Рис. 10.3. Диапазон скоростей при полете в условиях турбулентности

10.3. Полет самолета в условиях сдвига ветра

Сдвиг ветра – изменение вектора скорости ветра в атмосфере, измеренное на небольшом расстоянии (30 или 100 м). Для полета, особенно на этапах набора высоты после взлета и на завершающем этапе захода на посадку, наибольшую опасность представляет вертикальный сдвиг ветра – изменение вектора скорости с высотой, который может быть положительным (скорость ветра возрастает с увеличением высоты) и отрицательным (скорость ветра возрастает с уменьшением высоты).

Сдвиг ветра – изменение направления и (или) скорости ветра в пространстве, включая восходящие и нисходящие потоки (сдвиг ветра слабый – до 2 м/с на 30 м высоты, умеренный – от 2 до 4 м/с на 30 м высоты, сильный – от 4 до 6 м/с на 30 м высоты, очень сильный 6 м/с и более на 30 м высоты).

Горизонтальный сдвиг – изменение вектора скорости ветра в атмосфере на одной высоте, как правило, для самолета опасности не представляет.

Сдвиги ветра различной интенсивности существуют в природе всегда. Основная проблема сдвига ветра заключается в том, что самолет в силу инерции некоторое время сохраняет путевую скорость постоянной. При резком изменении скорости ветра будет меняться воздушная скорость, а следовательно, и аэродинамические силы. Рассмотрим движение самолета по глиссаде (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Влияние сдвига ветра на траекторию полета самолета

На приведенной схеме видно, что на определенной высоте из-за уменьшения воздушной скорости подъемная сила (Y_a) падает и становится меньше силы веса. Самолет переходит на снижение, стремясь восстановить скорость за счет устойчивости самолета по скорости.

Повышенная опасность сдвига ветра заключается в мгновенном изменении параметров полета, на которые пилот не всегда успевает правильно среагировать, поэтому главной рекомендацией при полете с возможным сдвигом ветра является увеличение скорости ВС на посадке.

Восстановить положение самолета на глиссаде можно за счет увеличения тяги двигателя, а следовательно, увеличения путевой скорости. Увеличение V_пут за счет уменьшения высоты требует большого запаса высоты и времени.

Основная проблема для увеличения скорости – это инертность самолета, приемистость двигателя и замедленная реакция пилота. Для повышения безопасности полетов при взлете и заходе на посадку в условиях сдвига ветра экипажам воздушных судов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями.

Перед вылетом:

– экипаж ВС во время предполетной подготовки должен быть проинформирован о фактическом ветре у земли, на высоте 100 м и на высоте круга;

– командир ВС должен оценить характер и величину сдвига ветра и с диспетчером службы движения принять соответствующее решение.

При взлете:

– если встречная составляющая ветра у земли больше, чем на высоте, или ветер переходит в попутный, закрылки необходимо убирать на высоте не менее 200 м;

– если встречная составляющая скорости ветра на высоте 100 м по своей величине меньше на 10 м/с и более, чем у земли, следует отложить взлет до ослабления сдвига ветра.

При заходе на посадку:

– при сдвиге ветра менее 5 м/с на 100 м заход на посадку выполнять на обычных режимах;

– при сдвиге ветра 5 м/с и более на 100 м высоты, если встречная составляющая скорости ветра у земли меньше, чем на высоте, необходимо скорость полета увеличить на 5–7 узлов по сравнению с рекомендованной;

– при отсутствии информации о скорости и направлении ветра на высоте 100 м пилоту необходимо тщательно наблюдать за характером возможного изменения скорости на глиссаде. Если для выдерживания скорости требуется ряд последовательных увеличений режима работы двигателя, необходимо повысить приборную скорость на 5–7 узлов по сравнению с требуемой;

– если для выдерживания расчетной скорости требуется номинальный режим работы двигателя, необходимо установить режим MAX и уйти на второй круг;

– если встречная составляющая скорости ветра у земли меньше на 15 м/с и более, чем на высоте 100 м, заход на посадку представляет большую опасность.

Диспетчерский состав службы движения при выборе рабочего курса для взлета и посадки должен детально анализировать метеообстановку в районе аэродрома и при получении информации о сдвиге ветра сообщать об этом экипажам воздушных судов.

При воздействии сдвига ветра ситуация осложняется, если в районе посадки наблюдаются ливневые осадки, так как происходит:

– торможение самолета из-за воздействия капель воды;

– увеличение массы самолета,

– увеличение шероховатости поверхности самолета,

– ухудшение условий работы закрылков.

В условиях дождя эксплуатационные качества самолета ухудшаются, особенно это относится к дистанции взлета и максимальной горизонтальной скорости. В условиях дождя слабой интенсивности пилотажные характеристики остаются практически без изменений. Полетов в условиях сильного дождя также следует избегать из-за ухудшения видимости.

При попадании самолета в зону турбулентности необходимо уменьшить скорость полета до 110–130 узлов и принять меры для выхода из этой зоны. С уменьшением высоты полета за счет роста плотности воздуха увеличивается запас по углу атаки до сваливания. Максимальная допустимая высота полета в условиях турбулентности в РЛЭ не оговаривается. Если нет возможности обойти грозовую зону, необходимо вернуться на аэродром вылета или ближайший аэродром. Все маневры при пилотировании выполнять плавно, в момент уменьшения турбулентности, не допуская крена более 15.

Во всех случаях попадания в зону сильной болтанки не надо стремиться к точному выдерживанию исходного режима полета по высоте, скорости и крену. Полет надо выполнять с полузажатым управлением по средним показаниям авиагоризонта, не допуская резких размашистых движений рычагами управления и больших величин крена. Продольным управлением надо пользоваться тогда, когда вследствие изменившегося угла тангажа скорость начинает увеличиваться по сравнению с исходной на значительную величину.

При броске с увеличением высоты полета, вызванным мощным восходящим потоком, не допускать уменьшения скорости полета, не уменьшать режим работы двигателя и не допускать увеличения угла атаки по сравнению с исходным. В случае интенсивного подъема самолета с одновременным переходом на пикирование, вызванного мощным восходящим потоком большой протяженности, удерживать самолет в исходном режиме по углу атаки, не препятствовать как подъему самолета, так и не переводить его в режим еще большего пикирования. В этих случаях надо внимательно следить за скоростью и не превышать установленных ограничений.

При интенсивном снижении самолета, вызванном мощным нисходящим потоком, не препятствовать снижению самолета переводом его на кабрирование и удерживать самолет в исходном режиме полета по углу атаки.

10.4. Сваливание и штопор самолета

Сваливанием называется возникающее в результате развития срыва потока с крыла на околокритических углах атаки непроизвольное апериодическое или колебательное движение самолета относительно любой из трех его осей со сравнительно большими амплитудами угловых скоростей, не парируемое без уменьшения угла атаки самолета из-за существенного ухудшения управляемости самолета на указанных углах атаки.

В случае достижения угла атаки 16–17 срабатывает звуковая сигнализация больших углов атаки, и на 18 появляется тряска самолета за счет срыва потока на крыле.

При срабатывании сигнализации надо перевести ручку управления «от себя» за нейтральное положение до выхода на нормальные углы атаки и прекращения тряски, после чего плавно вывести самолет на нормальный режим полета.

Если звуковая сигнализация сработала на развороте после отклонения ручки управления «на себя», необходимо вывести самолет из крена. Если по каким-либо причинам самолет в полете будет выведен на углы атаки, превышающие допустимые, то наряду с усилением тряски у самолета возникнет тенденция к опусканию носовой части фюзеляжа, к крену. Эффективность руля высоты при этом достаточна для вывода самолета на нормальные углы атаки. В случае потери скорости и сваливания, самолет выводится в горизонтальный полет при выполнении правильных действий с потерей высоты примерно 180–220 м (в зависимости от конфигурации, массы, высоты и перегрузки при сваливании).

Для выхода из сваливания необходимо выполнить следующие действия (общие рекомендации по выводу из сваливания).

1. Ручку управления самолетом отклонить от себя для уменьшения угла атаки.

2. Положение руля направления и элеронов должно быть близким к нейтральному.

3. После прекращения тряски и разгона до безопасной скорости убрать крен с помощью элеронов.

4. Плавно вывести самолет в горизонтальный полет из снижения.

Примечание. Резкий вывод из снижения с большой перегрузкой может привести к повторному сваливанию самолета.

В случае неправильного вывода из режима сваливания, самолет может попасть в штопор. Вход и выход из штопора не демонстрировался во время сертификационных испытаний DA 40NG, поскольку для самолетов этой категории данное требование отсутствует.

ВНИМАНИЕ Выполнение преднамеренного штопора на данном самолете запрещается. В случае непреднамеренного штопора необходимо немедленно выполнить действия по выходу из штопора.

Для выхода из штопора необходимо немедленно выполнить следующие действия.

1. Рычаг управления двигателем установить в положение IDLE.

2. Элероны установить в нейтральное положение.

3. Руль направления энергично и до отказа отклонить против вращения.

4. Через две-три секунды отдать ручку управления самолетом от себя на 1/3, 1/4 хода. Полностью отдавать вперед ручку «от себя» не рекомендуется, так как при этом увеличивается угол пикирования, возникает отрицательная перегрузка, самолет быстро теряет высоту.

5. Как только самолет прекратит вращение, немедленно поставить педали в нейтральное положение и, плавно перемещая ручку «на себя», вывести самолет из пикирования в таком темпе, чтобы скорость в конце вывода не превышала скорости V_NE = 172 узла.

6. При выходе в горизонтальный полет плавно увеличить частоту вращения работы двигателя и удерживать самолет РУС в горизонтальном положении.

Примечание. При выводе из штопора необходимо всегда вначале действовать педалями (отклонять руль направления), а затем РУС (отклонять руль высоты). При обратной последовательности самолет может не выйти из штопора.

Тесты по практической аэродинамике самолета da 40ng

1. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолета da 40ng

1. Скорость в узлах на самолете DA 40NG соответствует …

1) км/ч умножить на коэффициент 1,852;

2) км/ч разделить на коэффициент 1,852;

3) км/ч умножить на коэффициент 1,609.

2. Американский галлон соответствует …

1) литр разделить на коэффициент 3,87;

2) литр умножить на коэффициент 3,87;

3) литр разделить на коэффициент 3,78.

3. Угол поперечного V крыла …

1) +3; 2) +5; 3) +7.

4. Угол установки крыла  …

1) 3; 2) 2; 3) 1.

5. На самолете установлено крыло …

1) трапециевидное прямое;

2) трапециевидное эллиптическое;

3) трапециевидное стреловидное.

6. Весовая балансировка рулей и элеронов …

1) облегчает отклонение органов управления;

2) обеспечивает совмещение центра давления и центра тяжести рулей;

3) при грубом приземлении не дает возможности самолету отделяться от земли;

4) исключает возникновение колебаний типа флаттера.

7. При выходе на большие углы атаки срыв потока на крыле самолета начинается …

1) в средней части крыла;

2) в области расположения элеронов;

3) в корневой части крыла.

8. Отклонение элеронов происходит …

1) вверх +20º, вниз –18º;

2) вверх –22º, вниз +18º;

3) вверх –25º, вниз +15º.

9. Максимальная эксплуатационная скорость …

1) 130 узлов; 2) 172 узла; 3) 113 узлов.

10. Триммер руля высоты на центральной панели. При вращении колеса вперед появляется момент …

1) М_кабр; 2) М_пик; 3) М_разв.

11. Максимальная высота эшелона при ППП …

1) 5000 м; 2) 4200 м; 3) 4500 м.

12. Как влияет выпуск закрылков на располагаемую мощность?

1) мощность увеличится;

2) мощность уменьшится;

3) мощность не изменится.

13. Как изменится скорость сваливания после выпуска закрылков?

1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.

14. Влияние выпуска закрылков на зависимость показано на рисунке …

1) 2; 2) 1; 3) 4; 4) 3.

15. При уборке закрылков из положения LDG в Т/О критический угол атаки ...

1) уменьшается; 2) увеличивается; 3) не изменяется.

2. Силовая установка самолета da 40ng. Работа винта

1. Мощность двигателя на самолете при 2300 об/мин составляет …

1) 125,5 кВт; 2) 135,5 кВт; 3) 165,6 л.с.

2. Номинальная мощность при 2100 об/мин составляет …

1) 92 %; 2) 123,5 кВт; 3) 94 %.

3. Редукционная передача винта составляет …

1) 1:1,90; 2) 1:1,69; 3) 1,69:1.

4. На редукторе происходит…

1) понижение частоты вращения;

2) повышение частоты вращения;

3) частота вращения не меняется.

5. Ограничения на частоту вращения вала двигателя (2300 об/мин) составляют …

1) нет ограничений при данной частоте вращения;

2) не более 6 мин;

3) не более 5 мин.

6. Номинальная частота вращения равна …

1) 2500 об/мин; 2) 2100 об/мин; 3) 2300 об/мин.

7. Сила тяги винта определяется по формуле …

1) Р_В = nD²; 2) Р_В = n²D⁴; 3) Р_В = nD⁴; 4) Р_В = n²D².

8. Условия: Н, РУД = const, режим положительной тяги. Как изменится сила тяги винта при увеличении скорости?

1) уменьшится; 2) увеличится; 3) не изменится.

9. Диаметр винта MTV-6 самолета DA 40NG составляет …

1) 1900 см; 2) 187 дюймов; 3) 1870 см; 4) 1870 мм.

10. На исполнительном старте (V = 0) угол установки лопасти () …

1) больше угла атаки лопасти;

2) меньше угла атаки лопасти;

3) равен углу атаки лопасти.

11. Максимальный угол установки лопасти на контрольном сечении винта MTV-6 на режиме положительной тяги равен…

1) 42; 2) 35; 3) 81.

12. При увеличении скорости полета (РУД = const) угол атаки лопасти …

1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не меняется.

13. В полете на режиме положительной тяги больший по величине угол …

1) угол атаки ; 2) угол установки ; 3) угол притекания .

14. Повторный запуск двигателя разрешается на высоте не более …

1) 6000 футов; 2) 12000 футов; 3) 10000 футов; 4) 16400 футов.

15. В полете треугольник скоростей при работе винта состоит из: U – окружная скорость, W – действительная (результирующая) скорость, V – поступательная скорость. По какой формуле рассчитывается окружная скорость, если п – частота вращения (об/с)?

1) ; 2) ; 3) ; 4) .