Оценка влияния реального температурного режима атмосферы на полёт самолётов с ТРД

Содержание

Введение

Глава 1. Физико-географические и авиационно-климатические особенности района полёта. Характеристика исходных аэроклиматических данных

Глава 2. Анализ многолетнего режима температуры воздуха для аэропортов Омск (Центральный) и Нижний Новгород (Стригино)

Глава 3. Количественная оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полёта самолёта ТУ-134. Оценка влияния температурного режима на уровне предельно допустимой высоты на максимально допустимую истинную скорость полёта

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Задачей курсовой работы является приобретение навыков самостоятельной оценки влияния реального температурного режима атмосферы на полёт самолётов с ТРД.

В курсовой работе требуется оценить значимость многолетнего режима температуры на высотах над участками воздушной трассы для обеспечения безопасности и повышения экономичности полётов, рассчитать возможные пределы изменения практического потолка, предельно допустимой высоты полёта и максимальной скорости полёта конкретного типа самолёта.

Экономическая выгода полётов самолётов гражданской авиации на больших высотах заключается в том, что с высотой уменьшается расход топлива, а вместе с ним повышается практическая дальность полёта. Кроме этого, улучшается манёвренность, что позволяет успешно преодолевать зоны грозовой деятельности, турбулентности и обледенения, и соответственно, увеличивает качественные параметры состояния безопасности полётов.

Вместе с тем, при выполнении полётов на больших высотах и наличии значительных вертикальных порывов воздуха (порядка 9 - 10 м/c) для сохранения продольной устойчивости воздушное судно (ВС) должно иметь определённый запас по перегрузке. На больших высотах допустимые перегрузки определяются значением Су св, при котором возникает тряска и возможность сваливания. Этим фактором определяется необходимость ограничения максимальной высоты полёта ВС на такое значение, чтобы гарантированно исключить возможность сваливания самолёта. Поэтому, кроме понятий статического и практического потолка используется понятие предельно допустимой высоты полёта, которую определяют с учётом полётного веса. Эту высоту а так же другие ЛТХ ВС определяют исходя из условий стандартной атмосферы (СА).

В реальных условиях температура, плотность воздуха и атмосферное давление по высотам могут существенно отличаться от их значений в СА, что оказывает влияние на характеристики полёта самолёта. Особенно заметно может измениться тяга двигателей, потолок и предельно допустимая высота. С учётом того, что высота полёта задаётся по барометрическому высотомеру, то вдоль профиля полёта атмосферное давление остаётся постоянным. В этом случае изменение плотности воздуха в полёте происходит только за счёт отклонения температуры от СА.

Соответственно, для обеспечения безопасности полётов, необходимо иметь данные температурно-ветрового зондирования, прогноза температуры воздуха на высотах или наблюдения за температурой непосредственно в полёте для расчёта изменения предельно допустимой высоты в каждом реальном полёте.

Практическое значение курсовой работы заключается в определении влияния температурного режима воздуха на основные эксплуатационные характеристики ВС и потенциальных возможностей для обеспечения безопасности и повышения экономичности полётов, возникающих при учёте этого влияния.

Для выполнения курсовой работы получено индивидуальное задание, включающее следующие исходные данные:

Название воздушной трассы:

воздушная трасса Омск - Нижний Новгород;

Многолетние данные по температуре воздуха до высоты 100гПа (16 км) в аэропортах Омск и Нижний Новгород за холодный и теплый периоды;

Бланк аэрологической диаграммы.

Для расчёта курсовой работы выбран самолёт Ту-134 А со следующими ТТХ: рис. 1.

полетный режим скорость высота

Таблица 1

Зависимость предельно допустимой высоты от полётного веса для

самолёта Ту-134

Таблица 2

Значения М макс (доп) на предельно допустимой высоте полёта для спокойной и турбулентной атмосферы для самолёта Ту - 134

Таблица 3

Глава 1. Физико-географические и авиационно-климатические особенности района полёта. Характеристика исходных аэроклиматических данных

Согласно заданию на курсовую работу выбран маршрут полёта Омск - Нижний Новгород. Протяжённость маршрута 1858 км, истинный путевой угол (ИПУ) 283°, маршрут расположен в широтном направлении с востока на запад.

Аэропорт вылета: Омск (Центральный).

Коды аэропорта: ИКАО - UNOO, ИАТА - OMS, внутренний - ОМС.

Местонахождение: Россия, г. Омск

РЦ УВД (FIR): УНОО

KTА: 54°58´N 073°18´E, ∆М +12°, ∆Н + 92,5 м

Местное время (UTC): +7

Время работы (UTC): Круглосуточно

Принимаемые воздушные суда: Ан-12, - 24, Ан-148, Ил-18, 76Т (ТД), Ил-114, Ту-134, - 154, - 204, Ту-204С, Ту-204-100, Ту-214, Як-40, - 42, А-319-100/200, А-320-214, ATR-42, ATR-72, Boeing-737-200/300/400/500/700/800, Boeing-757-200, Boeing-757, ВАе-125-700, ВАе-146-200, EMB-120, Embraer-190, Fokker-50, RRJ-95, СRJ-200 и другие типы ВС 3 и 4 классов, а также вертолеты всех типов.

ВПП: ИВПП 07/25, класс В, размеры 2500м х 45м, максимальный взлетный вес ВС 191 т, PCN 50/F/C/X/T, МКп 65°/245°, покрытие асфальтобетон.

Аэропорт назначения: Нижний Новгород (Стригино)

Коды аэропорта: ИКАО - UWGG, ИАТА - GOJ, Внутренний - НЖС

Местонахождение: Россия, 15 км к юго-западу от центра г. Нижний Новгород

РЦ УВД (FIR): УУВЖ

KTА: 56°13´N 043°47´Е, ∆М +11,6°, ∆Н +78 м

Местное время (UTC): +3

Время работы (UTC): Круглосуточно

Принимаемые воздушные суда: Ил-62, Ил-76, Ил-86, Ту-134, Ту-154, Ту-204, Як-42, А-319, А-320, Б-737 и ВС кл. ниже, вертолеты всех типов.

ВПП: ИВПП18л/36п класс ВПП: В.2509 м х 45 м цементобетон, ИВПП 18п/36л класс ВПП: Б.2805 м х 45 м цементобетон, ИВПП 06/24 класс ВПП: Е.500 м x 22 м асфальт, ИВПП 15/33 класс ВПП: Е 600 м х21 м асфальт.

Маршрут полёта проходит над следующими физико-географическими странами: Западно - Сибирская равнина, Урал, Восточно - Европейская (Русская) равнина. Физико - географическая страна - это обширная часть материка, соответствующая крупной тектонической структуре и достаточно единая в орографическом отношении, характеризующаяся общностью макроциркуляционных процессов и своеобразной структурой географической зональности (набором природных зон или спектром высотных поясов). Страна занимает площадь в несколько сот тысяч или миллионов квадратных километров.

Западно-Сибирская равнина занимает всю западную часть Сибири <#"870510.files/image002.gif">, где Т измеряется в градусах Кельвина.

Значения М макс (доп) на предельно допустимой высоте полёта для спокойной и турбулентной атмосферы для самолёта Ту - 134 будут взяты из таблицы 3. С учётом практического потолка самолёта, расчёты будут производиться по высоте 12000 м. Для удобства вычислений составим дополнительную таблицу температур на высоте 12000 м:

Таблица 13

Результаты вычислений сведём в таблицу и проанализируем её. Для удобства скорость будет выражена в километрах в час.

Таблица 14

Проанализировав таблицу, можно сделать вывод, что превышение максимально допустимых истинных скоростей возможно во всём диапазоне рассмотренных температур аэропортов вылета и назначения. Максимальное расчётное значение превышения ограничений составляет 44 км/ч, что является довольно значительной величиной для рассматриваемого типа самолёта.

Таким образом, при выполнении практического полёта следует рекомендовать экипажу выдерживать ограничения по скорости используя указатель числа М. Кроме того, учитывая, что спокойная атмосфера является лишь частным случаем состояния реальной атмосферы, для усиления безопасности полёта экипажу возможно рекомендовать в качестве основного параметра ориентироваться на ограничение по числу М для турбулентной атмосферы.

Однако, при минимальных температурах в любое время года максимально допустимая истинная скорость будет меньше рассчитанной по температуре стандартной атмосферы. В этом случае возможно превышение ограничений по максимально допустимой истинной скорости даже при случае не превышения числа М. Это показывает необходимость расчёта экипажем предельно допустимых истинных скоростей для выполнения каждого реального полёта.

Опасность превышения ограничений по скорости состоит в том, что в случае превышения ограничений скорости по местной прочности возможны остаточные деформации и даже разрушение соответствующих элементов конструкции, причем, как правило, асимметричное, например вспучивание обшивки и другое. В результате аэродинамическая симметрия самолета нарушается, возникают боковые моменты рыскания и крена. Если нарушение аэродинамической симметрии таково, что удается сбалансировать самолет и уменьшить скорость до допустимого значения, необходимо оценить степень опасности продолжения полета. Как правило, дальнейшее выполнение задания прекращается и принимается решение о посадке на свой или ближайший аэродром. Чрезвычайно опасно достижение критической скорости флаттера, возникновение которого приводит к быстрому разрушению самолета. Только в единичных случаях испытательных полетов удавалось вплотную приблизиться к началу флаттера и успеть уменьшить скорость до разрушения самолета. При этом самолет получал такие деформации, что к дальнейшей эксплуатации был непригоден. Ввиду чрезвычайно быстрого развития колебаний крыла, приводящих к разрушению самолета, достижение критической скорости флаттера недопустимо в любой ситуации. Нарушение ограничений числа М полета по путевой устойчивости самолета приводит к возникновению колебаний рыскания и крена с большой амплитудой и со значительными боковыми перегрузками. Для прекращения этих колебаний следует зафиксировать педали в нейтральном положении и уменьшить скорость выпуском тормозных щитков и дросселированием двигателя. Так как превышение ограничений по максимально допустимой истинной скорости при случае не превышения числа М может быть достигнуто при минимальных температурах, то для каждого самолёта вводится ограничение по минимальной эксплуатационной температуре. Так, для самолёта Ту-134 этот параметр составляет - 70°С.

Таким образом, всё вышеизложенное наглядно подтверждает необходимость расчётов экипажем предельно допустимой высоты и максимально допустимой истинной скорости для выполнения каждого реального полёта по состоянию фактической атмосферы.

Заключение

В процессе курсовой работы были приобретены навыки самостоятельной оценки влияния реального температурного режима атмосферы на полёт самолётов с ТРД.

В курсовой работе была оценена значимость многолетнего режима температуры на высотах над участками воздушной трассы Омск - Нижний Новгород для обеспечения безопасности и повышения экономичности полётов, рассчитаны возможные пределы изменения практического потолка, предельно допустимой высоты полёта и максимальной истинной скорости полёта самолёта Ту-134.

Кроме этого, была доказана важность метеорологического обеспечения для авиационной деятельности, теоретически выведены и доказаны практические рекомендации лётным экипажам по учёту фактического состояния атмосферы при практическом выполнении полётов и необходимости расчётов предельных параметров полёта по состоянию фактической атмосферы.

Исполнил: студент 1 курса заочной формы обучения

Список использованной литературы

1.       Астапенко П.Д. и др. Авиационная метеорология.М., Транспорт, 1985 г.

2.      Баранов А.М. и др. Авиационная метеорология и метеорологическое обеспечение полётов.М., Транспорт, 1993 г.

.        Богаткин О.Г. Авиационная метеорология. Учебник для вузов. СПб. РГГМУ, 2005 г.

.        Асатуров М.Л. и др. Основы авиационной метеорологии. Метеорологические характеристики атмосферы: Тексты лекций. СПб. АГА, 2002 г.

.        Белоусова Л.Ю. и др. Авиационная метеорология. Методические указания к изучению дисциплины и выполнению курсовой работы. СПб. АГА, 2009 г.

.        Руководство по лётной эксплуатации самолёта Ту-134.М., Воздушный транспорт, 1981 г.

.        ГОСТ 4401-81. Таблица стандартной атмосферы.М., ГСК при СМ СССР, 1981 г.

.        Аэроклиматический справочник СССР. Основные аэроклиматические характеристики.М., Гидрометеоиздат, 1957 г.

.        Федеральные авиационные правила "Предоставление метеорологической информации для обеспечения полетов воздушных судов". М., 2013 г.

.        Атмосфера стандартная. Параметры.М., изд. Стандартов, 1981 г.

Кроме приведённой выше литературу для написания курсовой работы были использованы общедоступные ресурсы сети Интернет, поисковые ресурсы Google, Yandex, программа Google - Earth Планета Земля.