Аэродинамика и динамика полета

1.

АЭРОДИНАМИКА и
ДИРАМИКА ПОЛЕТА
ЛТХ ВСГА

2.

3.

Воздушный кодекс
Глава V. ВОЗДУШНЫЕ СУДА
Статья 32.
Воздушное судно
1. Воздушное судно - летательный
аппарат,
поддерживаемый в атмосфере за счет
взаимодействия с воздухом, отличного
от взаимодействия с воздухом,
отраженным от поверхности земли или
воды.
(в ред. Федерального закона от 18.07.2006 N 114-ФЗ)

4.

Воздушный кодекс
Глава V. ВОЗДУШНЫЕ СУДА
Статья 32.
Воздушное судно
2. Легкое воздушное судно - воздушное
судно, максимальный взлетный вес которого
составляет менее 5700 килограмм, в том
числе вертолет, максимальный взлетный вес
которого составляет менее 3100 килограмм.
(п. 2 введен Федеральным законом от 18.07.2006 N 114-ФЗ)

5.

Воздушный кодекс
Глава V. ВОЗДУШНЫЕ СУДА
Статья 32.
Воздушное судно
3. Сверхлегкое воздушное судно - воздушное
судно, максимальный взлетный вес которого
составляет не более 495 килограмм без учета
веса авиационных средств спасания.
(п. 3 введен Федеральным законом от 18.07.2006 N 114-ФЗ)

6.

Силы, действующие на самолет
Установившийся горизонтальный полет

7.

Самолет в связанной системе координат

8.

9.

Учет ограничений летно-технических характеристик
(ФАП «ПОДГОТОВКА И ВЫПОЛНЕНИЕ ПОЛЕТОВ В ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ РФ»
№128 от 31 июля 2009г
5.48. Воздушное судно эксплуатируется в соответствии с
положениями сертификата летной одности,
РЛЭ и нормами,
)
применяемыми для установления эксплуатационных ограничений
летно-технических характеристик, которые определены в пункте 5.52
настоящих Правил.
5.52. Разрешается начинать полет только в том случае, когда
информация о летно-технических характеристиках, содержащаяся в
РЛЭ, указывает на то, что в предстоящем полете могут быть
выполнены требования, содержащиеся в пунктах 5.53 - 5.66
настоящих Правил.
При выполнении указанных требований следует учитывать все
факторы, которые влияют на летно-технические характеристики
воздушного судна (масса, барометрическая высота, соответствующая
превышению аэродрома, температура; уклон ВПП и состояние ВПП,
т.е. наличие слякоти, воды и (или) льда для сухопутных самолетов и
состояние водной поверхности для гидросамолетов).

10.

ОБЛАСТИ АЭРОДИНАМИКИ

11.

Устойчивость самолета

12.

Знания диспетчера о ЛТХ ВСГА
– соблюдение безопасных
интервалов эшелонирования, умение оперативно
принимать решения .
Главная задача диспетчера
Знания диспетчера о ЛТХ ВСГА:
• Наличие эксплуатационных ограничений;
• Физическая сущность эксплуатационных
ограничений;
• Последствия нарушений установленных ограничений;
• Физическая сущность особых условий и особых
случаев полета.

13.

Инструменты обеспечения безопасных интервалов
эшелонирования?
Поступательная скорость полета, число Маха;
Вертикальная скорость полета:
Высота полета;
Маневренные характеристики;
Время полета

14.

СТАНДАРТНАЯ АТМОСФЕРА

15.

Плотность воздуха

16.

Основные законы аэродинамики
Аэродинамика базируется на трёх основных
фундаментальных законах физики:
• Закон сохранения массы - Уравнение неразрывности;
• Закон сохранения количества движения;
• Закон сохранения энергии - Уравнение Бернулли .
P+( ρּV2)/2= const.
P1+ρ1V1\2=P2
P2 - P1 = ρ1V1\2
V=√ 2(P2 - P1)/ ρ1

17.

Уравнение неразрывности
ρ1ּV1ּS1= ρ2ּV2ּS2=const.
VּS=const
dS/S=(-dV/V)ּ(1-M2)

18.

Уравнение Бернулли

19.

Измерение скорости полета ВС

20.

Скорости полета
Истинная скорость V- скорость перемещения
самолета относительно воздуха, ее значение
• определяет величину аэродинамической
силы;
• необходимо для решения навигационных
задач.
отсчитывается по тонкой стрелке комбинированного
указателя скорости (КУС).

21.

Скорости полета
Шкала указателя скорости градуирована относительно
плотности р=1,225 кг/м3 , что соответствует стандартным
условиям у Земли (Т=15 С; Р=760 мм.рт.ст.)
Индикаторная скорость Vi - эта такая
скорость ,которую показал бы
идеальный ,без погрешностей , прибор.
Она равна такой истинной скорости, при полете на которой
у Земли в стандартных условиях обеспечивается такой же
скоростной напор, как и при фактических условиях полета.

22.

Скорости полета
Пилотирование самолета как правило, осуществляется по
приборной скорости, которая отличается от индикаторной
наличием погрешностей измерения:
-инструментальными - они указываются в паспорте
прибора;
-аэродинамическими - обусловленными, в основном,
неточностью замера статистического давления;
-инерционными - связанными с запаздыванием показаний
прибора при резких изменениях скорости;
- поправками на сжимаемость - проявляются при М больше 0,6;
рассчитываются с помощью уравнения Бернулли для сжимаемой
жидкости, всегда имеет отрицательное значение - эффект сжимаемости
воздуха приводит к увеличению показания указателя скорости.

23.

Скорости полета
Путевая скорость W - скорость перемещения
самолета относительно Земли, определяется с
учетом скорости ветра:
W=V+U.
Число Маха М – отношение истинной
скорости к скорости звука.

24.

Скорости самолета на примере Airbus А320
IAS - Indicated Air Speed - индикаторная
(приборная) скорость полета. Для получения
численного значения этой скорости мы измеряем
скоростной напор при помощи трубки Пито
(приемник воздушного давления).
. Именно эту скорость мы видим на PFD (основном
пилотажном приборе) или стрелочном приборе,
именно с этой скоростью мы и работаем

25.

Скорости самолета на примере Airbus А320
TAS - True AirSpeed - истинная воздушная
скорость - это та скорость, с которой мы
движемся относительно воздуха. В чем ее
отличие с приборной?
GS - Ground speed - скорость относительно
земной поверхности - путевая скорость.
Собственно измерить эту скорость проще всего
при помощи GPS. Да и нужна она главным
образом для навигации.

26.

Измеритель высоты

27.

Основной пилотажно-навигационный дисплей (PFD)
GDU 1040/1045
Указатель
скорости
Авиагоризонт
Высотомер
LIGHT BLUE - Pilot
Adjustable
GREEN – Active/VHF
MAGENTA – GPS
YELLOW – Caution
RED – Warning
Вариометр

28.

29.

Кабина самолета

30.

ФАП «ОрВД в РФ»
№293 от 25 ноября 2011г
IV. Диспетчерское обслуживание
4.2. Для обеспечения безопасности и
эффективности воздушного движения,
установления или выдерживания
безопасных интервалов эшелонирования
экипажам воздушных судов могут быть даны
указания определенным образом
скорректировать скорость полета.

31.

ФАП «ОрВД в РФ»
№293 от 25 ноября 2011г
IV. Диспетчерское обслуживание
4.2.3. На высотах 7600 м (эшелон
полета 250) или выше корректировка
скорости должна выражаться в
величинах, кратных 0,01 Маха, а на
высотах ниже 7600 м (эшелон полета
250) - величинами приборной скорости,
кратными 20 км/ч (10 узлов).

32.

ФАП «ОрВД в РФ»
№293 от 25 ноября 2011г
IV. Диспетчерское обслуживание
4.2.9. Орган ОВД при необходимости дает
указание экипажам прибывающих воздушных
судов на выдерживание: максимальной
скорости, минимальной скорости или
конкретного значения скорости.

33.

ФАП «ОрВД в РФ»
№293 от 25 ноября 2011г
IV. Диспетчерское обслуживание
4.3. Для обеспечения безопасного и
упорядоченного потока воздушного
движения орган ОВД может давать
воздушным судам указания скорректировать
скорость набора высоты или скорость
снижения.

34.

Силы, действующие на самолет
Установившийся горизонтальный полет
RA
MA=MД+MTP
RA=RД+RTP

35.

Величина и направление полной аэродинамической
силы и момента зависят от:
• - размеров, формы, состояния поверхности тела;
• - положения самолета относительно потока;
• - физических свойств воздуха: температуры, давления,
плотности, вязкости и сжимаемости среды;
• - скорости движения и состояния потока.
Степень зависимости сил и моментов от влияющих факторов
RA = CR
MA = mA
S
Sl

36.

Система осей координат

37.

Аэродинамические коэффициенты
Rxa = Xa = Cx S⇒ Cx=
Rya = Ya = Cy S⇒ Cy=
Rza = Za = Cz S⇒ Cz=
Где
Xa, Cx – соответственно, сила и коэффициент лобового сопротивления;
Ya, Cy – подъемная сила и коэффициент подъемной силы;
Za, Cz – боковая сила и коэффициент боковой силы, которая возникает при
наличии угла скольжения
β..

38.

Возникновение силы лобового сопротивления
Cx= Cx давл + Сx тр + Сх инд+ Сх волн
Cx давл -Сопротивление давления
Сx тр - Сопротивление трения
Сх инд - Индуктивное сопротивление
Сх волн - Волновое сопротивление

39.

Создание аэродинамической силы

40.

Зависимость аэродинамических коэффициентов от
угла атаки

41.

Поляра самолета

42.

Аэродинамическое качество самолета

43.

Влияние сжимаемости

44.

Влияние сжимаемости

45.

Способы увеличения критического числа М
Vэф=Vcos ƒ.

46.

Влияние сжимаемости

47.

Механизация крыла В737

48.

Механизация крыла

49.

Предкрылки Airbus A320

50.

Закрылки Airbus A320

51.

Увеличение коэффициента подъемной силы Су

52.

Предкрылки

53.

54.

Изменение аэродинамического качества

55.

Интерцепторы Airbus A320

56.

Режимы полета

57.

Силы, действующие на самолет
Установившийся горизонтальный полет

58.

Балансировка самолета

59.

Условия установившегося горизонтального полета
Условия постоянства высоты полета:
Условия постоянства скорости:

60.

Кривые потребных и располагаемых тяг

61.

Первые и вторые режимы полета

62.

Ограничения по скорости (SPEED LIMITATIONS)

63.

Зависимость характерных скоростей от высоты
полета

64.

Ограничения по скорости (SPEED LIMITATIONS)
1. При рулении нельзя превышать скорость 20 узлов во время
выполнения поворотов.
2. Максимально допустимые скорости при полете с
выпущенными механизацией и шасси:
VFE - максимально допустимая скорость для каждого
положения механизации крыла.
3. Maximum ground speed - максимально допустимая скорость
на земле - 195 kt (ограничение по прочности шин).
4. Cockpit window open maximum speed - максимально
допустимая скорость с открытыми форточками кабины
пилотов - 200 kt.
5. Wipers maximum operating speed - максимальная скорость,
на которой можно использовать стеклоочистители лобового
стекла - 230 kt.

65.

Ограничения по скорости (SPEED LIMITATIONS)
6. VLE - maximum speed with the landing gear extended - максимальная
скорость с выпущенным шасси - 280 kt /M 0,67.
VLO extension - maximum speed at which the landing gear may be extended максимальная скорость выпуска шасси - 250 kt /M 0,60.
VLO retraction - maximum speed at which the landing gear may be retracted максимальная скорость уборки шасси - 220 kt /M = 0,54.
7. VMO/MMO - максимально допустимая скорость полета - 350 kt/ M =
0,82.
8. VMAX - максимально допустимая скорость полета в текущей
конфигурации. Равна VMO (или MMO), VLE или VFE.
8. И еще два ограничения скорости достойны упоминания. Это
скорость 100 узлов на взлете - после достижения этой скорости
прерывать взлет допустимо только по очень веским поводам. И
скорость 70 узлов на пробеге - на этой скорости необходимо отключить
максимальный реверс.

66.

Установившийся полёт по наклонной траектории

67.

УСТАНОВИВШИЙСЯ ПОЛЁТ ПО НАКЛОННОЙ
ТРАЕКТОРИИ
Установившийся полёт по наклонной траектории это полёт с постоянными скоростью и углом
наклона траектории θ (θ > 0 – набор высоты,
θ < 0 – снижение).
P = Xa + G sin θ – условие постоянства скорости;
Ya = G cos θ – условие постоянства угла наклона
траектории.

68.

Изменение вертикальной скорости с высотой

69.

Снижение самолета

70.

Аварийное снижение самолета
Основная задача - уменьшение времени снижения, что
обеспечивается снижением с максимально возможной вертикальной
скоростью.
Основными способами увеличения вертикальной скорости являются:
-увеличение скорости снижения с соблюдением общих
эксплуатационных ограничений по скорости и числу М;
-
- перевод двигателей на малый газ; для самолетов с ТВД
допускается установка РУД в положение земного малого газа, при
котором винт создает отрицательную тягу,*
- выпуск шасси и интерцепторов.

71.

Аварийное снижение самолета
Аварийное снижение можно разделить на три основных
этапа:
1.Перевод самолета на режим снижения с достижением
больших вертикальных скоростей 60...70 м/с;
2.Выполнение установившегося снижения;
3.Вывод самолета из снижения при достижении
безопасной высоты.
Просадка самолета зависит от величины вертикальной
скорости и создаваемой перегрузки.

72.

АТМОСФЕРНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ
Атмосферная турбулентность – характерное
свойство атмосферы, состоящее в беспорядочном
изменении скорости и направления ветра, а также
давления и температуры воздуха.
По условиям образования различают следующие
виды турбулентности:
• термическая турбулентность;
• динамическая турбулентность;
• механическая турбулентность.

73.

ВЛИЯНИЕ ПОРЫВА ВЕТРА НА ИЗМЕНЕНИЕ ВОЗДУШНОЙ
СКОРОСТИ И УГЛА АТАКИ

74.

ВЛИЯНИЕ ПОРЫВА ВЕТРА НА ИЗМЕНЕНИЕ ВОЗДУШНОЙ
СКОРОСТИ И УГЛА АТАКИ

75.

Виды турбулентности
Применительно к условиям эксплуатации можно выделить
следующие виды турбулентности:
турбулентность в приземном слое (до высот 2...Зкм), обусловленная трением
воздуха о поверхность Земли и неоднородным нагревом различных участков
поверхности;
турбулентность на границах холодных и теплых фронтов, а также при
кучевой облачности и грозах (средние и большие высоты);
турбулентность на границе струйных течений (Н = 10... 15км), связанная с
резким изменением скорости на малых расстояниях. Видимые признаки этого
вида турбулентности отсутствуют, поэтому ее часто называют
турбулентностью ясного неба;
турбулентность, вызванная обтеканием препятствий, что наиболее
характерно для горных районов.

76.

Взлет самолета

77.

Взлет самолета

78.

Продольная управляемость самолета

79.

Взлет с продольным ветром

80.

Посадка с боковым ветром
U
V
Vист
β

81.

ОГРАНИЧЕНИЯ ПО СКОРОСТИ ВЕТРА НА ВЗЛЁТЕ И
ПОСАДКЕ (SSJ-100)
Максимальная скорость ветра:
встречная оставляющая………………..…………………………...25 м/с
попутная составляющая……………………………………………..5 м/с
боковая составляющая ветра на сухой и влажной ВПП вне условий
обледенения…………………………………………………………….15 м/с

82.

ОГРАНИЧЕНИЯ ПО СКОРОСТИ ВЕТРА
Максимальная скорость ветра при запуске,
рулении и буксировке
При рулении…………………………..………………………………………………18 м/с
При развороте на 180 град. на ВПП шириной 42 м……………………………..15 м/с
При буксировке……………………………………………………………………….25 м/с
При запуске двигателя на земле:
– Боковая составляющая скорости ветра до……………………………………15 м/с
– Попутная составляющая скорости ветра не более………………… ……….5 м/c

83.

Боковая составляющая ветра в зависимости от
коэффициента сцепления
• При выполнении посадки после полёта в условиях обледенения на сухую
или влажную ВПП при μ > 0,55 10 м/с
• При выполнении посадки после полёта в отсутствии обледенения на
ВПП и взлёта с учётом коэффициента сцепления, использовать
приведённую ниже таблицу.
µ
0,30
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,36
0,37
0,38
0,39
0,40
м/с
5,0
5,3
5,6
5,9
6,2
6,5
6,8
7,1
7,4
7,7
8,0
µ
0,41
0,42
0,43
0,44
0,45
0,46
0,47
0,48
0,49
0,50
0,51
м/с
8,5
8,9
9,4
9,9
10,3
10,8
11,3
11,7
12,2
12,7
13,1
µ
0,52
0,53
0,54
0,55 и более
м/с
13,6
14,1
14,5
15,0

84.

Ограничения по боковому ветру

85.

Посадка самолета

86.

Перегрузка в момент касания

87.

Уход на второй круг

88.

Вираж самолета
Вираж – полет самолета по замкнутой круговой траектории в
горизонтальной плоскости.
Правильный вираж – полет самолета в горизонтальной
плоскости (Н-пост) с постоянной скоростью, постоянным
углом крена без скольжения.
Условия правильного виража: