Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ влияния ливневых осадков на аэродинамические характеристики ВС
1.1. Вводные замечания и постановка задачи 9
1.2. Влияние осадков на массовые и геометрические характеристики ВС 10
1.3. Влияние видимости на эксплуатацию ВС в условиях интенсивных осадков 11
1.4. Глиссирование колес ВС при взлете и посадке 12
1.5. Влияние ливневых осадков на аэродинамические характеристики самолета
Выводы по главе 1 28
2 Методы оценки влияния ливневых осадков на аэродинамические характеристики
2.1. Вводные замечания 30
2.2. Теоретические оценки влияния ливневых осадков на эксплуатацию ВС
2.2.1. Количество движения дождевых капель 31
2.2.2. Влияние водяной пленки 33
2.2.3. Влияние шероховатости профиля
2.3. Методы оценки влияния ливневых осадков на аэродинамические характеристики 47 ВС
2.4. Аэродинамические характеристики модели, в условиях интенсивных осадков 49 Выводы по главе 2 54
3. Математическое моделирование движения самолета 56
3.1. Особенности модели самолета 56
3.2. Структурная схема математической модели движения самолета и ее анализ 58
3.3. Проверка точности и достоверности ММ движения самолета
3.3.1. Методы обобщенной проверки непротиворечивости ММ экспериментальным данным
3.3.2. Оценка точности и достоверности ММ по критериям устойчивости и управляемости самолета
3.3.3. Особенности математического моделирования движения ВС по ВПП
Выводы по главе 3 81
4 Решение прикладных задач в полете вс в усл0виях ливневых осадков, практические предложения и рекомендации
4.1. Обоснование расчетных случаев вычислительных экспериментов 83
4.1.1. Порядок оценки степени опасности особых ситуаций самолета Ил-96-300 83
4.1.2. Содержание перечня расчетных случаев 85
4.2. Доработка модели продольного движения Ту-154 в условиях ветровых возмущений и интенсивных осадков
4.2.1. Исследование продольного движения самолетов Ту-154, Ил-86 на взлете в условиях ветровых возмущений и интенсивных осадков
4.3. Исследование продольного движения самолета Ил-86 при уходе н второй круг
4.4. Доработка модели продольного движения Ил-86 в условиях ветровых ПО возмущений и интенсивных осадков
4.4.1. Анализ характеристик продольного движения самолета Ил-86 в условиях интенсивных осадков и ветровых возмущений по результатам ЛИ
4.5. Особенности пилотирования ВС в условиях ливневых осадков 134
4.6. Заход на посадку ВС в условиях интенсивных осадков
4.6.1. Исследование возможности захода на посадку и посадки тяжелого транспортного самолета с одним отказавшим двигателем в условиях тропического ливня
4.6.2. Заход на посадку, уход на второй круг и посадка с отказавшим двигателем при попадании в ливневые осадки
4.6.3. Заход на посадку с закрылками, заклиненными во-взлетной конфигурации, в условиях ливневых осадков
4.7. Рекомендации и предложения в руководящую документацию по летной 145
эксплуатации ВС
Выводы по главе 4 147
Заключение 150
Список использованных источников
- Влияние видимости на эксплуатацию ВС в условиях интенсивных осадков
- Количество движения дождевых капель
- Проверка точности и достоверности ММ движения самолета
- Доработка модели продольного движения Ту-154 в условиях ветровых возмущений и интенсивных осадков
Введение к работе
Актуальность темы. Анализ тенденции развития гражданской авиации (I Л і по всем мире показывает, что основной проблемой, неизменно стоящей в процессе сотдапия и эксплуатации авиационной технике (AT), является проблема постоянного повышения эффективности летной эксплуатации (ЛЭ) и одновременно с этим обеспечения заданного уровня безопасности полетов (БП) воздушных судов (ВС) на различных этапах полета.
Наиболее сложным и ответственным с точки зрения обеспечения БП являются взлет, набор высоты, снижение, заход на посадку и посадка ВС, специфика которых обусловлена близостью земли, метеорологическими факторами и повышенной психофизиологической напряженностью экипажа. Анализ статистических данных международной организации гражданской авиации (ИКАО) за последние 20 лет показывают, что на взлет, который составляет 2% общего времени полета, приходится 21% катастроф, а на этапах захояа ча посадку и посадки (4% общего времени полета) происходит 54% катастроф. Иначе, на 6% летного времени приходится 75% катастроф, причем основная их доля падает на этапы захода на посадку и посадки ВС.
Необходимость решения вышеперечисленных вопросов делает задачу исследования движения ВС на взлете, при заходе на посадку и посадке весьма актуальной.
В настоящее время широко используется два подхода к обеспечению высокого уровня БП.
Первый подход включает в себя так называемые нормирующие действия, которые должны предприниматься повсеместно для достижения желаемого уровня БП при конструировании, производстве, эксплуатации и техническом обслуживании ВС, включая управление воздушным движением и аэродромное обслуживание. Этот метод предполагает высокий уровень стандартизации в авиационно-транспортной системе.
Второй метод включает в себя предупредительные меры, которые необходимо принять для поддержания желаемого уровня БП: расследование АП (ПАП), составление отчетов (обзор, разработка рекомендаций на основании теоретических исследований и летных испытаний). .
Настоящая работа находится в русле второго подхода к обеспечению высокого уровня БП и посвящается исследованию вопросов расширения летных ограничений при обеспечении БП на этапах взлета и посадки в условиях опасных внешних воздействий и при отказах авиационной техники.
4 Объект исследования Объектом исследования являются широкоф'Оісляжньііі и
ужофюэсляжный самолеты.
Цель и задачи исследования. Цель работы - разработка рекомендации и предложений по расширению эксплуатационных ограничений и технике пилотирования ВС на этапах взлета, захода на посадку, посалки и ухода на второй круг в условиях ливневых осадков на основе результатов математическою моделирования.
Анализ руководящей и технической документации с целью выявления указаний по выполнению взлета и посадки, которые предположительно могут быть усовершенствованы в смысле расширения эксплуатационных ограничений, позволил сформулировать следующие конкретные задачи исследования:
-
Анализ существующих методов и средств исследования влияния различных факторов на эффективность ЛЭ и БП ВС в условиях ливневых осадков.
-
Оценка влияния ливневых осадков на аэродинамические характеристики ВС
-
Разработка методики исследования влияния ливневых осадков на ЛТХ ВС на этапах взлёта, захода на посадку, посадки и ухода на второй крут.
-
Разработка и обоснование метода проверки достоверности и точности математического моделирования движения ВС.
-
Разработка рекомендаций по пилотированию ВС в условиях ливневых осадков.
-
Разработка предложений и рекомендаций по расширению эксплуатационных ограничений ВС в условиях ливневых осадков.
Идея диссертационной рабоїьі состоит в том, чтобы при разработке предложений и рекомендаций по расширению эксплуатационных ограничений и техники пилотирования ВС в условиях ливневых осадков ценгр тяжести исследований псрсмсстиіь в область математического моделирования, как наиболее дешевую и доступную, г дорогостоящий лётный эксперимент использовать лишь для корректировки расчётных результатов, контроля достоверности и точности.
Методы исследования Для решения поставленных задач использование методы математического моделирования, аэродинамики и динамики самолета, численные методы решения задач на ЭВМ, теории вероятности и математической статистики.
Научная новизна работы. Научная новизна работы севтеит в том, что:
выявлена возможность расширения эксплуатационных ограничений самолетов в условиях ливневых осадков;
предложены и обоснованы методы пилотирования ВС в условиях ливневых осадков; .
- определены предельные значения параметров, которые возможно безопасно реализовать на
этапах взлета, захода на посадку, посадки и ухода на второй круг ВС в условиях ливневых
осадков;
Практическая ценность работы. Практическая ценность работы заключается в том, что она
позволяет:
расширить границы исследования поведения ВС в условиях ливневых осадков и сделать летные испытания более безопасными и качественными, что в конечном итоге должно привести к повышению БП;
обеспечить экономию ресурсов за счет сокращения летных испытаний (ЛИ) и трубных испытаний;
- проводить анализ особых ситуаций в полете за рамками эксплуатационных ограничений с
целью определения предельных возможностей самолета;
- разрабатывать дополнительные предложения по технике пилотирования ВС в условиях
ливневых осадков;
- разработать рекомендации по обучению и тренировке экипажа при непроизвольном
попадании ВС в зону интенсивных осадков.
Достоверность результатов решения поставленных задач подтверждается:
непосредственным сравнением численных расчетов с результатами ЛИ и данными средств объективного контроля (СОК);
непротиворечивостью полученных на математической модели (ММ) численных результатов экспериментальным данным по статистическим критериям.
Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены и использованы в ОАО «Аэрофлот - Российские международные авиалинии» и ГТК «Россия», при обучении и тренировке экипажей при попадании ВС в условия ливневых осадков.
Вместе с тем эти результаты использованы в учебном процессе по дисциплинам «Аэродинамика» в ВВИЛ им. Жуковского и МГТУГА.
Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований и отдельные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на всесоюзных и международных научно-технических конференциях по вопросам инженерно-авиационного обеспечения БП и эффективности эксплуатагши ВС (Москва, 1996 год), а также обсуждались на ежегодных вузовских научно-технических конференциях и семинарах.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Основное содержание работы изложено
6 на 159 страницах машинописного текста, 28 таблиц, 69 рисунхок, список литературы
включает 65 наименований.
Влияние видимости на эксплуатацию ВС в условиях интенсивных осадков
При соударении капель осадков с поверхностями самолета происходит потеря количества движения, что приводит к торможению самолета (падению тяговооруженности). Дождевые капли, ударяясь о самолет, передают ему свою кинетическую энергию. Под действием вертикальной составляющей скорости дождевых капель самолет имеет тенденцию к снижению, тогда как лобовые соударения с каплями вызывают уменьшение скорости полета самолета.
Вертикальная составляющая силы соударения дождевых капель с самолетом меньше горизонтальной, т.к. предельная скорость дождевых капель в спокойном воздухе составляет около 8- 9 м/с. К примеру, величины сил, действующих на широкофюзеляжный самолет по осям X и У в полете при различной интенсивности дождя, приведены в таб. 1.1. [30]
Из табл. 1.1. видно, что горизонтальная составляющая силы соударения Рх при интенсивности ливня 500 мм/ч и более существенна и соизмерима с силой тяги одного двигателя.
Потери в массе обусловлены наличием водяной пленки на поверхности самолета. Толщина пленки обычно не рассчитывается на нижней поверхности, ниже критической точки профиля. Водяная пленка на нижней поверхности тоньше из-за меньшей скорости удара воды. Даже при предложении, что пленка под поверхностью будет равной толщины, она бы только удвоила массу. К примеру, для широкофюзеляжного самолета, посадочная масса которого порядка 180000 кг, максимальные потери в массе не могут быть больше, чем 1% от посадочной массы. При наличии пленки на поверхности несущих и управляющих поверхностей и при соударении капель с пленкой, в результате чего образуются кратеры, изменяются геометрические характеристики профиля, профиль становится шероховатым, что приводит к снижению подъемной силы я увеличению сопротивления поверхностей. Изменение силы лобового сопротивления и аэродинамической подъемной силы ВС зависит от высоты шероховатости, вызванной осадками. При наличии шероховатости увеличивается сила сопротивления трения, а на больших углах атаки, в связи с уменьшением критического угла атаки, увеличивается сила сопротивления, вызванная срывом потока.
Профиль крыла или фюзеляж могут стать шероховатыми в условиях сильного дождя, по крайней мере, тремя способами: 1) капли, падающие на водяную пленку, нарушают ее поверхность; 2) образуемые на пленке волны нарушают обводы крыла и фюзеляжа; 3) при отсутствии жидкостной пленки капли дождя в виде шариков усеивают поверхность крыла и сдуваются назад ветровым напряжением» Указанные факторы, несомненно, ухудшают аэродинамические характеристики ВС.
Влияние видимости на эксплуатацию ВС в условиях интенсивных осадков Кроме ухудшения аэродинамических характеристик самолета, при сильных осадках наблюдается и ухудшение видимости из=за рассеивания света в каплях и соударения капель с лобовым стеклом самолета. Удар капель о стекло и последующее растекание капель воды в поверхностном слое формируют оптически шероховатую поверхность, искажающую изображение. Величина этих искажений зависит, в основном, от возможностей стеклоочистителя, тогда как ухудшение видимости из-за рассеяния на каплях зависит почти целиком от состояния окружающей среды. Под дальностью видимости понимают максимальное расстояние, на котором может быть опознан объект. [2,30 ] Следовательно, дальность видимости зависит от ряда факторов: размеров, формы, цвета и характера движения объекта, времени суток, направления на объект, состояния атмосферы. Для конкретности будем оперировать понятием метеорологическая дальность видимости днем, означающим максимальное расстояние, с которого может быть опознан черный объект при нахождении его над горизонтом вдоль горизонтальной линии возле земли. Для краткости ниже будем пользоваться термином дальность видимости, понимая под этим метеорологическую дальность видимости днем. Возможность рассмотреть объект зависит от его контрастности С: С=(Во-Вф)/Вф, где Вои Вф -яркость объекта и фона соответственно.
В качестве минимальной контрастности, при которой объект различим, или порога контрастности, при плохой погоде принимают обычно величину Ст=0,05 [ 30 ] Таким образом дальность видимости может быть определена как дальность В, на которой контрастность уменьшается до порогового значения [ 30 ]; О = - 1л Ст / Кр = 2,996 / Кр, где Кр = коэффициент рассеивания. Величина коэффициента рассеивания Кр может быть связан с интенсивностью осадков Ь следующим соотношением [ 30 ]; Одним из неблагоприятных факторов, влияющих на БП в условиях ливневых осадков, является образование на покрытиях ВПП слоя воды и возможность возникновения глиссирования колес самолетов при взлете и посадке [ 7].
Эффект глиссирования состоит в образовании еяея жидкости по всей площади контакта авиашины с покрытием (рис. 1.1.) н
Путевая скорость, при которой возникает такой эффект, называется скоростью глиссирования. Возникнув на этой скорости, глиссирование затем продолжается при больших значениях скорости.
В случае глиссирования колеса резко падает его коэффициент сцепления до значений 0,02 ... 0,03. Кроме того, при движени! колеса по мокрым, тем более со значительным слоем воды покрытиям, появляется сила сопротивления жидкости, которая достигает максимума при скорости, близкой к скорости глиссирования (рис. 1.2.)
Эта зависимость не учитывает многие параметры, влияющие на взаимодействие колеса с покрытием, в том числе такие, как толщина слоя воды, шероховатость покрытия, рисунок протектора шины и степень его износа, свойства резины протектора шины и другие. Кроме того, эта формула соответствует движению одиночного колеса. Она не учитывает особенности контактирования с покрытием колес, расположенных по схеме двойного или тройного тандема.
Количество движения дождевых капель
Выбор и обоснование расчетных случаев (РС) вычислительных экспериментов (ВЭ) динамики полета ВС относятся к числу достаточно сложных проблем. Трудности этой проблемы вызваны, с одной стороны, многочисленностью параметров, влияющих на режим полета, и всевозможными отказами функциональных систем (ФС), а, с другой стороны, большим числом летных и эксплуатационных ограничений, указанных пилоту в инструкциях по летной эксплуатации (ЛЭ) конкретного типа самолета. В данной проблеме главное оценить степень опасности особых ситуаций (ОС) при наличии функциональных отказов (ФО).
Обычно результаты оценки степени опасности ОС, последствия которых окончательно определяются в летных испытаниях (ЛИ), заводом-изготовителем оформляются в специальном разделе отчета по материалам ЛИ «Определение степени опасности функциональных систем». Оценка степени опасности ОС для ФО, для которых не требуется проведения специальных исследований, заводом-изготовителем оформляется специальным протоколом, который должен содержать обоснование выводов по степени опасности ОС.
Рассмотрим порядок степени опасности ОС заводом-изготовителем на примере самолета ИЛ-96-300.
Исходным документом для проведения работ по подтверждению соответствия самолета Ил-96-300 требованиям главы 2 ЕНЛГС [ 31 ] является анализ ФО самолета. Анализ ФО содержит полный перечень ФО, рекомендуемые действия экипажу при возникновении ФО, последствия ФО, вероятность возникновения ФО и степень опасности ФО. Для подтверждения или уточнения оценки степени опасности ФО, а также отработки действий экипажа по парированию отказа заводом-изготовителем, как правило, проводится исследование последствий ФО в полном диапазоне ожидаемых условий эксплуатации (ОУЭ) с помощью следующих методов: расчетные работы, моделирование на ЭВМ, стендовые и летные испытания. В качестве предварительного этапа перед составлением программы стендовых и летных испытаний, а также перечня расчетных работ формируется так называемый перечень расчетных случаев (ПРС), основной задачей которого для каждого ФО является определение [ 54 ] характеристик самолета и его систем, подлежащих оценки с целью определения последствий ФО, для последующей классификации их степени опасности; параметров атмосферных и эксплуатационных условий, изменение которых в пределах ОУЭ заметно влияет на значения определяемых характеристик; методов исследования ФО; возможности комплексирования (объединения) работ не определению последствий ФО.
В настоящей работе ПРС составляются для выработки рекомендаций по проведению ВЭ, целью которых является определение возможности безопасного завершения полета в случае возникновения в его течении ФО. В данный перечень включаются PC по следующим ФС [ 54 ] : управление рулем направления; управление рулем высоты; управление элеронами и интерцепторами; управление стабилизатором; управление закрылками; управление предкрылками; управление тормозными щетками; уборка-выпуск шасси; шасси; торможение колес; управление рулевым устройством; источники давления гидросистем; кондиционирование воздуха; противообледенительная система планера, воздухозаборников, стекол кабины экипажа; автоматическое регулирование давления в гермокабине; радиосвязное оборудование; водоснабжение и канализация; кислородная система; электроснабжение переменным и постоянным током; топливная система; силовая установка; управление силовой установкой; управление реверсом тяги;
Естественно, данный перечень должен быть дополнен РС по оценке последствий отказов других ФС, не рассмотренных в [54]. Перечень PC может быть изменен или дополнен по результатам уточнения ФО, а также по результатам анализа материалов аэродинамических и прочностных расчетов и стендовых испытаний.
Содержание перечня расчетных случаев Перечень РС в [ 54 ] составлен в форме, рекомендованной в МОС-2 [ 55 ] в виде таблице (табл. 4.1.), содержащей 8 граф. Ниже дадим краткие пояснения и основные положения, принятые при формировании перечня расчетных случаев на примере самолета Ил-96-300 (табл.4Д.).
Из полного набора ФО, приведенных в анализе ФО, в ПРС в соответствии с ЕПЛГС и МОС-2 не включены следующие: ФО, отнесенные к практически невероятным событиям, т.е. расчетная вероятность возникновения которых 10" ; ФО, степень опасности которых может быть определена экспериментальным путем на основе опыта эксплуатации самолетов предшествующих поколений без проведения специальных исследований их последствий.
Для формирования РС ФО рассматриваются на различных этапах полета. Каждый РС соответствует ФО, рассматриваемому на определенном этапе полета. Исходя из этого, шифр расчетного случая, указанный в графе 1 ПРС, состоит из номера ФС по ГОСТ (первые 6 цифр), порядкового номера ФО (2 цифры) и порядкового номера РС, соответствующего данному ФО (последние 2 цифры). Формулировки ФО приводятся в графе 2 ПРС, как правило, без указания причин, вызывающих ФО. В некоторых случаях здесь указываются причины ФО для удобства разработки программ стендовых и летных испытаний.
Следует отметить. Что ряд ФО может иметь несколько вариантов отказа конечных элементов ФС (например, одна из секций рулей или интерцепторов, один из двигателей и т.д.). В целях уменьшения объема исследований таких ФО в перечне PC указывается тот критический элемент ФС, исследование
Проверка точности и достоверности ММ движения самолета
Влияние ливневых осадков на траекторию предпосадочного планирования оценим по полной ММ динамики полета, учитывающей и боковое движение самолета. Актуальность исследования данного вопроса уже отмечалась ранее, поскольку возможность посадки тяжелых транспортных самолетов на некоторых тропических аэродромах не исключена. Заход на посадку в этих условиях имеет ряд особенностей, которое рассмотрим на примере самолета Ил-96-300..
Как отмечалось в главе 4.5. при входе самолета в зону ливня кинетической энергии падающих капель дождя может рассматриваться как приращение веса самолета. Исследования показывают, что при интенсивности дождя вес самолета увеличивается на 1%-2%.
Таким образом, двух процентное увеличение массы самолета превратит предельно допустимую посадочную массу самолета Ил-96-300 (175т) в 178,5 т., что уже создает ситуацию нештатной посадки.
Но интенсивный дождь имеет не только это следствие. В момент соприкосновения капли с поверхностью самолета образуется водяной кратер, а при множестве капель поверхности покрываются рябью, что увеличивает лобовое сопротивление самолета и уменьшает подъемную силу крыла. Аэродинамическое качество самолета ухудшается примерно на 30%. Кроме того, результирующий вектор количества движения капель направлен назад и вниз, уменьшая количество движения самолета. Уменьшается скорость полета, изменяется продольный момент самолета. Вход в зону дождя ухудшает работу и силовой установки (особенно при высоких температурах наружного воздуха Уменьшается тяга двигателей из-за падения температуры газа перед турбинами а это оказывает в свою очередь действие на уменьшение скорости полета Имеется и еще одно опасное действие ливня - вследствие входа самолета в зОНУ дождя на него может действовать нисходящий поток воздуха а часто и вертикальный сдвиг скогюсти ветра
В общем итоге, при входе самолета на предпосадочном движении в зону дождя происходит приращение вертикальной скорости снижения и уменьшается приборная скорость полета. Для оценки неблагоприятных эффектов при входе тяжелого транспортного самолета при заходе на посадку в зону ливня была проведена серия вычислительных экспериментов. Моделировались заходы на посадку самолета Ил-96-300, причем, были выбраны самые неблагоприятные сочетания факторов при отказавшем наветренном двигателе (табл.4.4).
Анализ результатов математического моделирования показал следующее: - попадание самолета в зону ливня приводит к отклонению его траектории от глиссады вниз до 6м. Если самолет входит в зону дождя в районе ближнего привода, то полностью исправить траекторию не удается, и самолет приземляется на 150 м ближе расчетной точки с большой вертикальной скоростью (до 3,5 м/с) и большим углом тангажа (с угрозой удара хвостовой опорой о ВПП); - совместное воздействие ливня с сильным вертикальным сдвигом ветра приводит к значительному подныриванию под глиссаду (до 13 м) и приземлению на 250 м ближе расчетной точки с предельным значениями угла тангажа и перегрузки; - центровка самолета на траекторию движения влияния не оказывает, влияя лишь на величину угла тангажа планирования и расход руля высоты, который может увеличиться вдвое, если не корректировать угол установки стабилизатора.
Для компенсации неблагоприятных факторов пилоту необходимо перед входом в зону дождя: - форсировать режим работы двигателей; - за этот счет отклониться от глиссады вверх примерно на 5 м; - увеличить приборную скорость, чтобы иметь возможность поддерживать расчетную скорость захода на посадку при неизбежном уменьшении аэродинамического качества самолета и тяги двигателей при входе в зону дождя; - если позволяют размеры ВПП, перейти на более пологую траекторию снижения, чем заданная глиссада; - при выравнивании стремиться к относительно жесткой посадке (с меньшим углом тангажа), чтобы избежать удара хвостовой опорой о ВПП. - следует еще добавить, что в этих обстоятельствах пилоту следует быть готовым к пробегу в режиме глиссирования, поскольку ВПП неизбежно будет покрыта толстым слоем воды.
ВЭ данного пункта проведен для исследования влияния ливневых осадков на безопасность полета самолета Ил -96-300 согласно перечня PC. ВЭ содержал расчеты траекторий следующих вариантов полета (с высоты 150 м при попадании в ливневые осадки интенсивностью 1000 мм/ч в момент достижения высоты 60м): 1) заход на посадку и посадка с отказавшим крайним двигателем в условиях МСА на равнином аэродроме с ливневыми осадками (масса самолета 175 т, центровка 19%, приборная скорость захода на посадку в полной посадочной конфигурации 265 км/ч); 2) заход на посадку и посадка в тех же условиях без ливневых осадков самолета с центровкой 34%; 3) заход на посадку и посадка в тех же условиях с ливневыми осадками; 4) уход на второй круг с отказавшим крайним двигателем в условиях МСА на равнином аэродроме без осадков (масса самолета 175 т, центровка 19%, приборная скорость захода на посадку в полной посадочной конфигурации 265 км/ч); 5) уход на второй круг в тех же условиях с попаданием в ливневые осадки; 6) уход на второй круг в тех же условиях с центровкой 34%; 7) заход на посадку и посадка с двумя отказавшими двигателями с одной стороны с попаданием в ливневые осадки; 8) заход на посадку и посадку в тех же условиях при наличии сильного вертикального сдвига ветра, сопровождающего осадки (вертикальный вниз ветер со скоростью 6 м/с в зоны осадков и спадающий до О на расстоянии 30 м от фронта ливня) с рекомендуемым РЛЭ увеличением приборной скорости на 20 км/ч;
Доработка модели продольного движения Ту-154 в условиях ветровых возмущений и интенсивных осадков
Эти расчетные варианты дополняются еще двумя без внешних воздействий: случаями заходов на посадку в стандартных равнинных условиях с одним отказавшим двигателем и с двумя отказавшими двигателями.
Как и при попадании в сдвиг ветра, попадание в ливневые осадки опасно отклонением от глиссады и увеличением вертикальной скорости снижения. Но, если в условиях сдвига ветра это объяснялось рекомендуемыми РЛЭ увеличением скорости полета, то ливневые осадки могут увеличить вертикальную скорость снижения самолета непосредственно, механическим воздействием. Сильные ливневые осадки характерны для тропических приморских территорий, где фронт осадков бывает очень резок и часто сопровождается сильным нисходящим сдвигом ветра. Такое наложение неблагоприятных факторов усугубляет опасность увеличения вертикальной скорости снижения самолета при заходе на посадку.
Проведенный ВЭ показал следующие результаты: - параметры траекторий при моделировании согласуются с РЛЭ; - центровка самолета во всех исследованных случаях оказывает лишь известное влияние на угол тангажа, расход руля высоты и управляемость при движении по ВПП: значения угла тангажа на снижении различаются на 2 градуса, расход руля высоты на снижении и боковое отклонение от оси ВПП (до 6 м) - вдвое; - попадание самолета в ливневые осадки (без сдвига ветра) на снижение приводит к вертикальному отклонению траектории от глиссады на величину до 6 м, при движении в зоне осадков большой интенсивности на последних 1000 м перед торцом ВПП полностью исправить траекторию не удается и самолет вынужден приземляться на 150 м раньше расчетной точки с большой вертикальной скоростью (до 3,5 м/с) и большим углом тангажа (с угрозой удара хвостовой опорой о ВПП) и если обычный режим снижения на трех двигателях оставляет большую вероятность удовлетворительной посадки, то повышенной скоростной режим на двух двигателях в таких крайних условиях требует неординарной манеры пилотирования (повышения высоты перевода двигателей на малый газ до 8 м и выполнения выравнивания в два этапа); - совместное воздействие ливневых осадков с сильным вертикальным сдвигом ветра приводит к вертикальному отклонению траекторий снижения самолета с одним отказавшим двигателем от глиссады на величину до 13 м. и приземлению на 250 м раньше расчетной точки с предельно допустимыми значениями угла тангажа; - попадание самолета с двумя отказавшими двигателями в ливневые осадки, осложненные сопутствующим нисходящим сдвигом ветра или высотным расположением аэродрома приводит к невозможности исправить траекторию даже при минимальном посадочном весе в связи с большой скоростью снижения - в момент приземления угол тангажа и перегрузка далеко выходят за допустимые значения (10 градусов и 2,2); - вертикальный ветер и дождь не уменьшают приборную скорость полета по глиссаде, а даже увеличивают ее на 20км/ч (который рекомендуется РЛЭ при опасности попадания в сдвиг ветра самолета с двумя отказавшими двигателями) не приводит к приемлемым характеристикам приземления прежде всего из-за недопустимой величины угла тангажа (более 12 градусов); - уход на второй круг самолета с одним отказавшим двигателем при попадании в сильные ливневые осадки осуществляется обычными приемами пилотирования и приводит к такой же потери высоты, как без осадков, независимо от центровки, однако следует учесть, что до момента принятия решения происходит снижение под глиссаду на5,м.
Заход на посадку с закрылками, заклиненными во взлетной конфигурации в условиях ливневых осадков Рассмотрим ВЭ исследования возможностей безопасной посадки самолета Ил-96-300 на горном аэродроме (2500 м, температура 15 градусов) самолет с предельной массой 220 т при отказе системы уборки закрылков (закрылки в положении 25 градусов) в случае попадания в ливневые осадки с сильным вертикальным сдвигом ветра. ВЭ составили расчеты траекторий следующих вариантов захода на посадку (с высоты 150 м над уровнем ВПП с предельной допустимой массой и предельной центровкой 19%); 1) заход на посадку без осадков и сдвига ветра с предельной массой 220 т; 2) заход на посадку с предельной массой 175 т при попадании в ливневые осадки; 3) заход на посадку с предельной массой 130 т при попадании в ливневые осадки с вертикальным сдвигом ветра. Основную опасность встреча с ливневыми осадками представляет в увеличении вертикальной скорости снижения по глиссаде, которая в рассматриваемом пункте и без того велика в связи с положением закрылков и расположением аэродрома.
Рассматриваемые случаи полета не критичны к режиму работы двигателей: снижение по глиссаде самолета массой 220 т требует режима не более 80% от номинального. Критичными здесь являются условия удовлетворительного приземления на ВПП, поэтому и рассматриваются предельные условия по высоте аэродрома и массе самолета.
ВЭ показал следующие результаты: - параметры траекторий при моделировании согласуются с РЛЭ; - высокая вертикальная скорость снижения и большая масса самолета приводят к необходимости увеличить высоту перевода двигателей на режим малого газа до 8 м; - наибольшими допустимыми значениями посадочной массы самолета в рассматриваемых условиях внешних воздействий оказывались: 175 т при воздействии ливневых осадков (в штиль) и 130 т при совместном воздействии ливневых осадков и сильного вертикального сдвига ветра; - под действием ливневых осадков наибольшее вертикальное отклонение от глиссады достигает 7 м, под совместным воздействием ливневых осадков и сильного вертикального сдвига ветра - 15 м, в обоих случаях на пути в 1000 м до торца ВПП эти отклонения удается ликвидировать полностью; - удовлетворительное приземление в расчетной точки ВПП в рассматриваемых сложных условиях удается произвести, используя неординарную манеру пилотирования, представляющую собой вместе с заключительным участком исправления траектории движения по глиссаде выравнивания в два этапа.
