Влияние вертикального порыва на сваливание

⇐ ПредыдущаяСтр 22 из 28Следующая ⇒

Когда самолёт попадает в восходящий поток, угол атаки крыла увеличивается. При неизменной скорости восходящего потока увеличение угла атаки будет тем больше, чем меньше скорость полёта. На малой скорости исходный угол атаки крыла велик и его дальнейшее увеличение из-за вертикального порыва может вызвать сваливание. Таким образом, при полёте в неспокойной атмосфере существует граница минимальной скорости, ниже которой скорость нельзя уменьшать из-за возможности попадания в сваливание.

Скорость преодоления турбулентности V_RA/M_RA (rough air speed)

В полёте при преодолении зоны турбулентности самолёт должен иметь скорость обеспечивающую защиту, как от сваливания, так и от чрезмерной перегрузки. Турбулентность описывается порывом ветра заданной скорости. При попадании в этот порыв скорость самолёта должна быть:

- достаточно большой, чтобы избежать сваливания и

- достаточно малой, чтобы не возникла опасная перегрузка.

При создании самолёта данные требования удовлетворяются расчётом скорости сваливания при заданном порыве и затем обеспечением достаточной прочности для выдерживания возникающей на этой скорости перегрузки.

Ключевой момент это выбор скорости порыва, поскольку она определяет возникающие нагрузки на конструкцию самолёта. А чем больше нагрузки, тем прочнее должны быть силовые элементы конструкции, тем тяжелее получится самолёт.

Скорость вертикального порыва, который самолёт должен выдержать на V_B, равна 20 м/с. Также регламентируются скорости вертикального порыва, которые должен выдержать самолёт на V_C и V_D. Это, соответственно 15 и 7, 6 м/с. Эти дополнительные требования выдвигаются, чтобы максимально защитить самолёт во всём диапазоне эксплуатационных скоростей. Обычная скорость крейсерского полёта близка к V_C, а на скорость близкую к V_D самолёт может попасть при возникновении проблем с управлением самолёта и т. п. (Например: http: //aviacom.ucoz.ru/publ/boeing_737/nedavnie_incidenty_s_boingom_737/rezkoe_krenenie_samoljota/8-1-0-58)

Поскольку при полёте в турбулентности лётчик должен уменьшить скорость, то вероятность неожиданного попадания в порыв на большой скорости невелика. Поэтому скорость расчётного порыва соответственно уменьшается.

Данные расчётные скорости вертикального порыва 20, 15 и 7, 6 м/с (66, 50 и 25 футов/с) были установлены в начале 40-х лет 20 столетия, как результат анализа записей полётных регистраторов. Этот анализ продолжается и в наши дни и подтверждает правильность установленных границ.

Расчет нагрузок, возникающих на большом самолёте при попадании в турбулентность, не ограничивается расчётом прироста угла атаки и возникающей при этом перегрузке. Также учитываются:

- динамические нагрузки, возникающие из-за упругости конструкции

- особенности нестационарного обтекания крыла

- возможность постепенного усиления порыва

- уменьшение разницы между скоростью нормального крейсерского полёта и V_MO на новейших модификациях самолётов

- статистическая вероятность попадания самолёта в зону сильной турбулентности

- ухудшение тормозных характеристик в крейсерской конфигурации.

Расчётные скорости V_B, V_C и V_D, как и расчётные скорости порывов, являются индикаторными скоростями. Треугольник скоростей, определяющий прирост угла атаки, построен на истинных скоростях (см. стр. 10).

Выбор скорости преодоления турбулентности должен соответствовать прочности конструкции самолёта. При этом должна быть обеспечена устойчивость и управляемость самолёта. Также в расчёт берётся способность самолёта своевременно снизить скорость от крейсерской до скорости преодоления турбулентности.

Типичный график скоростей, по которым выбирается V_RA/M_RA, по высоте полёта указан на рисунке ниже.

График нарисован для среднего веса.

Линия АВ соответствует скорости сваливания горизонтального полёта.

СЕ – скорости сваливания при попадании в восходящий поток 20 м/с. (20 м/с индикаторной скорости потока соответствуют 40м/с истинной скорости потока на высоте 12 км)

GHI – скорости V_MO/M_MO.

JKL – скорости V_DF/M_DF. (максимальная скорость/число М, продемонстрированные в испытаниях)

MN – скорости, соответствующие максимально-допустимой нагрузке на конструкцию, при попадании в порыв 20м/с.

RS – максимальная высота, на которой самолёт может испытать перегрузку 1, 5g не выходя на режим чрезмерной аэродинамической тряски.

На всех скоростях правее линии СЕ самолёт выдержит вертикальный порыв 20 м/с без сваливания и на всех скоростях левее линии MN самолёт выдержит такой порыв без ущерба для прочности конструкции. Поэтому линия ОР, соответствующая скорости преодоления турбулентности, лежит примерно посередине между этими линиями, обеспечивая одинаковую защиту, как от сваливания, так и от чрезмерной перегрузки.

Линия MN имеет необычную форму, потому что прочность различных частей самолёта становится критичной на разных высотах полёта. Фактически эта линия является левой границей семейства кривых, определяющих допустимую нагрузку на различные части самолёта.

Для удобства выбирают одну скорость V_RA не изменяющуюся по высоте, переходящую на больших высотах в M_RA. Поскольку болтанка имеет совершенно случайный характер, то скорость V_RA/M_RA обеспечивает равную защиту 50% - 50% от сваливания и от чрезмерной перегрузки.

При увеличении/уменьшении полётного веса границы СЕ и MN передвигаются. При увеличении веса – сближаются, при уменьшении – раздвигаются, но средняя линия, соответствующая V_RA/M_RA практически не движется. Поэтому вес самолёта не влияет на скорость преодоления турбулентности.

Вес самолёта влияет на границу RS. С увеличением веса максимальная высота, на которой самолёт выдержит прирост перегрузки 0, 5g, понижается. Чтобы обеспечить защиту тяжёлого самолёта при сильной болтанке следует уменьшить высоту.

⇐ Предыдущая 17 18 19 20 212223 24 25 26 Следующая ⇒