Влияние условий эксплуатации на взлетные характеристики самолета
Основными взлетными характеристиками воздушного судна являются: скорость подъема передней опоры самолета VR, скорость отрыва Vотр, безопасная скорость взлета V2 и длина разбега Lр. Скорость отрыва может быть определена по формуле
где mвзл/S — удельная нагрузка на крыло на взлете;
с у отр— значение коэффицента подъемной силы в момент отрыва;
ρ0 — плотность воздуха при фактических значениях температуры и давления на аэродроме.
Из приведенной формулы видно, что скорость отрыва самолета с заданной взлетной массой при фактических условиях старта определяется значением коэффициента подъемной силы су. На самолете Як-40 для увеличения несущих свойств крыла применяются однощелевые выдвижные закрылки, отклоняемые на взлете на 20°.
Для улучшения продольной управляемости самолет Як-40 имеет управляемый стабилизатор, который на взлете отклоняется на определенный угол в зависимости от центровки самолета и различных состояний ВПП, при этом образуется момент, облегчающий управление самолетом по тангажу.
На величину су влияет, кроме того, так называемый эффект близости земли (экранный эффект). Сущность его заключается в том, что при движении воздушного судна в непосредственной близости от ВПП воздушный поток между крылом и ВПП тормозится, и давление на нижней поверхности крыла повышается (по сравнению с давлением вдали от земли). Это, в свою очередь, приводит к дополнительному перетеканию масс воздуха снизу на верхнюю часть крыла, при этом местные скорости течения увеличиваются, а давление уменьшается. В результате создавшейся дополнительной разности давлений под крылом и над ним растет подъемная сила крыла.
Прирост подъемной силы вблизи земли зависит от расстояния между крылом воздушного судна и землей. Влияние близости земли на подъемную силу крыла существенно сказывается в том случае, когда расстояние до земли меньше полуразмаха крыла, причемувеличение подъемной силы за счет экранного эффекта составляет 20% и более.
Скорости принятия решения, подъема передней опоры самолета и отрыва зависят от взлетной массы самолета и определяются по графикам, помещенным в РЛЭ.
Наличие экранного эффекта значительно уменьшает длину разбега самолета и увеличивает посадочную дистанцию, а создание дополнительного кабрирующего момента приводит к уменьшению углов отклонения руля высоты вверх, опасности приземления воздушного судна на малых скоростях с большим перелетом.
Длина разбега на взлете определяется по формуле:
Lр=V2отр/2jср
где jср = ΔР /m — среднее ускорение на разбеге;
ΔР=Р—(X—Fтр) —избыток тяги;
т — взлетная масса самолета.
Из приведенных формул видно, что чем больше избыток тяги и меньше масса самолета, тем больше ускорение и меньше длина разбега самолета. Для стандартных условий при взлетной массе 16100 кг длина разбега самолета Як-40 составляет 715 м.
К числу эксплуатационных факторов, влияющих на длину разбега самолета, относятся скорость отрыва, взлетная масса, температура и давление воздуха, скорость и направление ветра, состояние и уклон ВПП. Рассмотрим влияние каждого из перечисленных факторов.
При взлете с боковым ветром для обеспечения достаточной путевой устойчивости самолета скорость отрыва необходимо увеличить на 10 км/ч, при этом длина разбега также возрастет. Изменение скорости отрыва на 1 % приводит к соответствующему изменению длины разбега на 2%.
При изменении взлетной массы меняется как скорость отрыва, так и тяговооруженность самолета. Изменение взлетной массы на 1% приводит к изменению длины разбега примерно на 2,5%.
Состояние атмосферы определяет путевую скорость воздушного судна и силу тяги двигателей и, таким образом, влияет на длину разбега. При увеличении температуры и уменьшении давления плотность воздуха уменьшается, что приводит к росту скорости отрыва самолета от ВПП и к уменьшению силы тяги двигателей. Таким образом, увеличение температуры и уменьшение давления воздуха приводят к увеличению длины разбега самолета. Можно считать, что изменение давления на 10 мм рт. ст. вызывает изменение длины разбега самолета на 3%, а изменение температуры воздуха на 5° вызывает изменение длины разбега на 6%. Предельно допустимая встречная составляющая ветра для самолета Як-40 равна 30 м/с, а попутная — 5 м/с.
В соответствии с НЛГС-2 для учета влияния ветра при определении длины разбега встречная составляющая скорости ветра уменьшается на 50%, а попутная —увеличивается на 50%.
При встречном ветре со скоростью 5 м/с длина разбега самолета уменьшается на 5,5% (110 м).
При попутном ветре со скоростью 5 м/с длина разбега самолета увеличивается на 16,5% (230 м).
При боковом ветре со скоростью 15 м/с длина разбега самолета увеличивается на 10—11% (80 м).
Предельно допустимая боковая составляющая скорости ветра для самолета Як-40 равна 15 м/с.
При боковой составляющей скорости ветра более 5 м/с скорость подъема передней опоры самолета следует увеличить на 10 км/ч для увеличения путевой устойчивости воздушного судна на взлете.
Состояние ВПП характеризуется коэффициентом сцепления, величина которого уменьшается при наличии на ВПП снега, слякоти, воды и т. п. Например, на ВПП, покрытой снегом, длина разбега самолета увеличивается в среднем на 50—60%.
Осадки на ВПП осложняют выдерживание направления на разбеге, так как вследствие неравномерного распределения осадков по поверхности ВПП появляются рыскание и раскачка самолета.
При взлете с ВПП, имеющей уклон, на самолет будет действовать дополнительная сила, равная проекции массы воздушного судна на направление движения. При движении самолета под уклон длина его разбега будет меньше, а при движении на подъем — больше, чем длина разбега на ровной ВПП. Можно считать, что уклон в 0,01 приводит к изменению длины разбега самолета на 8%.