Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полета по маршруту Санкт-Петербург-Москва

Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полета по маршруту Санкт-Петербург-Москва

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Авиационная метеорология»

Тема: «Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полета по маршруту Санкт-Петербург-Москва

Введение

Задачей курсовой работы является приобретение навыков самостоятельной оценки влияния температурного режима атмосферы на полет самолетов с газотурбинными двигателями.

В курсовой работе требуется оценить значимость многолетнего режима температуры на высотах над участками воздушной трассы, указанной в индивидуальном задании на курсовую работу, для обеспечения безопасности и повышения экономичности полетов, рассчитать возможные пределы изменения практического потолка и предельно допустимой высоты полета конкретного типа самолета, а также максимально допустимой скорости полета.

Полеты самолетов на больших высотах выгодны потому, что с высотой увеличивается путевая скорость, соответственно снижается расход топлива, и увеличивается дальность полета. Кроме того, на больших высотах появляется возможность обходить зоны с грозовой деятельностью, сильной турбулентностью, обледенением.

Вместе с тем при полетах на больших высотах и наличии значительных вертикальных порывов воздуха (порядка 9-10 м/с) для сохранения продольной устойчивости самолета необходимо иметь определенный запас перегрузки. Соответственно, появляется необходимость ограничения максимальной высоты полета на столько, чтобы исключить возможность сваливания самолета. Поэтому, кроме понятий статического и практического потолка, сейчас для некоторых типов самолетов используют понятие предельно допустимой высоты полета, которую определяют с учетом полетного веса. Эту высоту, как и другие летно-технические характеристики самолетов, определяют исходя из условий стандартной атмосферы (СА).

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.

Практическое значение курсовой работы заключается в том, чтобы понимать, 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.

В настоящей работе изложен порядок выполнения работы, приведены исходные данные для выполнения расчетов, и расчет требуемых параметров по маршруту Актюбинск-Ереван в январе и июле.

Глава 1. Исходные данные

Основными исходными материалами для расчетов являются следующие данные:

многолетние данные распределения средней, минимальной и максимальной температуры по высотам по трассе, для пунктов взлета и посадки в марте и сентябре;

данные аэроклиматических справочников (выпуски 1-5) о распределении средней месячной и экстремальных значений температуры на высотах за наиболее теплый и наиболее холодный месяцы года в начале и конце заданной трассы;

таблицы стандартной атмосферы;

руководство по летной эксплуатации самолета Ту-154Б;

бланк аэрологической диаграммы.

Изучаем выданное задание на курсовую работу, и строим схему трассы Санкт-Петербург-Москва (700км).

Составляем краткое физико-географическое и климатическое описание.

Санкт-Петербург протянулся в административных границах с северо-запада на юго-восток на 90 км. Город расположен на северо-западе Российской Федерации, в пределах Приневской низменности <#"870518.files/image002.gif">

Проанализировав таблицы, не трудно заметить, что при полете по данному маршруту температура воздуха на указанных высотах изменяется незначительно, поэтому изменение предельно допустимой высоты полета зависит, в первую очередь от выработки топлива. Графики также наглядно подтверждают это.

Важно помнить, что влияние температурного режима на изменение предельно допустимой высоты полета часто бывает такого же порядка, как и влияние изменения полетного веса на маршруте во время полета за счет выработки топлива.

При сохранении рабочего режима работы двигателя отрицательное отклонение температуры от стандартной может вызвать увеличение скорости полета до опасного предела.

Поэтому далее оценим влияние 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 выполняются исходя из соотношения:

откуда

где Mmax (доп) - максимально допустимое число Маха;

a - скорость звука, с достаточной степенью точности равная 20,1 .

Т - температура в Кельвинах

График зависимости скорости звука от высоты для МСА

Значения Mmax (доп) для воздушного судна Ту-154Б на предельно допустимой высоте полета для спокойной Mmax (доп) = 0,85 и турбулентной Mmax (доп) = 0,80 атмосферы.

При расчете Vmax(доп) берем значения средней, минимальной, максимальной температуры в градусах Кельвина, Mmax (доп) - для спокойной и турбулентной атмосферы.

Результаты вычислений Vmax(доп) в км/ч для максимальной высоты полета 12 100 м представлены в виде таблицы.

Таблица 3

Предельные скорости полета

Графики зависимости Vmax(доп) от температуры на предельном эшелоне 12 100 м

Заключение

По результатам наблюдений и расчетов получается что: На высоте 12100м в Санкт-Петербурге tср в марте и сентябре немного выше от значений tСА. В Москве tср в марте практически на уровне СА, а в сентябре немного выше от значений tСА. Это означает:

Рассчитанные по отклонениям от СА значения фактической воздушной скорости (атмосфера спокойная или турбулентная) в км/ч для tср в Санкт-Петербурге и Москве на эшелоне 12 100м и в марте и в сентябре существенно меняться не будут.

Рассчитанные по отклонениям от СА значения фактической высоты полета в метрах для tср марта в Санкт-Петербурге и Москве существенно меняться не будут.

Рассчитанные по отклонениям от СА значения фактической высоты полета в метрах для tср сентября в Санкт-Петербурге и Москве также существенно меняться не будут.

Следовательно, определяющим фактором влияющим на изменение предельно допустимой высоты на данном маршруте будет выработка топлива во время полета.

Литература

Баранов А.М., Лещенко Г.П., Белоусова Л.Ю. Авиационная метеорология и метеорологическое обеспечение полетов. М., Транспорт, 2010, 285 с.

Асатуров М.Л. Основы авиационной метеорологии. Метеорологические характеристики атмосферы: Тексты лекций.- СПб.: АГА, 2012.-38с.

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

ГОСТ 4401-81. Таблица стандартной атмосферы. М.: ГСК при СМ, 2011.

НМО ГА - 95. М., Транспорт, 2010, 204с.

Астапенко П.Д., Баранов А.М., Шварев И.М. Авиационная метеорология. М., Транспорт, 1985, 262с.

Асатуров М.Л. Основы авиационной метеорологии. Метеорологические характеристики атмосферы: Тексты лекций.- СПб.: АГА, 2002.-38с.