Лётная эксплуатация вертолётов и лётная эксплуатация самолётов имеют много общего и вместе с тем имеют определённую специфику. Так, общими для самолётов и
|
Скачать 0.81 Mb.
|
 Рис. 2.2. Характеристика повторяемости величин сдвига ветра. Характерными синоптическими ситуациями, при которых могут наблюдаться значительные сдвиги ветра, являются следующие: приближение и прохождение атмосферных фронтов; развитие грозоградовых облаков; наличие на высотах до 200 м задерживающих слоев (инверсии или изотермии). Сущность влияния сдвига ветра на поведение ВС состоит в том, что резкое изменение характера движения воздушных масс относительно ВС индуцирует неустановившееся движение, при котором нарушается равновесие подъемной силы и составляющей веса. Путевая скорость при этом вследствие инерции ВС временно остается неизменной, в то время как истинная скорость изменяется практически мгновенно, что, в свою очередь, вызывает соответствующее изменение подъемной силы, пропорциональной квадрату скорости. Следствием этого являются эволюции, выражающиеся в отклонении ВС от опорной (расчетной) траектории. Величина и направление таких отклонений зависят от интенсивности и направления сдвига ветра по отношению к скорости полета ВС. Если, например, заход на посадку выполняется в условиях положительного сдвига встречного ветра, то по мере предпосадочного снижения ВС пересекает слои воздуха с уменьшающейся по отношению к направлению полета скоростью ветра. При этом истинная скорость будет падать, что при условии невмешательства пилота в управление ВС приведет к приземлению его до ВПП. В случае захода на посадку в зоне отрицательного вертикального сдвига ветра фактическая траектория полета располагается выше расчетной, что может привести к позднему приземлению и выкатыванию ВС за пределы ВПП. Наличие нисходящего потока вызывает опускание, а восходящего - подъем ВС в отличие от турбулентности, вызывающей «болтанку» при сохранении заданной средней траектории полета. Горизонтальные сдвиги ветра действуют на полет ВС аналогично вертикальным; они либо увеличивают, либо уменьшают истинную скорость полета и соответствующим образом трансформируют траекторию ВС. Вертикальные и горизонтальные сдвиги ветра, а также вертикальные потоки в нижних сдоях атмосферы в зависимости от метеорологических условий могут встречаться (и действовать на ВС) в различных сочетаниях. Наиболее опасными являются случаи, когда воздействия нескольких факторов направлены в одну сторону, например, при сочетании нисходящего потока и резкого ослабления встречного ветра. Значительные трудности в управлении ВС возникают при резкой смене характера сдвига ветра. Так, увеличение скорости встречного ветра может смениться резким ее уменьшением (или даже попутным ветром), восходящий поток - нисходящим и т.п. Неудачное сочетание запаздывания действий пилота по парированию сдвига с изменением характера влияния сдвига на ВС может привести к значительному суммарному отклонению траектории ВС от расчетной. Сильные сдвиги особенно опасны, когда они встречаются в условиях ухудшенной видимости, низкой облачности, при осадках и в темное время суток. Наиболее опасным фактором, усугубляющим неблагоприятное воздействие сдвига ветра на ВС, является ливневый дождь, который очень часто сопровождает зоны сдвигов. Попадание ВС в зону сдвига ветра, как правило, сопровождается следующими отклонениями параметров полета от расчетных: отклонение от заданной траектории полета (глиссады или траектории начального нaбора); отклонение приборной скорости от расчетной; увеличение разности между приборной и путевой скоростями; изменение вертикальной скорости по сравнению с расчетной. В реальных условиях экипаж, как правило, не имеет достоверной и своевременной информации о величине и пространственном расположении зоны сдвига ветра. В связи с этим даже слабый или умеренный сдвиг ветра может создать значительные трудности для пилотирования и безопасного завершения взлета или посадки. Распространенной рекомендацией экипажам ВС, выполняющим заход на посадку в условиях сдвига ветра, является заблаговременное увеличение скорости полета для парирования воздействия сдвига. Такая рекомендация приемлема для случаев посадки с отрицательным градиентом встречного ветра. При этом, если позволяет длина ВПП, перед входом в зону сдвига ветра следует иметь запас скорости, равный предполагаемой величине сдвига. Так, для самолета Ан-24 увеличение скорости планирования перед входом в зону сдвига до величины, допустимой углом выпуска закрылков, позволяет парировать сдвиг ветра без изменения режима работы двигателей при интенсивности вертикального сдвига до сильной. При большей интенсивности сдвига, чтобы компенсировать уменьшение скорости, рекомендуется увеличить режим работы двигателей. При заходе на посадку и наличии положительного градиента встречного ветра для сохранения расчетной скорости планирования самолет должен иметь ускорение, равное производной от скорости ветра по времени. Потребное увеличение тяги двигателей ΔР может быть определено по формуле ΔР = mпосdWx/dt относительное увеличение тяговооруженности будет ΔР/(mпосg) = Vy /g (dWx/dH) где Wx - горизонтальная составляющая скорости ветра, Vy - вертикальная скорость снижения, dWx/dH -величина вертикального сдвига ветра. Для реальных значений вертикальных скоростей снижения современных самолетов при очень сильном сдвиге ветра потребное увеличение тяговооруженности составляет ≈ 0,1. Таким образом, для парирования сдвига ветра тягу двигателей следует изменять на величину, зависящую от интенсивности сдвига. Большое значение при парировании сдвига ветра имеет своевременность вмешательства пилота в управление ВС. С увеличением времени запаздывания вмешательства пилота в управление при сдвиге ветра возрастает потребное увеличение тяги двигателей и потребное отклонение руля высоты для возвращения самолета на расчетную траекторию. Скорость нарастания тяги двигателя, как известно, определяется его приемистостью. Анализ авиационных происшествий, произошедших по причине попадания в сдвиг ветра, показывает, что при небольшом запаздывании вмешательства пилота в управление ВС требуется незначительное изменение режима работы силовой установки, и приемистость мало влияет на характер пилотирования и траекторию ВС. Резервное время, имеющееся у пилота на распознавание влияния сдвига ветра, принятие решения и выработку управляющих воздействий по увеличению режима работы двигателей, должно быть не более 2 с. При большом запаздывании (более 10 с) необходимо существенно изменить тягу, и приемистость двигателя будет значительно влиять на характер пилотирования и траекторию ВС. Время выхода двигателя на повышенный режим эквивалентно дополнительному запаздыванию реакции пилота. Это дополнительное запаздывание может быть принято равным половине времени выхода двигателя на повышенный режим. Таким образом, для обеспечения безопасной посадки ВС при наличии сдвига ветра следует уменьшить время реакции пилота на воздействие сдвига. Это может быть обеспечено, если пилоту будет предоставлена своевременная и достоверная информация о величине и направлении сдвига. На взлете, как правило, нет необходимости выдерживать определенную траекторию. На этом этапе полета важно обеспечить требуемые значения градиента начального набора высоты и скорости полета. Если взлет производится на взлетном режиме работы двигателей, то возможностей увеличения режима, естественно, нет и обеспечить безопасность взлета в условиях сдвига ветра можно только посредством соответствующего управления самолетом в продольном канале. В связи с этим значительно возрастает ценность достоверной информации о возможных величине и направлении сдвига ветра, которую экипаж должен иметь прежде, чем будет принято решение о взлете в конкретных условиях данного аэродрома. Основной величиной, определяющей безопасность взлета, является градиент начального набора высоты. В крейсерской конфигурации он значительно выше, чем во взлетной. При взлете в условиях сдвига ветра необходимо, по возможности, как можно быстрее перейти от взлетной конфигурации к крейсерской, для чего произвести уборку механизации в несколько этапов. При этом высвобождается часть тяги на увеличение скорости, в результате чего самолет приобретает дополнительные возможности по парированию сдвига ветра. Наиболее сложная ситуация возникает при взлете в условиях отрицательного сдвига встречного ветра, что, как правило, приводит к внезапной потере скорости и резкому снижению самолета. Особенно опасна такая ситуация в момент уборки закрылков, когда ВС из-за потери скорости может выйти на большие углы атаки. Таким образом, при наличии информации о сдвиге ветра необходимо оценить возможности самолета по парированию воздействия сдвига и принять решение о выполнении взлета или его задержке. Использование автоматического режима управления ВС при заходе на посадку, как правило, позволяет успешно парировать воздействие сдвига ветра, однако при высокой интенсивности сдвига и особенно при знакопеременных его воздействиях, автоматический режим может не обеспечить необходимой безопасности посадки. Это связано с тем, что эксплуатирующиеся в настоящее время автоматы тяги не всегда достаточно эффективно реагируют на изменение скорости в условиях сдвига ветра. Следовательно, во всех случаях попадания в зону сдвига ветра экипаж должен быть готов к немедленному переходу на ручное управление. Рекомендации экипажам по пилотированию при заходе на посадку в условиях сдвига ветра сводятся в настоящее время к следующему: 1. Наличие сдвига ветра может быть определено путем сравнения скоростей ветра на высоте 100 м и у земли. Если разность этих скоростей менее 6 м/с, то сдвиг можно не учитывать. 2. При большем, чем 6 м/с на 100 м положительном сдвиге ветра необходимо увеличить скорость полета на 10-20 км/ч соответствующим увеличением режима работы двигателей. Если информация о ветре на высоте 100 м отсутствует, то признаком сдвига ветра может быть тенденция к уменьшению приборной скорости при установившемся движении самолета по глиссаде. При этом опасность сдвига оценивается не только разностью путевой и приборной скоростей, но и интенсивностью ее изменения. Методы обнаружения сдвига ветра. Одним из наиболее действенных направлений повышения эффективности летной эксплуатации в условиях сдвига ветра является развитие средств и методов его обнаружения. Эти методы можно разделить на две группы: наземные и бортовые. К последним следует отнести также информацию о наличии и характере сдвига ветра, получаемую от экипажей ВС. По установленному порядку все экипажи ВС ГА должны немедленно сообщать диспетчеру службы движения (старта, круга, посадки), а он немедленно передавать на АМСГ сведения о сдвиге ветра на малых высотах, если во время выполнения соответствующих маневров был обнаружен сдвиг ветра, влияющий на пилотирование ВС. Если ВС оборудовано системой, позволяющей определить скорость и направление ветра, то следует сообщить их значения, указав границы высот слоя от земной поверхности, в котором обнаружен сдвиг ветра. Диспетчер службы движения должен немедленно передать эти сведения экипажам других ВС, находящихся в районе аэродрома. К наземным методам обнаружения и регистрации сдвига ветра относятся шаропилотные исследования, получение данных с помощью радиозондирования, установка стационарных приборов на высотных сооружениях, расположение ветроизмерительной аппаратуры у поверхности земли вблизи аэродрома, методы дистанционного зондирования атмосферы. Шар-пилот позволяет обнаружить только вертикальный сдвиг ветра. С его помощью можно лишь оценивать сдвиги ветра между серединами измерительных слоев, поэтому шаропилотные данные пригодны, в основном, для общестатистических оценок по слоям толщиной 100 м и более. Оперативное обнаружение сдвигов ветра с помощью шара-пилота для слоев менее 50 м затруднительно, да и погрешность измерения распределения ветра тем больше, чем меньше толщина слоя. Кроме того, в случаях изменения характера сдвига ветра необходимы его измерения через короткие интервалы времени (5-10 мин), что на практике вызывает значительные трудности. Однако при формировании сильных вертикальных сдвигов ветра в слое температурной инверсии шаропилотные данные будут достоверными в течение довольно длительного времени (в пределах 1 ч). При использовании данных радиозондирования следует учитывать, что радиозонд поднимается со скоростью, исключающей возможность оценки вертикального сдвига ветра в тонких слоях. В соответствии с существующими требованиями на аэродромах должны быть организованы измерения ветра с помощью датчиков, установленных на высотных вооружениях: осветительных или радиомачтах, башнях, трубах, зданиях аэропорта. Этот метод измерения распределения ветра по высоте наиболее надежен и точен. Недостатком его является удаленность высотных сооружений от ВПП и, следовательно, невозможность перенесения результатов измерений распределения ветра по высотам непосредственно на область, внутри которой знание характеристик сдвига ветра необходимо. В последние годы получили развитие наземные системы обнаружения сдвига ветра, основанные на дистанционном сборе данных с сети ветроизмерительных приборов, которые установлены на летном поле и вблизи него, с выводом информации на единый пульт и автоматической выработкой сигнала о появлении сильных сдвигов ветра. Датчиками в подобных системах являются анемометры и измерители давления, расположенные в центре аэродрома и на его периферии, как правило, по кругу радиусом около 3 км. Расстояние между пунктами, расположенными по кругу, выбирается в соответствии с ветровым режимом, рельефом местности, коммуникационными ограничениями и расположением аэропорта. Блоки с датчиками устанавливаются на высоте 6—30 м. Данные о ветре со всех периферийных пунктов непрерывно отображаются на командно-диспетчерском пункте. Система допускает подключение других внешних метеоисточников датчиков для регистрации и передачи дополнительных данных. Перспективными методами обнаружения сдвигов ветра являются методы дистанционного зондирования атмосферы для определения поля скоростей ветра в районе аэродрома. Они основаны на доплеровском эффекте отражения луча, сканирующего пространство на удалении от сотен метров до километра и более. Зондирование может быть звуковым (сонар, содар), радиоакустическим, лазерным (лидар) или радиолокационным. Одним из эффективных направлений решения проблемы сдвига ветра является создание бортового оборудования, предназначенного для своевременного обнаружения начинающегося ухудшения аэродинамических характеристик из-за попадания в зону сдвига ветра. Основное требование к бортовым системам обнаружения сдвига ветра заключается в их автономности, то есть использовании только тех датчиков, которые имеются на борту ВС. Бортовая система должна фиксировать ухудшение летно-технических (аэродинамических) характеристик ВС, вызванное влиянием сдвига ветра, и своевременно давать экипажу соответствующую информацию (световую, звуковую, вербальную). Основные соотношения, позволяющие обнаружить сдвиг ветра, а также определить потребное изменение тяги двигателей, могут быть получены из уравнений динамики полета. Выражение для тяги, потребной для полета в условиях сдвига ветра, имеет вид: P/mg = 1/k +β – α + 1/g( dWx/dt) + 1/g(Wyd/dt) где k - аэродинамическое качество, β - угол тангажа, α - угол атаки, Wx и Wy - составляющие вектора скорости по продольной и боковой осям. Формула показывает, что ветровые возмущения в основном влияют на потребную тягу; поэтому представляется целесообразным определять потребную тягу по имеющейся на борту информации, чтобы вычисленные значения тяги можно было использовать для формирования соответствующей информации экипажу и выработки управляющих сигналов для автоматической системы управления. Существующие бортовые средства позволяют непрерывно измерять углы тангажа и атаки, а каждому углу атаки соответствует определенное значение аэродинамического качества, поэтому для определения потребной тяги надо измерить ускорение ВС по продольной dWx/dt и боковой Wyd/dt осям. Изменение ускорений может быть осуществлено с помощью соответствующих акселерометров, установленных в центре масс ВС. Основным недостатком определения потребной тяги только по бортовым данным является то, что значение тяги вычисляется только после попадания самолета в условия ветровых возмущений. Это неизбежно приводит к запаздыванию в установлении необходимого режима работы двигателей. Одним из способов обнаружения сдвига ветра на борту ВС является сравнение путевой и воздушной скоростей. В системах такого рода используется радиолокационный сигнал с ограниченной длительностью импульса, посылаемый в направлении поверхности земли. Отраженный сигнал принимается двумя антеннами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга. Вследствие этого принимаемые антеннами сигналы имеют временной сдвиг, зависящий от известного расстояния между антеннами и путевой скорости, которая вычисляется имеющейся бортовой системой инерциальной навигации. В настоящее время разработана система обнаружения сдвига ветра, индикатор которой совмещен со стрелкой вариометра. Дополнительная стрелка красного цвета при отсутствии сдвига ветра не видна. При попадании ВС в зону сдвига ветра дополнительная стрелка показывает, на какую величину пилоту следует увеличить или уменьшить вертикальную скорость. Бортовые системы обнаружения сдвига ветра могут иметь и отдельный индикатор. Параметры сдвига ветра определяются по данным измерений воздушной скорости и соответствующего акселерометра. Индикатор представляет собой стрелку, перемещающуюся влево и вправо от нулевого положения и показывающую величину и направление изменения положения самолета в пространстве. В последнее время получили развитие бортовые системы дистанционного обнаружения сдвига ветра. Принцип работы системы состоит в дистанционном радиометрическом наблюдении инфракрасной части молекулярного спектра углекислого газа для обнаружения на больших удалениях холодных плотных потоков или фронтов, связанных с явлением сдвига ветра в окрестности зон грозовой активности. Бортовые системы обнаружения сдвига ветра предназначены не заменять, а дополнять имеющиеся наземные системы. В то время как последние могут предсказывать наличие областей с признаками, характерными для сдвига ветра, бортовые системы обеспечивают непрерывный автоматизированный анализ летно-технических характеристик ВС на малых высотах. В случае встречи ВС с очень сильным сдвигом ветра бортовая система должна обеспечить экипаж оперативной и достоверной информацией, не доступной для него иным образом. Однако даже самые совершенные системы измерений сдвига ветра не смогут прогнозировать состояние поля скоростей ветра, в связи с чем сохраняется актуальность разработки зависимости сдвига ветра от метеорологических факторов и способов косвенной оценки сдвигов ветра. Основными направлениями исследований проблемы сдвига ветра в настоящее время являются следующие: - совершенствование средств и методов обнаружения и измерения сдвига ветра, а также создание оперативных информационных систем; - нормирование характеристик сдвигов ветра, совершенствование рекомендаций по пилотированию в условиях сдвига ветра; - совершенствование подготовки летного состава к действиям в случае попадания в зону сдвига ветра. 2.4. Обледенение ВС. Несмотря на прогресс авиационной техники и совершенствование противообледенительных устройств, обледенение продолжает оставаться одним из наиболее опасных метеорологических явлений, от которых в значительной степени зависит эффективность летной эксплуатации. Обледенению подвержены все типы ВС, Необходимым .условием обледенения является наличие в воздухе переохлажденных водяных капель и отрицательной температуры поверхности ВС. Диапазон температур, в пределах которого в облаках вместе могут находиться вода и лед, от 0 до минус 20°С; переохлажденная вода была обнаружена даже при температурах ниже минус 40°С и на высотах более 12000 м. Соприкасаясь с твердым телом (передними кромками крыла и оперения, носовой частью фюзеляжа, воздухозаборниками двигателей), переохлажденная вода мгновенно кристаллизуется, результатом чего является образование льда на указанных поверхностях. В имеющейся научной и учебной литературе достаточно подробно описаны физико-аэродинамические особенности льдообразования, приведены сведения о его видах и об интенсивности обледенения. Наиболее опасным является обледенение стабилизатора при заходе на посадку самолетов с высоко расположенным крылом и обычным стабилизатором, так как в этом, случае может возникнуть прогрессирующий пикирующий момент («клевок»). Безопасность летной эксплуатации в условиях, способствующих обледенению, может быть обеспечена высоким уровнем требований Норм летной годности к характеристикам ВС в условиях обледенения, соответствием летно-технических характеристик ВС этим требованиям, правильными рекомендациями экипажу, приводимыми в РЛЭ и самое главное, своевременным и безошибочным выполнением этих рекомендаций. Опыт летной эксплуатации свидетельствует, что до настоящего времени при полетах в условиях обледенения периодически возникают особые ситуации, связанные с ухудшением летно-технических характеристик ВС при их обледенении. Типичным примером нарушения экипажами, существующих рекомендаций является несвоевременное включение противооблединительных систем. У самолетов-низкопланов с высоко расположенным Т-образным стабилизатором обтекание последнего практически не зависит от обтекания крыла, поэтому на этих ВС обледенение стабилизатора опасности практически не представляет. У самолетов-высокопланов с низко расположенным стабилизатором обтекание его полностью определяется воздушным потоком, сошедшим с крыла, поэтому на этих ВС экипаж не должен допускать ни малейшей задержки с включением противообледенительной системы даже при потенциальной возможности обледенения. Ухудшение характеристик устойчивости и управляемости при образовании льда на горизонтальном оперении возможно в следующих случаях: - при не включении противообледенительной системы; - при несвоевременном включении противообледенительной системы; - при отказе противообледенительной системы; - при попадании ВС в такие условия, способствующие льдообразованию, в которых имеющаяся противообледенительная система неэффективна. Для оценки вероятности возникновения каждой из перечисленных ситуаций необходимо рассмотреть с позиций системного подхода целый ряд факторов: надежность и эффективность противообледенительной системы, умение экипажа управлять этой системой, степень технического совершенства ВС и соответствие его летно-технических характеристик требованиям Норм летной годности, вероятность попадания данного ВС в условия обледенения, полнота и правильность рекомендаций РЛЭ и др. Опыт летной эксплуатации показывает, что из перечисленных факторов не включение или позднее включение противообледенительной системы (перед входом в облачность, где вероятность обледенения возрастает), обусловленные человеческим фактором, встречается наиболее часто. При сильном обледенении противообледенительные средства могут оказаться неэффективными, поэтому по согласованию со службой движения экипаж должен изменить эшелон. В зимнее время, когда облачный слой с температурой минус 10 - минус 12°С располагается близко к земле, целесообразно увеличить высоту полета; летом следует ее уменьшить, если это возможно по условиям эшелонирования. Если при смене эшелона обледенение не прекратилось, необходимо вернуться на аэродром вылета или произвести посадку на запасном аэродроме. Обледенению могут быть подвержены не только передние кромки крыла и оперения. Обледенение воздухозаборников двигателей ввиду особенностей аэродинамики их обтекания может начаться раньше и развиваться интенсивнее, Это влечет за собой ухудшение входных характеристик потока в воздухозаборнике и может привести к попаданию осколков льда в компрессор. Обледенение приемников полного и статического давления искажает показания анероидно-мембранных приборов, что представляет собой серьезную опасность. Противообледенительные системы, применяемые на ВС, имеют различные принципы действия - использующие электрический или газовый нагрев и механические. В последние годы появились электромагнитоимпульсные и пневмоимпульсные противообледенительные системы. Первыми признаками обледенения в полете является уменьшение приборной скорости и нарастание льда на стеклоочистителях кабины экипажа. Обледенение возникает как в воздухе, так и при нахождении ВС на земле. Образование ледяных отложений на поверхности ВС во время его стоянки может привести к нарушению регулярности полетов и даже вызвать авиационные происшествия. Недооценка экипажами опасности наземного обледенения в сочетании с желанием обеспечить вылет по расписанию является одним из основных факторов, снижающих эффективность летной эксплуатации. Наземное обледенение отличается от обледенения в полете. В полете лед образуется на лобовых поверхностях ВС, а на земле обледенению подвержены вся верхняя часть крыла и оперения, поверхность фюзеляжа и, что особенно опасно, рулевые поверхности, узлы и подвески и т. п. Наземное обледенение может быть несимметричным: оно возникает на наветренных частях ВС. Опасность взлета на обледеневшем самолете заключается в ухудшении аэродинамических характеристик крыла и стабилизатора, а также а увеличении взлетной массы ВС. Экспериментальные данные показывают, что при покрытии всей верхней поверхности крыла инеем толщиной 0,5 мм, Су max уменьшается на 30%, а критический угол атаки - почти вдвое. Дополнительную опасность представляет снижение эффективности органов управления у обледеневшего самолета. Обледенение участков крыла, где расположены элероны, и самих элеронов может привести к резкому ухудшению поперечной управляемости; образование льда в узлах подвески - к ограничению отклонения рулевых поверхностей и механизации ВС. При взлете в условиях наземного обледенения возможен отказ двигателей из-за образования льда на входных кромках воздухозаборника и на лопатках компрессора, не имеющих защиты от льда. Это может привести к ухудшению тяговых характеристик, к неустойчивой работе двигателя, к возникновению недопустимых вибраций и к разрушению двигателя, что чаще всего, имеет место при переходе на взлетный режим. Единственным методом защиты от льдообразования на земле, получившим распространение в отечественной и зарубежной практике, является распыление по поверхности ВС противообледенительной жидкости, которая одновременно с удалением льда образует защитную пленку, препятствуя повторному обледенению. Контроль за состоянием поверхности ВС должен производиться вплоть до исполнительного старта. 2.5. Полет в условиях разрядов атмосферного электричества. При полетах в зоне грозовой деятельности на ВС могут оказывать воздействие разряды атмосферного электричества, что непосредственно влияет на эффективность летной эксплуатации и в ряде случаев приводит к возникновению особых ситуаций. Молнии возникают между частями облаков или между облаком и землей, а электростатические разряды - между облаком и самолетом, который заряжается статическим электричеством от частей облаков, осадков и заряженных частиц, уносимых реактивными струями двигателей, а разряжается из-за проводимости атмосферы и струй выхлопного газа, срыва капель с поверхностей самолета, а также через стекатели и другие заостренные его части. Для возникновения электрических разрядов необходимо, чтобы в облаке существовало неоднородное электрическое поле. Если его напряженность меньше некоторого критического значения, то разряда между частицами облака не происходит. Самолет имеет собственный электрический заряд, поэтому при его перемещении в облаке напряженность может превысить критическое значение, следствием чего будет электрический разряд в самолет. Состояния облачности во время полетов можно разделить на две категории: электрически неактивные (негрозовые) с малой вероятностью электрического разряда в самолет и электрически активные (грозовые), в которых эта вероятность весьма велика. В кучево-дождевых облаках малой активности молнии, как правило, не возникают, однако если вблизи такого облака окажется самолет с большим электрическим зарядом, то он вызовет разряд на себя, то есть разряд провоцируется самим самолетом. Наиболее вероятные условия для электрических разрядов в негрозовой облачности существуют в тех ее местах, где температура воздуха близка к 0°С. Скоростные реактивные самолеты заряжаются интенсивнее, чем малоскоростные. Наибольшие по величине электрические заряды образуются на самолетах при полетах в кучево-дождевых, мощно-кучевых, высокослоистых и слоисто-дождевых облаках. Выполнение полетов ВС в грозовой зоне строго регламентировано. Экипажам категорически запрещено преднамеренно входить в мощно-кучевую и кучево-дождевую облачность; однако избежать поражения ВС разрядом удается не всегда, так как молнии могут поражать и вне таких зон, когда экипаж не видит заблаговременно признаков высокой электризации атмосферы по маршруту. Поэтому, принимая решение на вылет, командир ВС должен учитывать характер гроз (внутримассовые, фронтальные), расположение и перемещение грозовых (ливневых) очагов, маршруты обхода. При подходе к грозовой зоне командир ВС должен оценить возможность продолжения полета и принять решение об обходе опасной зоны или о полете на запасной аэродром. Вероятность поражения ВС молнией зависит от субъективных и объективных факторов. К объективным факторам относится, прежде всего, состояние воздушной среды, то есть вероятность возникновения гроз. Но если гроз нет, что имеет место в высоких широтах в холодное время года, то и поражений ВС электрическими разрядами не будет. Если гроз много - вероятность значительно повышается. К субъективным факторам относятся: полнота информации о грозах, качество метеообеспечения, прогнозирование гроз, надежность штормовых предупреждений, оперативность доведения штормовой информации до летного и диспетчерского состава. Большое значение имеет качество пилотирования. Вероятность поражения ВС электрическим зарядом зависит от высоты полета. На воздушных линиях малой и средней протяженности вероятность оценивается величиной 0,4-0,5, на трассах большой протяженности, где эшелоны находятся в верхней тропосфере, вероятность поражения уменьшается до (0,1-0,2) )∙103. Максимальное количество поражений ВС электрическими разрядами происходит при полетах в диапазоне высот от 1500 до 3000 м (рис. 2.3.). Более 90% ВС поражаются разрядам в районе аэродрома на этапах набора высоты или снижения. Вероятность поражения повышается при наличии заостренных элементов конструкции.  Рис.2.3. Влияние высоты на разряды атмосферного электричества (цифры соответствуют относительному числу случаев). Говоря об электрическом взаимодействии между ВС и атмосферой, следует отметить, в ряде случаев разряд может идти не из облака в самолет, а от него в окружающее пространство. Это происходит, когда на поверхности ВС скапливается большой заряд статического электричества (потенциал самолета может превышать 106 В) и он перемещается к негрозовой облачности. Избыток заряда ВС в этом случае имитируется в пространство с помощью разрядников расположенных в хвостовой части и на концах крыльев, а также с продуктами сгорания топлива. Поражение электрическим разрядом ВС опасно как для его конструкции, так и для экипажа и пассажиров. Разряд оказывает на ВС индукционное, тепловое и механическое воздействия. Индукционное воздействие обусловлено индукцией потенциала в электрических цепях ВС, находящихся вблизи разряда. Вследствие воздействия разрядов более 50% повреждений и отказов приходится на авиационное и радиоэлектронное оборудование. К ним относятся отказы УКВ-радиостанций, системы «КУРС-МП», радиолокатора, радиокомпаса из-за пробоя кабелей антенно-фидерных систем, нарушения изоляции монтажных проводов, выгорания штепсельных разъемов, повреждения входных контуров и т.д. Тепловое воздействие проявляется в виде оплавления металла в местах удара разряда, оплавления и прожога диэлектрических обтекателей антенн и радиолокатора, оплавления заклепок и элементов соединений по пути тока разряда, оплавления задних кромок рулей, элеронов, триммеров, выступающих датчиков и других элементов конструкции, а также расплавление обшивки в местах выхода тока. Искровой пробой внутри топливных баков или чрезмерный перегрев их стенок может вызвать воспламенение, топливовоздушной смеси. В табл. 2.1. представлены данные, о повреждениях, обтекателей радиолокационных станций при воздействии электрических разрядов на самолеты по материалам ГосНИИ ГА за период 1973-1983 гг. В последней графе таблицы в числителях укачано количество повреждений обтекателей, на которых установлены молнизащитные шины, а в знаменателях - без них. Естественно, что установка таких шин существенно снижает количество повреждений. Механические факторы электрических разрядов обусловлены тепловым и магнитным воздействиями в местах входа и выхода молнии, снижающими прочность и деформирующими материалы. За счет набегающего потока поврежденные элементы могут, еще больше деформироваться, а прожоги в обшивке фюзеляжа и крыла увеличиваться. Помимо перечисленных, воздействия атмосферного электрического разряда на ВС могут привести к повреждению бортовых ЭВМ из-за стирания в блоке памяти вследствие высокочастотного внутреннего магнитного поля, к заклиниванию шарниров и подшипников в результате сваривания материалов, к остановке (помпажу) двигателей из-за срыва пламени в результате потока воздуха в компрессоре, вызванного ударной волной молнии. Таблица 2.3. Повреждения обтекателей радиолокационных станций самолетов при воздействии электрических разрядов.
Основными признаками сильной электризации самолета и увеличения возможности разряда являются: шумовой фон с треском при радиообмене, беспорядочные перемещения стрелок радиокомпасов, появление свечения на консольных частях самолета и лобовых стеклах кабины в ночное время. Для снижения опасности разряда следует использовать электростатические разрядники, разместив их в наиболее подверженных формированию заряда местах. С помощью разрядников заряд стекает в атмосферу. Анализ авиационных происшествий и их предпосылок, связанных с поражениями ВС разрядами атмосферного электричества, показывает, что основными их причинами являются следующие: - по метеообеспечению - отсутствие в аэропортах метеорологических радиолокаторов или грозопеленгаторов, несовершенство технологии использования данных метеолокаторов, отсутствие обязательной устной метеоконсультации экипажей об опасных метеоявлениях; - по службе УВД - разрешение на полеты при наличии грозовой деятельности по маршруту, неудовлетворительное руководство экипажем при обходе и выходе из зон грозовой деятельности в районе аэродрома; - по летному составу - невыполнение экипажами требований руководящих документов в части регламентирования полетов в сложных метеоусловиях. 2.6. Влияние состояния ВПП на безопасность полетов. Состояние поверхности ВПП является одним из важнейших факторов, влияющих на безопасность и экономичность полетов. Наличие на ВПП снега, льда, слякоти или слоя воды создает неблагоприятные условия для взлетов и посадок. При разбеге в таких условиях уменьшается ускорение самолета из-за увеличения сопротивления движению колес. На посадке наличие воды, слякоти или льда на поверхности ВПП приводит к резкому уменьшению сцепления колес шасси с покрытием ВПП, что вызывает увеличение длины пробега и ухудшение характеристик путевой устойчивости и управляемости. Это еще более усугубляется при наличии бокового ветра, стремящегося развернуть самолет и сместить его с оси ВПП. Брызги воды или слякоти от колес передней и основных опор могут вызывать повреждения различных элементов конструкции ВС, а также привести к отказу двигателей из-за попадания в воздухозаборники значительного количества воды, слякоти, грязи, кусков льда и т.п. Сопротивление движению самолета по ВПП, покрытой водой или слякотью, Qw может быть определено по формуле  ,где ρw- плотность воды или слякоти, V - путевая скорость самолета, d - глубина слоя воды или слякоти, b - ширина протектора колеса в плоскости, проходящей по поверхности слякоти, cxw - коэффициент сопротивления качению колес в жидком слое. Толщина слоя воды или слякоти оказывает определяющее влияние на ускорение самолета на разбеге. На рис. 2.4 приведены зависимости относительного уменьшения ускорения на разбеге от скорости движения самолета Ту-154 при различной глубине жидкого слоя на ВПП. Видно, что при толщине слоя 5 см самолет вообще может не взлететь, так как ускорение снижается практически до нуля. На рис. 2.5 приведена зависимость относительного увеличения (прироста) длины разбега Lp от толщины слоя слякоти для самолета Ту-154. На разбеге по ВПП, покрытой жидким слоем, к гидродинамическому сопротивлению колес добавляется сопротивление из-за ударов, брызг, слякоти, воды об элементы конструкции самолета, причем эта дополнительная сила может быть весьма значительной. Силу сопротивления движению по слякоти можно считать пропорциональной квадрату путевой скорости до момента достижения скорости глиссирования, когда гидравлическая подъемная сила Yгидр, действующая на колесо со стороны жидкости (рис. 2.6), становится равной массе самолета, и он теряет контакт с твердой поверхностью ВПП. Изменение взлетных характеристик самолета при разбеге по ВПП, покрытой слякотью, зависит от тяговооруженности, скорости начала глиссирования и ее соотношения со скоростью отрыва, от толщины и плотности жидкого слоя.  Рис. 2.4. Зависимость ускорения при разбеге от скорости движения самолёта при различной толщине слоя слякоти.  Рис.2.5. Зависимость увеличения длины разбега от толщины слоя воды.  Рис.2.6. Возникновение гидродинамической подъёмной силы.  Рис.2.7. Влияние тяговооружённости на увеличение длины разбега. Максимальное значение силы сопротивления движению самолёта достигается при скорости начала глиссирования Vгл. На рис.2.8 показано изменение длины разбега самолёта в зависимости от отношения скорости начала глиссирования Vгл к скорости отрыва Vотр. Скорость начала глиссирования, соответствующая давлению в шинах колёс, ограничивает возможность безопасной эксплуатации самолётов при наличии значительного слоя слякоти на ВПП. Приближённо можно определить длину разбега в зависимости от толщины слоя снега на ВПП. При взлёте с заснеженной ВПП можно рекомендовать подъём передней стойки шасси несколько раньше, чем на чистой ВПП, во избежание излишнего «увязания» переднего колеса.  Рис.2.8. Зависимость относительной длины разбега от относительной скорости глиссирования.  Рис.2.9. Зависимость длины разбега от относительной плотности слякоти. Таблица 2.4. Зависимость длины разбега при взлёте от толщины слоя снега на ВПП.
Слой воды или слякоти на ВПП при посадке самолёта представляет собой гораздо большую опасность, чем при взлёте, так как контакт колёс с поверхностью ВПП может почти или полностью отсутствовать. В этих условиях даже небольшой боковой ветер может привести к выкатыванию самолёта за боковую полосу безопасности. Взаимодействие колёс опоры с поверхностью ВПП на пробеге определяется коэффициентом сцепления: μсц =Fсц / N , где Fсц – сила сцепления N – сила нормального давления Коэффициент сцепления зависит от многих факторов: состояния поверхности ВПП, структуры её покрытия, качества резины шин, состояния рисунка протектора, давления в шинах, скорости, при которой применяется торможение, числа торможений и т.д. При применении тормозов тормозной момент передаётся колёсам, которые замедляют своё вращение. Интенсивность торможения можно определить величиной относительного скольжения колёса:  ,где ω и ωв – угловые скорости колеса при отсутствии и наличии торможения соответственно. На рис.2.10 приведена зависимость коэффициента сцепления от скольжения колеса, которая показывает, что в начале применения тормозов коэффициент сцепления резко возрастает и достигает максимального значения при S=0,125. При дальнейшем увеличении тормозного момента сцепление уменьшается. Скольжение колеса от начала торможения до создания максимального сцепления возникает в основном вследствие вытяжки материала протектора в плоскости контакта его с ВПП. При дальнейшем увеличении тормозного момента сцепление протектора с покрытием ВПП уменьшается, что приводит к прогрессивно увеличивающемуся скольжению вплоть до момента, когда происходит полное блокирование колеса и возникает «юз». Таким образом, минимальную при прочих равных условиях длину пробега можно получить путём рационального использования тормозов, что обеспечивает максимальное сцепление во время всего пробега. Более интенсивное торможение не только не сокращает пробег, но из-за значительного скольжения приводит к сильному износу протектора. Оптимальные условия торможения обеспечивает автомат торможения, который уменьшает давление в тормозной системе пропорционально снижению угловой скорости вращения колеса.  Рис. 2.10. Зависимость коэффициента сцепления от скольжения колёс. Наличие на ВПП осадков, слякоти или льда приводит к значительному уменьшению коэффициента сцепления (рис.2.11) Величина скорости движения самолёта при торможении на сухой, заснеженной или обледеневшей ВПП оказывает на коэффициент сцепления слабое влияние, однако при пробеге по мокрой или покрытой жидкой грязью ВПП скорость оказывает на коэффициент сцепления значительное влияние. Диапазон изменения значений коэффициента сцепления очень велик от 0,01 до более чем 0,8. Это изменение связано, главным образом, с изменением толщины слоя жидкости на отдельных участках ВПП. Малые значения μсц обусловлены тем, что между поверхностью протектора и ВПП образуется слой воды и непосредственный контакт с ВПП частично или полностью нарушается. При этом влияние скорости движения самолёта на максимальное значение коэффициента сцепления можно объяснить следующим образом. Протектор выдавливает воду из-под себя главным образом в бок. Процесс протекает с запаздыванием вследствие инерционности и вязкости воды. С ростом скорости качения колеса увеличивается его путь, проходимый за время, в течение которого происходит «выдавливание» воды, поэтому она попадает в более удалённые участки площади контакта протектора с ВПП. В результате уменьшается часть площади, находящейся в непосредственном соприкосновении с твёрдой поверхностью, и коэффициент сцепления соответственно уменьшается. При некотором значении скорости качения уже вся площадь контакта соприкасается с водой, при этом возникает лишь очень малая тормозная сила, определяемая в основном сопротивлением воды. Таким образом, при заданной толщине жидкого слоя на одной и той же ВПП длина участка соприкосновения протектора с водой пропорциональна скорости движения самолета и ширине зоны контакта и обратно пропорциональна величине √рш , где рш - давление в шинах колес. Коэффициент сцепления на мокрой ВПП уменьшается с увеличением скорости самолета, с увеличением отношения ширины контактной площади к ее длине, то есть с увеличением давления в шинах. Снижение коэффициента сцепления при полностью блокированных колесах на сухой ВПП объясняется нагревом шин под действием сил трения, что может привести к разрушению протектора. При блокировании колеса на мокрой ВПП коэффициент сцепления при большой скорости движения близок к нулю. С уменьшением скорости самолета коэффициент сцепления увеличивается. Малые значения μсц при полном блокировании колеса, особенно на большой скорости, можно объяснить наличием воды в месте контакта, с уменьшением скорости влияние воды на μсц снижается.  Рис.2.11. Влияние состояния ВПП на коэффициент сцепления. Зависимость μсц (S) при пробеге по ВПП, покрытой снегом (рис. 2.12) не имеет ярко выраженного максимума, характерного для сухой, мокрой или обледеневшей ВПП (рис. 2.11). Значение относительного скольжения, при котором μсц достигает максимума, зависит от толщины снежного покрова и изменяется в пределах от 0,03 до 0,23.  Рис. 2.12. Зависимость коэффициента μсц для ВПП, покрытой снегом, от величины относительного скольжения колес S. При посадке на обледеневшую иди мокрую ВПП основная задача, стоящая перед экипажем, не допустить выкатывания самолета за боковую полосу безопасности при наличии бокового ветра. Основными причинами выкатывания являются ошибки в пилотировании в сложных метеоусловиях. Этот вывод подтверждается статистическими данными, которые свидетельствуют о том, что частота выкатываний при посадке ночью в несколько раз выше, чем днем в простых метеоусловиях. К другим причинам, способствующим выкатыванию, следует отнести включение реверсивного устройства боковых двигателей, способ управления передними колесами, диапазон углов их отклонения, характеристика демпфера рыскания, скорость начала торможения, особенности пилотирования после касания и т. д. В практике летной эксплуатации бывают случаи, когда посадки в примерно одинаковых условиях на скользкой ВПП приводят к существенно разным исходам. Причина выкатывания самолета за пределы ВПП при наличии бокового ветра заключается в следующем. Самолет касается ВПП с некоторым углом упреждения для парирования бокового сноса. В момент касания руль направления, находящийся до этого в нейтральном положении, резко отклоняется пилотом, чтобы ось самолета совпала с посадочным курсом. Возникшая угловая скорость рыскания должна парироваться обратным движением педалей, но к этому моменту руль направления теряет свою эффективность из-за попадания на него реверсивных струй от двигателя (включено реверсивное устройство). Таким образом, самолет продолжает отклоняться от оси ВПП, результатом чего является его выкатывание. На рис. 2.13 представлены расчетные траектории пробега самолета Ту-154 по обледеневшей ВПП (μсц = 3) при различных скоростях бокового ветра. Сравнение траекторий показывает, что при скорости бокового ветра, не превышающей 10 м/с, самолет удерживается на ВПП, хотя при включении реверсивного устройства наблюдается полный кратковременный расход педали. При скорости бокового ветра более 10 м/с с помощью руля направления можно не удержать самолет на ВПП.  Рис. 2.13. Влияние ветра на траекторию пробега самолета по обледеневшей ВПП. На рис. 2.14 изображены расчетные траектории пробега самолета Ту-154 по ВПП с различными значениями μсц и при боковом ветре 17 м/с. Сравнение траектории при пробеге по сухой ВПП (μсц = 0,7), влажной (μсц = 0,5) и скользкой (μсц = 0,3) показывает, что органы управления позволяют удержать самолет на сухой и влажной ВПП, хотя его отклонение от оси ВПП составляет до 8 м, а руль направления при пробеге по влажной ВПП временами выходит на упоры. На скользкой ВПП при сильном боковом ветре самолет удержать не удаётся. Критерием эффективности системы торможения колес на пробеге может быть максимальное значение коэффициента сцепления при определенном состоянии ВПП (рис.2.10).  Рис. 2.14. Влияние состояния ВПП на траекторию пробега самолета по обледеневшей ВПП. Состояние ВПП в настоящее время оценивается величиной коэффициента сцепления, который измеряется с помощью специальной тележки (например - АТТ-2) или десселерометра, установленного на автомобиле при торможении последнего на скорости 40 км/ч. Существующая методика определения фактического состояния ВПП имеет ряд недостатков, главным из которых является следующий. Механизмы взаимодействия колес автомобиля (тележки) и самолета с поверхностью ВПП при торможении существенно отличаются друг от друга. Эти отличия состоят в том, что торможение колес самолета осуществляется автоматом торможения, а колеса тележки тормозятся вручную. Кроме того, скорости движения самолета и автомобиля при торможении существенно отличаются, что особенно сильно сказывается при пробеге по влажной, мокрой, покрытой слякотью или обледеневшей полосе. Измерить коэффициент сцепления при пробеге самолёта по конкретной ВПП можно с помощью десселерометра, установленного в центре масс. Зависимость между коэффициентом сцепления, полученным с помощью тележки АТТ-2, и измеренным на реальном самолете, близка к линейной. На рис. 2.15 представлена эта зависимость для самолета ЯК-40. Она аппроксимируется соотношением: μсц ЯК-40 = 0,19 μсц АТТ + 0,125 которое показывает, что при наличии на ВПП осадков, слякоти или льда, то есть при низких значениях коэффициента сцеплении величины μсц ЯК-40 и μсц АТТ существенно отличаются друг от друга. Так, при μсц АТТ = 0,3 значение μсц ЯК-40 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Отдельные вопросы применения данного приказа уже освещались в научной литературе Дсч), помощника дежурного по стоянкам самолетов (вертолетов) части (Пдсч) и дежурного по стоянке самолетов (вертолетов) подразделения... |
 |
3. Принцип работы и особенности конструкции основных элементов Материалы промежуточной аттестации по дисциплине «Конструкция и эксплуатация авиационных двигателей магистральных воздушных судов»... |
|
Кафедра лэ и бп материалы для промежуточной аттестации по дисциплине... Материалы для промежуточной аттестации по дисциплине «Летная эксплуатация воздушных судов» для студентов заочной формы обучения для... |
|
Контрольные вопросы для проведения промежуточной аттестации Материалы для промежуточной аттестации по дисциплине «Конструкция и эксплуатация авиационных двигателей воздушных судов» для студентов... |
|
Контрольные вопросы и задания «Практическая аэродинамика» для студентов заочной формы обучения профиля подготовки 25. 03. 03 Летная эксплуатация гражданских воздушных... |
|
Книга рекомендована студентам и преподавателям высших учебных заведений... «Аэронавигация» и специальностям высшего профессионального образования 160501 «Эксплуатация воздушных судов и организация воздушного... |
|
Тишин Сергей Александрович г. Калуга, мбоу «Средняя общеобразовательная... В современной авиации существует много параметров, связанных с математикой. Это и размеры самолетов, высота, расстояние, скорость... |
|
Методические рекомендации по организации изучения самостоятельной... Программа, методические указания по изучению курса и задания к курсовой и контрольным работам для студентов профиля Летная эксплуатация... |
|
Минтранс) федеральное агенство воздушного транспорта (росавиация)... Рубцов Е. А., Шикавко О. М., Сушкевич Б. А. Радиооборудование воздушных судов и его летная эксплуатация: Учебное пособие / спб гу... |
|
Пилотной программе авиаперевозок в пфо срочно требуются летчики.... Еще три – в апреле, остальные – до конца года. Эксплуатация самолетов заточена под программу перевозок в Приволжском округе, которая... |
|
Ак «алроса» (пао) Главный инженер Удачнинского гока Эксплуатация в подземных горных выработках строящегося рудника «Удачный». Выработки имеют нефтегазопроявления, высокую обводненность,... |
|
В аэропортах и подразделениях гражданской авиации выполняет все виды... Подготавливает двигатели самолетов и вертолетов различных систем к демонтажу. Осуществляет комплектование и консервацию снятых двигателей.... |
|
Техническая поддержка масла, смазки и гидравлические жидкости Производственная... Настоящая производственная инструкция является руководством по применению жидкости fh-51 в качестве рабочего тела в гидроагрегатах... |
|
Конкурсная документация по проведению открытого конкурса по отбору... Акт о состоянии общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме, являющегося объектом конкурса |
|
Плохой английский или гильотина беспечности? Загребского центра управления воздушным движением (увд) слились вместе и исчезли, навсегда унеся 176 человеческих жизней. Произошло... |
|
Техническое задание на линию нанесения покрытий по методу термического... Оскоростного (hvof) и плазменного напыления порошков для получения коррозионностойких, износостойких, жаропрочных и жаростойких покрытий... |