Оценка влияния температурного режима реальной атмосферы на летно-технические характеристики ВС ТУ-154Б-2

Оценка влияния температурного режима реальной атмосферы на летно-технические характеристики ВС ТУ-154Б-2

Введение

В курсовой работе оценивается влияние температурного режима реальной атмосферы на летно-технические характеристики ВС при полетах на верхних эшелонах. Данный вопрос рассматривается для обеспечения безопасности, экономичности и эффективности полетов. Целью работы является получение представления о качественном влиянии температурного режима воздуха на основные эксплуатационные характеристики ВС ТУ - 154Б-2 и на выбор безопасных эшелонов полета по маршруту Екатеринбург - Новосибирск.

Глава 1

Физико-географическое описание района полета по маршруту Екатеринбург - Новосибирск

Екатеринбург

Географическое положение

Город Екатеринбург находится в центральной части Евразийского материка, на границе Европы и Азии, в срединной части Уральского хребта, на 56º 51’ северной широты, 60º 36’ восточной долготы. Город расположен на восточном склоне Уральских гор, в пойме реки Исеть (приток Тобола).

Рельеф

Занимает в основном восточные склоны Среднего и Северного Урала и прилегающую окраину Западно-Сибирской равнины (Зауралье). На юго-западе - увалисто-холмистое и слабо всхолмленное Предуралье (части Уфимского плато и Сылвинского кряжа). Высота до 1569 (г. Конжаковский Камень).

Климат

Екатеринбург находится в зоне умеренно континентального климата с характерной резкой изменчивостью погодных условий, хорошо выраженными сезонами года. Уральские горы, несмотря на их незначительную высоту, преграждают путь массам воздуха, поступающим с запада, из европейской части России. В результате Средний Урал оказывается открытым для вторжения холодного арктического воздуха; в то же время с юга сюда могут беспрепятственно проникать теплые воздушные массы Прикаспия и пустынь Средней Азии. Поэтому для Екатеринбурга и характерны резкие колебания температур и формирование погодных аномалий: зимой - от суровых морозов до оттепелей и дождей, летом - от жары выше +30º С до заморозков. Зима холодная, продолжительная. Средняя температура января на равнинах Зауралья от -20С на севере до -15С на юге. Лето умеренно тёплое, на юго-востоке жаркое, средняя температура июля от +16С на севере до +19С на юго-востоке. Осадков от 350 мм в год на юго-востоке до 500 мм на севере и 600 мм в горах. Вегетационный период 130 дней.

Новосибирск

Географическое положение

На Западно-Сибирской равнине (одной из величайших равнин в мире), в юго-восточной её части, на Приобском плато, невдалеке от Кузнецкого Алатау, на Барабинской низменности уютно расположился Новосибирск. Он по праву считается транспортным, финансовым и культурным центром Сибири. Новосибирская область занимает 1% территории России. Город претендует на звание столицы Сибири, а по некоторым данным является географическим центром России (84º восточной долготы, 56 º северной широты).

Рельеф

Преобладающая часть территории области расположена на Западно-Сибирской низменности, поэтому ее поверхность в основном равнинная. Долина реки Обь делит территорию области на две неравные части. Большая, левобережная, часть расположена на обширной равнине Обь-Иртышского междуречья, средняя высота которой 120 м над уровнем моря. Характерная особенность Барабинско-Кулундинской низменности - лентообразное повышение рельефа - гривы. Они тянутся параллельно друг другу с юго-запада на северо-восток, их относительная высота 3-10 м, межгривные понижения заняты болотами и озерами. Правобережная часть области более возвышенная, холмистая. Сюда заходит самый которого 494 м над уровнем моря. Территория области сейсмически безопасна, за последние десятилетия лишь несколько небольших землетрясений (1-3 балла) отмечались в ее восточной части.северный, очень сглаженный отрог Алтайских гор - Салаирский кряж. Среди Салаирских холмов находится наиболее значительная возвышенность области - Пихтовый гребень, высота

Климат

Климат Новосибирска и его пригородов - континентальный. Он заметно более континентальный, чем климат европейских районов России (в частности, Подмосковья), находящихся на той же географической широте. Зимы здесь существенно (на 5-10 градусов) холоднее, а лето, как правило, немного (на 1-2 градуса) теплее, и с большим количеством солнечных дней. Однако, климат здесь всё же менее суровый, чем на аналогичных широтах Американского континента (Канада), и примерно соответствует климату гораздо более южного (на 5 градусов) Виннипега. Зима в Новосибирске суровая и продолжительная, с устойчивым снежным покровом, сильными ветрами и метелями. Во все зимние месяцы возможны оттепели, но они кратковременные и наблюдаются не ежегодно. Вследствие обилия солнечного света и тепла лето жаркое, но сравнительно короткое. Оно характеризуется незначительными изменениями от месяца к месяцу и большим количеством осадков. Переходные сезоны (весна и осень) короткие и отличаются неустойчивой погодой, весенними возвратами холодов, поздними весенними и ранними осенними заморозками.

Глава 2

Характеристики исходных климатических данных

Для расчетов представлены данные многолетних за температурой атмосферы в феврале и августе для пунктов Екатеринбург и Новосибирск. Данные приведены для уровней от 1000 до 100 мбар. Аэрологические данные с кривыми стратификации, построенным по исходным данным, приведены в приложении 1.

По исходным температурным данным и полученных кривых стратификации выполнены таблицы 1, 2, 3, 4 значения температур атмосферы и отклонений от температур стандартной атмосферы для теплого (март) и холодного (сентябрь) периодов.

Таблица 1. Значения средней, минимальной и максимальной температур атмосферы в марте.

Таблица 2. Значения средней, минимальной и максимальной температур атмосферы в сентябре.

Таблица 3. Значения отклонений от стандартной атмосферы от средней, минимальной и максимальной температур атмосферы в марте.

Таблица 4. Значения отклонений от стандартной атмосферы от средней, минимальной и максимальной температур атмосферы в сентябре.

Из приведенных данных следует, что в силу континентального климата по маршруту полета температура воздуха на высотах полета меняется незначительно. Разница в отклонениях от температуры в СА составляет 2-3 °С.

Глава 3

Для оценки количественного влияния многолетнего температурного режима на предельно допустимую высоту полета воспользуемся типом ВС - ТУ-154Б-2.

Зависимость предельно допустимой высоты от полетного веса в СА.

Изменение предельно допустимой высоты полета от изменения температуры воздуха описывается формулой:

∆H_пр.д = - κ ∆t,

κ - Эмпирический коэффициент, показывающий, на сколько изменяется предельно допустимая высота полета при отклонении температуры от СА на 1°С. Для турбореактивных самолетов κ ≈ 50 м/1º∆t;

∆t - отклонение температуры от СА на соответствующем уровне.

Номограммы, характеризующие данное изменение высоты полета нанесены на аэрологическую диаграмму для рассматриваемых полетных масс. По графикам, нанесенным на аэрологическую диаграмму, выполнены расчеты предельно допустимых высот полета для рассматриваемых пунктов, температур и полетных масс. Результаты представлены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5. Максимально допустимые высоты ВС ТУ - 154Б-2 по маршруту Екатеринбург-Новосибирск в марте, по результатам многолетних наблюдений за атмосферой.

Таблица 6. Максимально допустимые высоты ВС ТУ - 154Б-2 по маршруту Екатеринбург-Новосибирск в сентябре, по результатам многолетних наблюдений за атмосферой.

Приведенные расчеты и построенные графики показывают что изменения максимально допустимой высоты полета ТУ-154Б-2, ввиду изменения температуры воздуха по трассе не превышают 100 - 200 м. Сезонное изменение температуры воздуха приводит к разбросу максимальных высот полета в 600 м при всех приведенных значениях полетной массы. Оптимальные эшелоны полета по данному маршруту составляют FL 330…370 летом FL 350…390 зимой. Расход топлива на данном маршруте, на участке горизонтального полета в 800 - 1000 км приводит к израсходованию 4000 - 4800 кг топлива. Выработка топлива и уменьшение полетного веса на данном маршруте приводит к увеличению максимально допустимой высоты на 200 - 300 м.

Важное значение при выборе оптимального эшелона полета будет иметь масса ВС и выбранный крейсерский режим работы двигателя. При большей продолжительности горизонтального полета уменьшение веса ВС позволит осуществить набор высоты до следующего эшелона. Изменение температуры воздуха при полете по маршруту не будет оказывать существенного влияния на изменение профиля полета. При выборе эшелона полета значение будет иметь существенные сезонные отклонения температуры.

При сохранении рабочего режима работы двигателя отрицательное отклонение температуры от стандартной может вызвать увеличение скорости полета до опасного предела. Поэтому следует оценить влияние температуры на максимально допустимую скорость.

где M_{max (доп)} - максимально допустимое число Маха;- скорость звука, с достаточной степенью точности равная 20,1√Т.

M_{max (доп)} для ТУ - 154: 0,85 в спокойной атмосфере, 0,80 в турбулентной атмосфере.

Таким образом, выдерживание скорости полета по числу М, обеспечивает безопасную скорость при любых возможных отклонениях температуры от стандартной.

полет самолет температура высота

Заключение

Из работы следует, что изменение температуры воздуха при полете по данному маршруту, может оказывать влияние на максимальные высоты полета, только через значительные сезонные отклонения. Для летнего периода характерны более низкие максимальные эшелоны полета, а для зимнего более высокие. Из-за схожести климатических зон, рассмотренных аэропортов, изменение температуры вдоль маршрута будет мало и не окажет существенного влияния на изменение предельно допустимой высоты и скорости полета. Но многолетние сезонные измерения не охватывают все возможные состояния атмосферы в конкретном месте и в конкретное время, и поэтому не освобождают экипаж ВС от анализирования метеорологической обстановки по маршруту полета.

Список литературы:

.        Самолет Ту-154Б. Руководство по летной эксплуатации. - М: РИО МГА, 1975.

.        Тексты лекций. Белоусова Л.Ю.