлетного веса.

Минимальная эволютивная скорость разбега

Это земная индикаторная скорость в ходе разбега, при которой в случае внезапного отказа критического двигателя, возможно сохранять управление самолетом, используя только руль направления (без использования управления передним колесом шасси) и сохранять поперечное управление в такой степени, чтобы удерживать крыло в близком к горизонтальному положении для обеспечения безопасного продолжения взлета. V_MCG не зависит от состояния ВПП, поскольку при ее определении не учитывается реакция ВПП на самолет.

В таблице представлена V_MCG в узлах для взлета с двигателями с тягой 19.5К. Где Actual OAT- температура наружного воздуха, а Press ALT- превышение аэродрома в футах. Приписка снизу касается взлета с выключенными отборами воздуха от двигателей (no engine bleeds takeoff), поскольку тяга двигателей возрастает, то возрастает и V_MCG.

Actual OAT	Press ALT
C	0	2000	4000	6000	8000
40	98	95	92	88	83
30	103	98	95	92	88
20	103	100	98	95	90
10	103	100	98	96	93

For A/C OFF increase V1(MCG) by 2 knots.

Взлет с отказавшим двигателем может быть продолжен лишь в случае, если отказ двигателя произойдет при скорости не менее, чем V_MCG.
 Нормальный взлет – это взлет при нормальной работе всех двигателей, систем и агрегатов самолета, выполняемый с использованием предусмотренной РЛЭ техники пилотирования.

Продолженный (завершенный) взлет – это взлет, протекающий как нормальный до момента отказа одного двигателя в процессе взлета, после чего взлет продолжается и завершается с одним отказавшим двигателем.

Прерванный взлет – это взлет, протекающий как нормальный. до момента отказа двигателя, после чего начинается прекращение взлета с последующим торможением самолета до полной его остановки на летной полосе ЛП (см. рис. 12).

Рис. 12

жүктеу/скачать 2.75 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: