Авиационная метеорология
Применимо к данному случаю важнейшую роль будут играть изменения на высоте до 12 000 метров. По рассчитанным данным видно, что в холодный период максимальное отклонение фактической температуры в отрицательную сторону от температуры СА наблюдается в минимальных значениях, в теплый период в положительную сторону — в максимальных значениях фактической температуры. Это обусловлено тем, что в теплый… Читать ещё >
Авиационная метеорология (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
(МИНТРАНС РОССИИ) ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
(РОСАВИАЦИЯ)
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ"
КАФЕДРА АВИАЦИОННОЙ МЕТЕОРОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: Авиационная метеорология
Санкт-Петербург 2011
температура полет самолет высота Введение Глава 1. Физико-географические и авиационно-климатические особенности рассматриваемого района полета Глава 2. Анализ многолетнего режима температуры воздуха
Глава 3. Количественная оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета самолета Ту-154Б по маршруту Иркутск — Благовещенск Заключение Список используемой литературы
Основными целями данной курсовой работы являются: оценка значимости многолетнего режима температуры на высотах над участками воздушной трассы для обеспечения безопасности и повышения экономичности полетов, расчет возможных пределов изменения практического потолка и предельно допустимой высоты полета самолета Ту-154, а также максимально допустимой скорости полета.
Практическое значение курсовой работы — наглядное подтверждение того, как велико влияние температурного режима воздуха на одну из основных эксплуатационных характеристик самолета и какие потенциальные возможности для повышения уровня безопасности и экономичности полетов возникают, если учитывать это влияния на этапе планирования полета и в полете.
Полеты самолетов на больших высотах выгодны потому, что с высотой уменьшается расход топлива, а вместе с этим возрастает дальность и повышается экономичность полетов, улучшается маневренность, что позволяет успешно преодолевать зоны с грозовой деятельностью, сильной турбулентностью, обледенением.
В реальных условиях температура, плотность воздуха и атмосферное давление на высотах могут существенно отличаться от их значений в СА, что сказывается на характеристиках полета самолета. Особенно заметно может изменяться тяга двигателя, потолок и предельно допустимая высота. Если учесть, что высота полета задается по барометрическому высотомеру, то вдоль профиля полета атмосферное давление остается постоянным. В этом случае изменение плотности воздуха в полете происходит только за счет отклонения температуры от СА.
Поэтому в каждом реальном полете необходимо иметь данные температурно-ветрового зондирования, прогноза температуры воздуха на высотах или наблюдения за температурой непосредственно в полете для расчета изменения предельно допустимой высоты.
Основные сведения о многолетнем режиме температуры воздуха на высотах и о его влиянии на полет изучаются в курсе «Авиационная метеорология». В том же курсе рассматривается методика расчетов влияния температуры на изменение предельно-допустимой высоты полета самолетов. Часть этих вопросов изучается и в разделе практической аэродинамики.
Глава 1.Физико-географические и авиационно-климатические особенности рассматриваемого района полета.
Полет выполняется по маршруту Иркутск (аэропорт «Иркутск», г. Иркутск) — Благовещенск (аэропорт «Игнатьево», г. Благовещенск).
Маршрут в основном лежит над горной местностью, высота продольного сечения рельефа в среднем варьируется от -1500 до 2000 метров над уровнем моря. Однако преобладающая высота рельефа на пути маршрута — 1800 метров над уровнем моря. Так же неотъемлемая черта горной местности, что не будет являться исключением и для данной территории — истоки рек.
Рис. 1. Схема маршрута полета.
Начальная точка маршрута лежит в южной части Предбайкальской впадины. Далее маршрут пролегает над оз. Байкал, пересекает Яблоновый хребет, после около 500 км следует над горной местностью и до снижения пересекает хребет Большой хинган и его восточное пологое подножье.
Административно маршрут пролегает над юго-восточными районами Иркутской области, далее над южными районами республики Бурятия, над центральной территорией Читинской области и завершается над южными районами Амурской области Российской Федерации.
Климат вдоль пути следования воздушного судна в основном находится под влиянием муссонов. Зима холодная, сухая, малоснежная, безоблачная. Средняя температура января -24 °С. Лето жаркое, дождливое. Средняя температура июля +21 °С. Осадков около 850 мм в год.
Климат имеет колебательный характер. В частности, начальный пункт маршрута лежит в области умеренного резко-континентального климата, где погода зимой отличается ясностью, а сама зима своей суровостью и длительностью. Лето же влажное, тёплое, зачастую пасмурное. Средняя температура в январе ?18,3 °C, средняя температура в июле +17,7. Среднегодовая скорость ветра — 2,1 м/с, среднегодовая влажность воздуха — 72%. Среднегодовое количество осадков составляет 472 мм, из которых больше половины приходится на летний период.
Далее маршрут следования пролегает через область резко-континентального климата, с зимой холодной, с сухим морозом и малым количеством снега. С жарким, коротким летом, которое сопровождается прохладными ночами и обильными осадками в июле и августе. Средняя температура в июле +18,5 °С, в январе ?22 °С. За год в среднем выпадает 244 мм осадков. Климат данной области формируется под влиянием трёх контрастных компонентов: сухого и холодного климата северных областей, жаркого и сухого монгольских пустынь и влажного тихоокеанского.
Позже вновь встречается умеренный резко-континентальный климат, на который большое влияние оказывает высота рельефа в среднем равная 700 метров. Зимы длительные и холодные, морозы могут достигать -50 C°, в то же время летом температура может превышать 40 C°. Короткое лето отличается тёплой погодой. Зима длится более 6 месяцев, с начала октября до середины апреля. Средняя температура в январе ?25,7 C°, в июле — 18,1 C°. Заморозки могут быть практически всё лето. Зимой иногда бывают редкие оттепели. Среднегодовая скорость ветра — 2,3 м/с. Среднегодовая влажность воздуха — 65%
В завершение маршрут полета пролегает через резко-континентальный климат (очередное подтверждение колебательного характера) с муссонными чертами, что выражается в больших годовых (45−50C°) и суточных (до 20 C°) колебаниях температур воздуха и резком преобладании летних осадков. Жаркое, дождливое лето и холодная, сухая, с маломощным снежным покровом зима. Среднегодовая влажность воздуха — 67%. Среднегодовая скорость ветра — 2,0 м/c.
Рис. 2. Схема примерного сечения рельефа местности под трассой.
г. Иркутск (аэропорт «Иркутск»).
Климат умеренный резко континентальный. Зима суровая и долгая, погода зимой почти всегда ясная, лето влажное и тёплое, пасмурное.
Климат смягчается Иркутской ГЭС и другими электростанциями Ангарского каскада: средняя температура января составляет ?18,3 °C, средняя температура июля +17,7. Абсолютный максимум температуры зафиксирован на уровне +37,2 °C (июль 1915 года), абсолютный минимум ?49,5 °C (январь 1915 года). Среднегодовая температура составляет 0,6 °C, среднегодовая скорость ветра — 2,1 м/с, среднегодовая влажность воздуха — 72%.
Среднегодовое количество осадков составляет 472 мм, из которых больше половины приходится на летний период. Абсолютный максимум осадков зафиксирован на уровне 797 мм (1938 год), абсолютный минимум — 209 мм (1884 год).
Показатель | Янв | Фев | Мар | Апр | Май | Июн | Июл | Авг | Сен | Окт | Ноя | Дек | Год | |
Абсолютный максимум, °C | 2,3 | 10,2 | 20,0 | 29,2 | 34,5 | 35,6 | 37,2 | 34,1 | 29,0 | 25,6 | 14,1 | 4,6 | 37,2 | |
Средний максимум, °C | ?13,2 | ?8,4 | ?0,3 | 9,0 | 17,5 | 22,6 | 24,3 | 22,0 | 15,5 | 7,3 | ?2,8 | ?10,3 | 7,0 | |
Средняя температура, °C | ?18,3 | ?15,2 | ?7,1 | 2,1 | 9,7 | 15,2 | 17,7 | 15,5 | 8,9 | 1,3 | ?7,8 | ?15,2 | 0,6 | |
Средний минимум, °C | ?22,4 | ?20,4 | ?13 | ?3,4 | 3,0 | 8,7 | 12,3 | 10,5 | 4,0 | ?3,2 | ?12 | ?19,2 | ?4,5 | |
Абсолютный минимум, °C | ?49,7 | ?44,7 | ?37,3 | ?31,8 | ?14,3 | ?6 | 0,4 | ?2,7 | ?11,9 | ?30,5 | ?40,4 | ?46,3 | ?49,7 | |
Норма осадков, мм | ||||||||||||||
Рис. 3. Средние показания температурного режима Иркутска.
г. Благовещенск (аэропорт «Игнатьево»).
Климат резко-континентальный с муссонными чертами, что выражается в больших годовых (45−50°) и суточных (до 20°) колебаниях температур воздуха и резком преобладании летних осадков. Лето жаркое, дождливое, но со значительным количеством солнечного сияния. Зима холодная, сухая, с маломощным снежным покровом. Температурный рекорд был зафиксирован 25 июня 2010 года, когда температура воздуха в городе поднялась до отметки +39,4 °C.
Среднегодовая температура — +1,2 °C
Среднегодовая влажность воздуха — 67%.
Среднегодовая скорость ветра — 2,0 м/c.
Самое крупное наводнение в Благовещенске произошло в 1958 году. Уровень воды достиг девятиметровой отметки, вода прорвала дамбы и попала в город.
В августе 1984 года Благовещенск пережил ещё одно серьёзное наводнение. Уровень воды в Амуре превысил восемь с половиной метров. Затопленными оказались дома, расположенные вдоль набережной реки.
Причиной этих наводнений были проливные дожди и высокий паводок в верховьях Амура и Зеи.
В настоящее время серьёзные наводнения Благовещенску не угрожают. Опасность их возникновения снизилась после строительства Зейской ГЭС. Теперь в самые дождливые годы уровень Амура и Зеи в районе Благовещенска не достигает уровня 8-ми метров.
Показатель | Янв | Фев | Мар | Апр | Май | Июн | Июл | Авг | Сен | Окт | Ноя | Дек | Год | |
Абсолютный максимум, °C | 0,2 | 7,0 | 20,3 | 27,9 | 34,7 | 39,4 | 37,7 | 36,9 | 33,5 | 28,0 | 13,4 | 3,6 | 39,4 | |
Средний максимум, °C | ?16,6 | ?10,1 | ?0,9 | 10,4 | 19,2 | 25,1 | 27,1 | 24,7 | 18,7 | 8,6 | ?5,1 | ?15 | 7,2 | |
Средняя температура, °C | ?22,7 | ?16,9 | ?7,2 | 4,1 | 12,4 | 18,8 | 21,5 | 19,2 | 12,4 | 2,7 | ?10,3 | ?20,3 | 1,2 | |
Средний минимум, °C | ?27,4 | ?22,5 | ?13 | ?1,7 | 6,1 | 13,2 | 16,8 | 14,6 | 7,3 | ?2 | ?14,6 | ?24,6 | ?3,9 | |
Абсолютный минимум, °C | ?44,5 | ?45,4 | ?35,7 | ?17,7 | ?7,5 | 0,1 | 8,2 | 4,4 | ?4,3 | ?24,8 | ?32,9 | ?41,2 | ?45,4 | |
Норма осадков, мм | ||||||||||||||
Рис. 4. Средние показания температурного режима Благовещенска.
Глава 2. Анализ многолетнего режима температуры воздуха
На бланке аэрологической диаграммы построены кривые распределения средней, минимальной и максимальной температуры по высотам, соответственно за теплый и холодный период года. Полученные кривые распределения температуры с высотой называются — кривые стратификации. Для удобства они обозначены разными цветами (синий соответствует минимальным значениям температуры, красный — максимальным, зеленый — средним)
На аэрологической диаграмме наряду с логарифмической шкалой давления Р0,286 приведена стандартная барометрическая высота Hp, идентичная высоте, определяемой по барометрическому высотомеру, установленному на 760 мм.рт.ст.
Кроме того, на диаграмме нанесена кривая распределения температуры воздуха на высотах в СА. Это дает возможность произвести качественный анализ температурного режима. Если кривые стратификации находятся правее аналогичной кривой в СА — воздух теплее, чем в СА; левее — холоднее.
Для определения количественных характеристик были сняты с кривых стратификаций значения средней, минимальной, максимальной температуры, а также температуры в СА на высотах 1000, 5000, 10 000, 15 000 метров.
Используя эти данные, было рассчитано? t — отклонение реальной температуры (tф) от стандартной (tса) на указанных высотах по формуле:
?t = tф — tса (1)
Результаты расчетов занесены в ниже представленные таблицы.
Иркутск (февраль)
Н, м | t ср, °C | t min, °C | t max, °C | t са, °C | ?t ср, °C | ?t min, °C | ?t max, °C | |
1 000 | — 14,9 | — 34 | 8,5 | — 23,4 | — 42,5 | — 6,5 | ||
5 000 | — 33,2 | — 49,5 | — 16,8 | — 17,5 | — 15,7 | — 32 | 0,7 | |
10 000 | — 57,8 | — 69 | — 41,5 | — 50 | 7,8 | — 19 | 8,5 | |
15 000 | — 56 | — 65 | — 46 | — 56,3 | 0,3 | — 8,7 | 10,3 | |
Иркутск (август)
Н, м | t ср, °C | t min, °C | t max, °C | t са, °C | ?t ср, °C | ?t min, °C | ?t max, °C | |
1 000 | 13,6 | — 1 | 8,5 | 5,1 | — 9,5 | 18,5 | ||
5 000 | — 10 | — 27 | — 17,5 | — 0,5 | — 9,5 | 21,5 | ||
10 000 | — 18 | — 54,5 | — 21 | — 50 | — 4,5 | |||
15 000 | — 47,2 | — 59 | — 38 | — 56,3 | 9,1 | — 2,7 | 18,3 | |
Благовещенск (февраль)
Н, м | t ср, °C | t min, °C | t max, °C | t са, °C | ?t ср, °C | ?t min, °C | ?t max, °C | |
1 000 | — 21,8 | — 34 | — 9 | 8,5 | — 30,3 | — 42,5 | — 17,5 | |
5 000 | — 37 | — 51,5 | — 22,4 | — 17,5 | — 19,5 | — 34 | — 4,9 | |
10 000 | — 57,2 | — 68 | — 46 | — 50 | — 7,5 | — 18 | ||
15 000 | — 54 | ; | ; | — 56,3 | 2,3 | ; | ; | |
Благовещенск (август)
Н, м | t ср, °C | t min, °C | t max, °C | t са, °C | ?t ср, °C | ?t min, °C | ?t max, °C | |
1 000 | 14,5 | 8,5 | — 5,5 | 17,5 | ||||
5 000 | — 8,2 | — 24,8 | — 17,5 | 9,3 | — 7,3 | 19,5 | ||
10 000 | — 39,8 | — 54,1 | — 27,5 | — 50 | 10,2 | — 4,1 | 22,5 | |
15 000 | — 45,4 | ; | ; | — 56,3 | 10,9 | ; | ; | |
Из расчетных данных видно, что за многолетний период в холодное время года как в Иркутске, так и в Благовещенске до высоты 12 000 метров: минимальные значения фактических температур сильно отклонились влево от кривой температуры СА, то есть показания намного ниже; средние значения фактических температур так же отклонились влево, но изменения эти практически в два раза меньше изменений минимальных значений, показания аналогично — ниже показаний температуры СА; максимальные же значения практически не отклонились.
В теплое время года в обоих городах до высоты 12 000 метров температурная картина представляется наоборот: минимальные значения практически не изменились; максимальные значения фактических температур сильно отклонены вправо от кривой температуры СА, то есть превышают значения температуры СА; средние значения отклонены вправо, но изменения почти в два раза меньше изменений максимальных значений.
На высоте 12 000 метров и выше в обоих городах, в теплое и холодное время года незначительные отклонения фактической температуры от температуры СА наблюдаются в минимальных значениях, а так же средние значения в холодный период. Сильные отклонения вправо наблюдаются в максимальных и средних значениях в теплый период.
Применимо к данному случаю важнейшую роль будут играть изменения на высоте до 12 000 метров. По рассчитанным данным видно, что в холодный период максимальное отклонение фактической температуры в отрицательную сторону от температуры СА наблюдается в минимальных значениях, в теплый период в положительную сторону — в максимальных значениях фактической температуры. Это обусловлено тем, что в теплый и холодный периоды приоритетными показаниями, склонными к изменению, являются максимальные и минимальные значения фактической температуры соответственно.
Глава 3. Количественная оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета самолета Ту-154Б по маршруту Иркутск — Благовещенск
Для оценки необходимо рассчитать изменение потолка полета за счет отклонения фактической температуры от температуры СА. Расчет производился по формуле:
?Hпр.доп.= - к? t, (2)
где ?Hпр.доп — изменение потолка или предельно допустимой высоты полета за счет отклонения фактической температуры от температуры СА;
к — эмпирический коэффициент, показывающий, на сколько изменяется предельно допустимая высота полета при отклонении фактической температуры от температуры СА на 1 °C (для турбореактивных самолетов к? 50 м/1є?t) ;
?t — отклонение фактической температуры от температуры СА на соответствующем уровне.
Расчеты были произведены аналитически и графически. При графическом расчете на аэрологической диаграмме была построена вспомогательная номограмма. Для этой цели из руководства по летной эксплуатации самолета Ту-154Б необходимо было взять значения предельно допустимой высоты в СА для каждого полетного веса.
Тип самолета | Полетный вес, т | Нпр.доп., м | |
Ту — 154Б | 11 000 | ||
11 400 | |||
11 700 | |||
?70 | 12 000 | ||
Согласно формуле (2) при отклонении отклонения фактической температуры от температуры СА на ±10°С, изменение предельно допустимой высоты составит? Hпр.д = ± 500 м; при? t = ± 20єС, ?Hпр.доп. = ± 1000 м. При этом отрицательному отклонению отклонения фактической температуры от температуры СА будет соответствовать увеличение высоты, а положительному отклонению — уменьшение.
Все рассчитанные значения для каждого пункта, месяца, температуры показаны в ниже представленных таблицах.
Иркутск (февраль, tср)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 59,1 | — 56,3 | — 2,8 | 11 140 | |||
11 400 | — 59,9 | — 56,3 | — 3,6 | 11 580 | |||
11 700 | — 60,1 | — 56,3 | — 3,8 | 11 890 | |||
<70 | 12 000 | — 60,0 | — 56,3 | — 3,7 | 12 185 | ||
Иркутск (февраль, tmin)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 70,1 | — 56,3 | — 13,8 | 11 690 | |||
11 400 | — 70,6 | — 56,3 | — 14,3 | 12 115 | |||
11 700 | — 71,0 | — 56,3 | — 14,7 | 12 435 | |||
<70 | 12 000 | — 70,6 | — 56,3 | — 14,3 | 12 715 | ||
Иркутск (февраль, tmax)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 44,7 | — 56,3 | 11,6 | — 580 | 10 420 | ||
11 400 | — 46,0 | — 56,3 | 10,3 | — 515 | 10 885 | ||
11 700 | — 46,8 | — 56,3 | 9,5 | — 475 | 11 225 | ||
<70 | 12 000 | — 47,0 | — 56,3 | 9,3 | — 465 | 11 535 | |
Иркутск (август, tcp)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 43,5 | — 56,3 | 12,8 | — 640 | 10 360 | ||
11 400 | — 44,8 | — 56,3 | 11,5 | — 575 | 10 825 | ||
11 700 | — 45,5 | — 56,3 | 10,8 | — 540 | 11 160 | ||
<70 | 12 000 | — 45,5 | — 56,3 | 10,8 | — 540 | 11 460 | |
Иркутск (август, tmin)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 57,5 | — 56,3 | — 1,2 | 11 060 | |||
11 400 | — 58,9 | — 56,3 | — 2,6 | 11 530 | |||
11 700 | — 59,8 | — 56,3 | — 3,5 | 11 875 | |||
<70 | 12 000 | — 60,0 | — 56,3 | — 3,7 | 12 185 | ||
Иркутск (август, tmax)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 29,5 | — 56,3 | 26,8 | — 1340 | 9 660 | ||
11 400 | — 32,5 | — 56,3 | 23,8 | — 1190 | 10 210 | ||
11 700 | — 35,0 | — 56,3 | 21,3 | — 1065 | 10 635 | ||
<70 | 12 000 | — 36,0 | — 56,3 | 20,3 | — 1015 | 10 985 | |
Благовещенск (февраль, tср)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 57,0 | — 56,3 | — 0,7 | 11 035 | |||
11 400 | — 56,8 | — 56,3 | — 0,5 | 11 425 | |||
11 700 | — 56,4 | — 56,3 | — 0,1 | 11 705 | |||
<70 | 12 000 | — 56,3 | — 56,3 | 0,0 | 12 000 | ||
Благовещенск (февраль, tmin)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 69,0 | — 56,3 | — 12,7 | 11 635 | |||
11 400 | — 69,6 | — 56,3 | — 13,3 | 12 065 | |||
11 700 | — 69,9 | — 56,3 | — 13,6 | 12 380 | |||
<70 | 12 000 | ; | — 56,3 | ; | ; | ; | |
Благовещенск (февраль, tmax)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 46,0 | — 56,3 | 10,3 | — 515 | 10 458 | ||
11 400 | — 46,0 | — 56,3 | 10,3 | — 515 | 10 885 | ||
11 700 | — 46,0 | — 56,3 | 10,3 | — 515 | 11 185 | ||
<70 | 12 000 | ; | — 56,3 | ; | ; | ; | |
Благовещенск (август, tср)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 43,0 | — 56,3 | 13,3 | — 665 | 10 335 | ||
11 400 | — 44,2 | — 56,3 | 12,1 | — 605 | 10 795 | ||
11 700 | — 45,1 | — 56,3 | 11,2 | — 560 | 11 140 | ||
<70 | 12 000 | — 45,4 | — 56,3 | 10,9 | — 545 | 11 455 | |
Благовещенск (август, tmin)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 59,1 | — 56,3 | — 2,8 | 11 140 | |||
11 400 | — 61,0 | — 56,3 | — 4,7 | 11 635 | |||
11 700 | — 62,6 | — 56,3 | — 6,3 | 12 015 | |||
<70 | 12 000 | ; | — 56,3 | ; | ; | ; | |
Благовещенск (август, tmax)
Полетный вес, т | Hпр.доп , м | tH, °C | tса, °C | ?t, °C | ?Hпр. доп., м | H с учетом ?H, м | |
11 000 | — 32,0 | — 56,3 | 24,3 | — 1215 | 9 785 | ||
11 400 | — 33,3 | — 56,3 | 23,0 | — 1150 | 10 250 | ||
11 700 | — 34,5 | — 56,3 | 21,8 | — 1090 | 10 610 | ||
<70 | 12 000 | ; | — 56,3 | ; | ; | ; | |
Так, например, в Иркутске на высоте 11 700 метров среднее значение фактической температуры по многолетним данным понижалось до -60,1°C, ?t в этом случае, согласно формуле (1), составило -3,8°C, следовательно, ?Hпр. доп., согласно формуле (2), составит 190 м. А это в свою очередь означает, что при такой температуре и полетном весе 75 тонн предельно допустимая высота для Ту-154Б потенциально увеличится до 11 890 метров.
Аналогичным образом были произведены расчеты для средних значений температур каждого полетного веса в пункте вылета и пункте посадки обоих месяцев.
Так же при полете по маршруту полетный вес воздушного судна уменьшается за счет выработки топлива. Так, например, если при полете по маршруту воздух теплее, чем в стандартных условиях предельно допустимая высота полета будет уменьшаться, а за счет выработки топлива — увеличиваться. Целесообразно, в таком случае, оценить реальное изменение предельно допустимой высоты полета, определив какой из перечисленных факторов влияет больше.
Для расчёта высоты, на которую изменится предельно допустимая высота полета за счет изменения полетного веса из руководства по лётной эксплуатации был взят часовой расход топлива для Ту-154Б, который составляет 7 тонн в первый час полёта и 5 тонн в последующие часы. По известной длине трассы (1 631 км) было рассчитано время полёта при средней скорости 900 км/ч, оно составило 1 час 50 минут. Следовательно, за время полёта будет затрачено около 11 тонн топлива. Для массы 86 тонн эшелон полёта 11 000 метров, но через 1 час 50 минут полёта самолёт будет весить около 75 тонн, что увеличит предельно допустимую высоту полёта на 700 метров.
На рисунке 5 и 6 представлены графически рассчитанные изменения предельно допустимой высоты полета по данному маршруту в феврале и августе месяцах для каждого из весов. Красные кривые отображают изменение потолка за счет отклонения фактической температуры от температуры СА, темно-сиреневые — за счет изменения полетного веса.
Февраль
Рис. 5. Изменение предельно допустимой высоты полета за счет полетного веса и средней температуры в феврале.
Август
Рис. 6. Изменение предельно допустимой высоты полета за счет полетного веса и средней температуры в феврале.
Важно подчеркнуть, что влияние температурного режима на изменение предельно допустимой высоты полета такого же порядка, как и влияние изменения полетного веса на маршруте во время полета.
При сохранении рабочего режима работы двигателя отрицательное отклонение температуры от стандартной может вызвать увеличение скорости полета до опасного предела.
Поэтому далее была произведена оценка влияния температурного режима на уровне предельно допустимой высоты на максимально допустимую истинную скорость полета в СА, по tср, tmin и tmax за каждый месяц для обоих пунктов.
Расчеты выполнялись исходя из соотношения:
(3)
откуда
(4)
где — максимально допустимое число Маха;
a — скорость звука, которая с достаточной степенью точности равняется:
(5)
Учитывая, что результат необходимо из м/с перевести в км/ч, преобразовав формулы (4) и (5), общая формула примет конечный вид:
(6)
Значения на предельно допустимой высоте полета для спокойной и турбулентной атмосферы.
Тип самолета | Предельно допустимые значения в атмосфере | ||
Спокойной | Турбулентной | ||
Ту-154Б | 0,85 | 0,80 | |
При расчете были взяты значения средней, минимальной, максимальной фактической температуры в градусах Кельвина и для спокойной и турбулентной атмосферы. Расчетные данные занесены в ниже представленных таблицах.
Иркутск (февраль)
Температура | Максимально допустимая скорость, км/ч | |||
Вид | t, °C (°К) | Спокойная (Мmax (доп.) = 0,85) | Турбулентная (Мmax (доп.) = 0,80) | |
tса | — 56,3 (216,7) | |||
tср | — 60,1 (212,9) | |||
tmin | — 71,0 (202,0) | |||
tmax | — 46,8 (226,2) | |||
Иркутск (август)
Температура | Максимально допустимая скорость, км/ч | |||
Вид | t, °C (°К) | Спокойная (Мmax (доп.) = 0,85) | Турбулентная (Мmax (доп.) = 0,80) | |
tса | — 56,3 (216,7) | |||
tср | — 45,5 (227,5) | |||
tmin | — 59,8 (213,2) | |||
tmax | — 35 (238,0) | |||
Благовещенск (февраль)
Температура | Максимально допустимая скорость, км/ч | |||
Вид | t, °C (°К) | Спокойная (Мmax (доп.) = 0,85) | Турбулентная (Мmax (доп.) = 0,80) | |
tса | — 56,3 (216,7) | |||
tср | — 56,4 (216,6) | |||
tmin | — 69,9 (203,1) | |||
tmax | — 46,0 (227,0) | |||
Благовещенск (август)
Температура | Максимально допустимая скорость, км/ч | |||
Вид | t, °C (°К) | Спокойная (Мmax (доп.) = 0,85) | Турбулентная (Мmax (доп.) = 0,80) | |
tса | — 56,3 (216,7) | |||
tср | — 45,1 (227,9) | |||
tmin | — 62,6 (210,4) | |||
tmax | — 34,5 (238,5) | |||
Заключение
На трассе Иркутск — Благовещенск, используя среднее значение температуры и веса в 86 тонн, в зимний период рекомендуется держать высоту в пределах 11 035 метров и среднюю скорость полёта для спокойной атмосферы в районе 901 км/ч, для турбулентной — 847 км/ч. Так же в холодные дни экипажу самолета необходимо тщательно оценивать температурный режим атмосферы, так как максимально допустимая скорость при низкой температуре уменьшается. Тем не немее в холодные дни можно увеличить эшелон полета.
В летний период высота полёта должна находиться в пределах 10 335 метров, а средняя скорость для спокойной атмосферы 927 км/ч, для турбулентной — 873 км/ч.
Но необходимо учитывать, что в течение полёта будет меняться масса самолёта, следовательно, будет меняться предельно допустимая высота и соответственно (от разности температур) скорость самолёта. Поэтому экипаж обязан отслеживать климатическую обстановку на протяжении всего маршрута, а не только при взлете и посадке воздушного судна.
Это напрямую связано с безопасностью полетов, как недопущение к полету на максимальных эшелонах с большими отклонениями температуры атмосферы от температуры СА, что может привести к выходу самолета на режим сваливания, так и недопущение к полетам на скоростях, превышающих максимально допустимые, что может привести к нарушению прочности конструкции ВС.
Таким образом, можно сказать, что учет температурного фактора играет ключевую роль в обеспечении безопасности воздушного движения: взлета, полета по маршруту и безопасной посадки на аэродроме назначения.
Список использованной литературы
1. «Руководство по лётной эксплуатации Ту-154Б» РИО МГА 1975 г.
2. ГОСТ 4401–81. «Таблица стандартной атмосферы» ГСК
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Wiki
4. «Методические указания по выполнению курсовой работы». СПб ГУ ГА. Санкт-Петербург, 2009 год. Составители: к.г.н., проф., Л. Ю. Белоусова, ст. преподаватель, Н. В. Соколова.