
- •Размеры аэродромов
- •Планировка летного поля аэродрома и требования к расположению его элементов на местности
- •«Руководство по эксплуатации аэродромов государственной авиации»
- •7. Начальник инженерно-аэродромной службы авиационно-технической части обязан:
- •8. Командир аэродромно-эксплуатационного подразделения - комендант аэродрома обязан:
- •Индексы самолетов
- •Допустимая ширина ивпп
- •Требования к пвп
- •96. Если предусматривается свободная зона – сз (или зоны), то к ней предъявляются следующие требования:
- •Приложение № 2
- •1 Рассматриваются в теме № 16 «Содержание и текущий ремонт грунтовой части летного поля».
ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ВОЕННОГО ОБУЧЕНИЯ
КАФЕДРА ВВС И РЭБ
|
|
ТЕКСТ ЛЕКЦИИ
-
по предмету:
Военная подготовка
дисциплина:
Военно-специальная подготовка
раздел:
Инженерно-аэродромное обеспечение
тема № 15:
Основы инженерно-аэродромного обеспечения базирования авиации
занятие № 2:
Требования, предъявляемые к аэродромам
Введение
Воздушный транспорт продолжает развиваться, и для его наземного обеспечения необходимо развитие сети сооружений делающей возможным взлет, посадку, руление, хранение и техническое обслуживание воздушных судов.
Анализируя процесс эксплуатации воздушных судов, от пребывания в боевой готовности до послеполетного осмотра и контроля оборудования, очевидно, что для безопасного выполнения всех операций необходимо специальное оборудование значительной территории местности — территории аэродрома.
Вопросы занятия
Вопрос № 1. Составные части и элементы аэродрома, и их назначение
Аэродром — участок земной или водной поверхности, специально оборудованный для взлета, посадки, руления, стоянки и обслуживания воздушных судов.
В общем случае военный аэродром включает в себя (см. рис.15.5):
летное поле;
служебно-техническую застройку (СТЗ);
казарменный городок (КГ);
жилой городок (ЖГ).
Летное поле — часть площади аэродрома, на которой располагаются взлетно-посадочные полосы с боковыми и концевыми полосами безопасности, рулежные дорожки, места стоянки самолетов (вертолетов), площадки для посадки вертолетов (самолетов вертикального взлета и посадки), для подготовки самолетов (вертолетов) к вылету.
Основным элементом летного поля является летная полоса. Летная полоса — определенная площадь, которая включает взлетно-посадочную полосу, боковые и концевые полосы безопасности. Она предназначена для взлета и посадки самолетов, как правило, в двух взаимно противоположных направлениях. На современных аэродромах, как правило, устраивается одна летная полоса. Летное поле на аэродромах с несколькими летными полосами может иметь очертание многоугольника или квадрата; при этом значительно возрастает площадь земли, занимаемая под аэродром.
Взлетно-посадочная полоса (ВПП) с искусственным покрытием (ИВПП) и грунтовые взлетно-посадочные полосы (ГВПП) – часть летной полосы аэродрома, предназначенная для разбега при взлете и пробега после посадки воздушных судов.
В общем случае ВПП является рабочей площадью летной полосы.
Торец взлетно-посадочной полосы с искусственным покрытием (торец ИВПП) – поперечная грань искусственного покрытия, определяющая конец взлетно-посадочной полосы от концевой полосы безопасности.
Порог взлетно-посадочной полосы (порог ВПП) — начало участка взлетно-посадочной полосы, предназначенного для приземления воздушных судов.
Рис. 15.5. Структурная схема построения аэродрома
Рис. 15.6.
Схема летного поля аэродрома
Концевая полоса безопасности (КПБ) — специально подготовленный участок аэродрома, примыкающий к торцу ВПП и предназначенный для обеспечения безопасности при взлете и посадке воздушных судов.
Боковая полоса безопасности (БПБ) — специально подготовленный участок аэродрома, примыкающий к боковой стороне ВПП и предназначенный для обеспечения безопасности при взлете и посадке воздушных судов.
Рулежная дорожка (РД) — подготовленный на аэродроме путь для руления и буксировки самолетов (вертолетов).
Рулежные дорожки подразделяются:
на магистральные (МРД),
на соединительные (СРД),
на вспомогательные (ВРД),
на выводные.
Магистральная рулежная дорожка (МРД) — РД, соединяющая концы ВПП и обеспечивающая руление самолетов (вертолетов) от одного конца ВПП к другому по кратчайшему расстоянию. Она располагается, как правило, параллельно (вдоль) летной полосе.
Соединительная рулежная дорожка (СРД) — РД, соединяющая ВПП с МРД, как правило, в местах вероятного окончания пробега самолета.
Вспомогательная рулежная дорожка (ВРД) — РД, соединяющая отдельные группы мест стоянки самолетов (вертолетов) и специальные площадки с МРД или ВПП.
Выводные рулежные дорожки — РД, соединяющие места стоянки самолетов (вертолетов) со вспомогательными РД или МРД.
Место стоянки самолетов (МС) — подготовленная площадка для размещения и обслуживания самолетов (вертолетов). Существуют индивидуальные и групповые МС, рассчитанные соответственно на один или два и более самолетов.
Специальные площадки предназначены для технического обслуживания и подготовки самолетов к вылету, стоянки дежурных и прилетающих самолетов, вертолетов, а также для размещения средств связи и радиотехнического обеспечения полетов, находящихся в пределах летного поля. Примером указанных площадок можно считать, техническую позицию подготовки самолетов (вертолетов).
Техническая позиция подготовки самолетов (вертолетов) ТППС (ТППВ) — площадка, предназначенная для технического обслуживания и подготовки самолетов (вертолетов) к вылету, оборудованная централизованными системами заправки и запуска двигателей самолетов (вертолетов).
В целях рассредоточения авиационной техники и материальных средств на военных аэродромах устраиваются зоны рассредоточения. Зона рассредоточения самолетов (ЗР) — земельный участок, предназначенный для рассредоточенного размещения самолетов (вертолетов) на аэродроме с целью снижения их поражения.
Зона рассредоточения оборудуется местами стоянки, рулежными дорожками, защитными укрытиями и другими сооружениями.
Служебно-техническая застройка (СТЗ) — комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенный для обеспечения: управления полетами, предполетной подготовки летного и инженерно-технического состава, технического обслуживания и ремонта авиационной техники, хранения и технического обслуживания наземной техники, хранения горючего и смазочных материалов, вооружения, боеприпасов, авиационно-технического имущества, материальных средств для эксплуатационного содержания и ремонта летного поля и аэродромных сооружений, защиты личного состава, авиационной и наземной техники от средств поражения противника, охраны и обороны аэродрома.
Весь комплекс зданий и сооружений СТЗ логически можно разделить на четыре группы.
К первой группе относятся: сооружения управления полетами, предполетной подготовки летного состава, средств связи и радиотехнического обеспечения; эта группа сооружений в свою очередь включает командный пункт (КП), командно-диспетчерский пункт (КДП), полковые служебно-технические здания, служебно-технические здания эскадрилий и дежурных экипажей, метеоплощадку.
Командно-диспетчерский пункт предназначается для обеспечения руководства и правления полетами. В его помещениях сосредоточены специальные службы для руководства полетами и взлетно-посадочными операциями и размещено необходимое для этого радиотехническое и радиолокационное оборудование.
В полковых служебно-технических зданиях размещаются штабы и службы авиационных полков, связанные с летной работой и эксплуатацией авиационной техники. В служебных зданиях имеются классы, помещения для проверки приборов и спецоборудования, хранения бортового имущества, парашютов, высотных костюмов и т.п.
Служебно-технические здания эскадрилий предназначаются для предполетной подготовки и отдыха летного и инженерно-технического состава, а также для проведения работ по обслуживанию авиационной техники эскадрильи. В служебно-технических зданиях эскадрилий предусматриваются помещения для командования, летного и инженерно-технического состава, для обслуживания авиаоборудования самолетов и двигателей, вооружения и радиооборудования.
Здание дежурных экипажей служит для отдыха и предполетной подготовки летного и инженерно-технического состава экипажей.
Для установки оборудования метеорологической станции устраивается метеорологическая площадка организуемая, как правило, вблизи КДП на открытом ровном месте так, чтобы отсутствовало влияние каких-либо факторов, которые могут вносить искажения в показания метеорологических приборов.
Ко второй группе относятся: сооружения технического обслуживания и ремонта самолетов; к этой группе сооружений относятся сооружения технико-эксплуатационной части (ТЭЧ), аккумуляторно-зарядная, кислорододобывающая, водороддобывающая и компрессорная станции, авиационный тир, девиационный круг и технические позиции подготовки ракет (ТППР).
Сооружения ТЭЧ предназначаются для выполнения ремонтно-регламентных работ на съемных агрегатах самолетов, двигателей, спецоборудования и вооружения. Сооружения ТЭЧ располагаются в районе мест стоянок самолетов. Для проведения регламентных и ремонтных работ непосредственно на самолетах перед зданием ТЭЧ устраиваются открытые площадки на два-три самолета. Открытые площадки соединяются с местами стоянок самолетов посредствам выводных РД.
Однако проведение регламентных работ на открытых площадках имеет ряд недостатков, основными из которых являются необходимости прекращения работы при осадках и снижение качества покраски наружных поверхностей самолета. Поэтому в состав сооружений ТЭЧ включается ангар, где производятся ремонт планера самолета, замена двигателя, монтажно-демонтажные работы, проверка и регулировка агрегатов и всех систем самолета. Размер ангара принимается из условия одного самолета расчетного типа (расчетный тип определяется типом базируемой авиации).
Регламентные работы с отдельными агрегатами проводятся в мастерской. Расположение ангара и мастерской ТЭЧ в разных зданиях создало бы некоторое неудобство технологического порядка и менее экономично, чем строительство ангара совместно с мастерскими в виде пристроек. В пристройках размещаются помещения для групп ремонтно-регламентных работ по радиооборудованию, вооружению, агрегатам самолетов и двигателям.
В здании кислороддобывающей станции (КДС) размещается оборудование для получения жидкого медицинского кислорода, необходимого для обеспечения высотных полетов и удовлетворения технических нужд. КДС располагается в стороне от автомобильных дорог с интенсивным движением и других объектов, загрязняющих воздух.
В зданиях аккумуляторно-зарядной станции (АЗС) предусматриваются помещения для силовой установки, дистилляторной, зарядки аккумуляторов хранения кислот электролита и аккумуляторов.
Компрессорная станция обеспечивает базирующиеся части сжатым воздухом. На станции устанавливается компрессор, и имеются помещения для зарядки и хранения баллонов со сжатым воздухом.
Авиационный тир, предназначенный для пристрелки бортового вооружения и учебно-тренировочных стрельб.
Девиационный круг предназначен для определения и списывания девиации компасов и отработки антенных устройств.
Здание водороддобывающей станции (ВДС) предназначается для получения водорода и наполнения оболочек, применяемых при аэрологических наблюдениях. Располагается ВДС в комплексе с метеорологической станцией. В здании имеются помещения для получения водорода, хранения водородных оболочек и подготовки их к пуску.
К третьей группе относится группа складов; на постоянном аэродроме устраиваются расходные и базовые склады горючего и смазочных материалов (ГСМ), склады авиационно-технического имущества и боеприпасов.
Базовые склады ГСМ предназначаются для маршрутного слива авиатоплив с железнодорожного или водного транспорта, хранения и перекачки их по топливопроводам в расходные склады, выдачи топлива в передвижные средства.
Расходные склады создаются для приема с базового склада топлива, перекачиваемого по топливопроводу, хранения его в резервуарном парке и выдачи в передвижные средства или непосредственно через систему централизованной заправки на самолет.
Для хранения авиационно-технического имущества (АТИ) на аэродромах созданы склады АТИ. Склады АТИ обычно состоят из хранилищ, цеха переконсервации, разгрузочно-погрузочных платформ и площадок для открытого хранения имущества.
Склад боеприпасов предназначен для хранения и выдачи боеприпасов и состоит из хранилищ авиационных боеприпасов и вспомогательных сооружений.
К четвертой группе сооружений относятся сооружения аэродромно-эксплуатационного обслуживания; в эту группу сооружений входят парк войсковой части, парк аэродромно-эксплуатационного подразделения, пункты стоянки средств наземного обеспечения полетов (СНОП), караульные помещения и ограждение аэродрома
Парк войсковой части предназначен для хранения, технического обслуживания и ремонта автомобильной и электрогазовой техники авиационно-технической части, Он располагается в казарменном городке или на территории СТЗ.
Парк аэродромно-эксплуатационного подразделения обычно располагается на окраине общей застройки, в непосредственной близости к летному полю аэродрома.
Караульные помещения располагаются на территории СТЗ или в казарменном городке в соответствии с требованиями Устава гарнизонной и караульной службы.
Казарменный городок предназначен для расквартирования рядового и сержантского состава, размещения штабов и служб частей, а также для размещения учреждений коммунально-бытового и культурного обслуживания. Казарменный городок располагается вне полосы воздушных подходов. Он может примыкать к служебно-технической застройке или находиться на некотором удалении от нее.
Жилой городок состоит из зданий, предназначенных для расквартирования летно-технического состава и обслуживающего персонала с их семьями, а также сооружений хозяйственного и культурно-бытового обслуживания. Он располагается, как правило, в ближайших к аэродрому населенных пунктах.
В отдельных случаях применяется объединенная планировка обоих городков.
Казарменный и жилой городки строятся только на постоянных аэродромах. На полевых аэродромах личный состав, штабы и службы, базирующихся частей, размещаются в близлежащих населенных пунктах и во временных сооружениях.
Связь между всеми составными частями и элементами аэродрома, а также с объектами государственного значения, осуществляется посредством подъездных и внутриаэродромных дорог.
Подъездная дорога соединяет аэродром с государственной сетью автомобильных и железных дорог.
Внутриаэродромная дорога соединяет между собой группы и отдельные здания и сооружения на аэродроме.
Вывод: Аэродром государственной авиации представляет собой комплекс специально подготовленных земельных участков, сооружений и оборудования, обеспечивающих взлет, посадку, размещение и обслуживание самолетов (вертолетов) и базирование воинских частей и подразделений авиации.
Вопрос № 2. Требования к размерам и планировке летного поля, к полосам воздушных подходов
Аэродром может быть допущен к эксплуатации, если он соответствует требованиям НГЭАГосА.А для данного класса аэродрома.
В отдельных случаях некатегорированный аэродром может быть допущен к эксплуатации с обоснованными отступлениями от требований настоящих аэронавигационной информации и инструкцию по производству полетов на аэродроме НГЭАГосА.А после их внесения установленным порядком в документы.
Допуск к эксплуатации некатегорированных аэродромов осуществляется приказом командующего объединением ВВС (ВМФ) или приравненных к ним должностных лиц других федеральных органов исполнительной власти (организаций) на основании акта обследования аэродрома на соответствие НГЭАГосА.А.
Допуск категорированных аэродромов к эксплуатации (при метеоминимуме I, II, III категорий) осуществляется приказом Главнокомандующего (ВВС, ВМФ) или соответствующими начальниками других Федеральных органов исполнительной власти (организаций).
Приказом Главнокомандующего ВВС (ВМФ) или начальниками других государственных ведомств (служб) (для некатегорированного аэродрома — приказом командующего объединением ВВС (ВМФ) или приравненных к ним должностных лиц других государственных ведомств и служб) создается комиссия, на которую возлагается обследование категорированного (некатегорированного) аэродрома и подготовка приказа о допуске данного аэродрома к эксплуатации.
Каковы же требования к размерам и планировке, выполнение которых позволит допустить его к эксплуатации?
Подвопрос № 2.1. Основные понятия о расчете размеров элементов летного поля
В основе определения размеров летного поля, полос воздушных подходов и приаэродромной территории лежит теория динамики полета самолета.
Для понимания физической основы расчета элементов летного поля и как следствие требование к ним рассмотрим взлет, посадку, руление самолета и основные положения по теории движения самолета при взлете и посадке.
Элементы взлета, посадки и руления самолетов
Взлет самолетов. Взлетом называется ускоренное движение самолета от момента начала разбега до набора скорости, при которой он может набирать высоту и достигает высоты первого разворота (150-200 м).
Взлетной дистанцией называется расстояние от начала разбега самолета до набора им высоты 25 м. Взлет самолета до набора в общем случае складывается из трех стадий движения: разбега, выдерживания (разгона) и набора высоты (подъема).
При разбеге самолет развивает скорость от начальной, равной нулю, до необходимой для отрыва самолета от земли vотр. Расстояние, пройденное самолетом по поверхности летной полосы от начала разбега до отрыва, называется длиной разбега Lразб.
При разгоне (выдерживании) скорость самолета увеличивается до необходимой для перехода в режим набора высоты.
Расстояние, пройденное самолетом от момента отрыва самолета до достижения им скорости, близкой к скорости набора высоты, называется длиной участка выдерживания Lвыд.
Последним этапом взлета является набор высоты. Самолет, достигнув скорости набора высоты, продолжает движение по восходящей траектории до высоты 150-200 м, после чего возможен первый разворот самолета для пролета по курсу или по кругу над аэродромом.
Набор высоты происходит в пределах полос воздушных подходов и приаэродромной территории.
Угол, образованный траекторией взлета на участке набора высоты с горизонтом, называется углом набора высоты Θн.в. на этом участке.
Траектории движения самолетов с турбовинтовыми, например Ан-26, Ту-95 и поршневыми двигателями Як-50, Як-52 (рис.15.7, б) при взлете несколько отличаются от траекторий движения самолетов с турбореактивными двигателями, например Су-27, МиГ-29 (рис.15.7, а).
Реактивный самолет после отрыва почти сразу переходит к подъему с одновременным разгоном. Следовательно, у реактивных самолетов этапы разгона и набора высоты сливаются в один этап.
Рис. 1.7. Траектория движения самолетов при взлете:
а) реактивного самолета;
б) турбовинтового и винтомоторного самолета
Посадка самолетов. При заходе на посадку самолет выходит на прямую, совпадающую с осью летной полосы. Траекторию полета при посадке от момента выхода самолета на прямую до точки приземления можно разбить на следующие пять этапов (рис.15.8).
Первый этап — планирование, при котором самолет с двигателями, работающими на малых оборотах, снижается по нисходящей траектории с постоянным углом планирования Θн.в. Планирование продолжается до высоты 5-10 м.
Рис. 15.8. Траектория движения самолетов при посадке
Второй этап — выравнивание, в процессе его самолет плавно выводится из режима планирования в режим выдерживания над землей. Самолет, двигаясь по криволинейной траектории, переходит от полета по наклонной к земле траектории к полету по траектории, примерно параллельной земле, со скоростью vвыр. Во время выравнивания скорость самолета постепенно уменьшается. Выравнивание заканчивается на высоте около 1 м.
Третий этап — выдерживание — замедленное движение самолета на высоте около 1 м параллельно земле или по очень слабо наклонной траектории.
Четвертый этап посадки — парашютирование — криволинейных полет самолета со снижением до касания поверхности летного поля.
И наконец, начинается конечный, пятый, этап посадки — пробег — замедленное прямолинейное движение самолета после приземления до полной остановки самолета или перехода к рулению.
Расстояние, пройденное самолетом от момента касания колесами поверхности летного поля до его остановки, называется длиной пробега Lпроб.
Расстояние от начала планирования с высоты 25 м над аэродромом до остановки в конце пробега называется длиной посадочной дистанции самолета.
Для каждого типа самолета взлетно-посадочные характеристики (взлетная дистанция, длина разбега, скорость отрыва, посадочная дистанция, длина пробега, посадочная скорость и т.д.) определяются расчетами, уточняются при летных испытаниях и приводятся к так называемым стандартным условиям.
Стандартные условия характеризуются следующими показателями:
высота над уровнем моря Н=0,0 м;
температура воздуха tmaxср=15 ºС;
атмосферное давление Р=760 мм рт.ст;
средний продольный уклон imaxср, определяемый как отношение разности максимальной и минимальной отметок по оси взлетно-посадочной полосы с искусственным покрытием, imaxср=0;
коэффициент трения качания пневматиков по бетонной поверхности f=0,05;
составляющая попутного и встречного ветра wх=0 — штиль.
В технических описаниях самолетов, выпускаемых авиационными предприятиями, значения разбега и пробега приведены в стандартных условиях.
Руление и буксировка самолетов. Рулением называется движение самолета на тяге собственных двигателей с небольшой скоростью по рулежным дорожкам. Скорость руления самолетов — 30-35 км/ч. Буксировка — перемещение самолета с помощью тяги. Руление (буксировка) выполняется для выхода самолета на старт, при движении самолета после посадки и пробега с летной полосы к месту стоянки самолетов и при передвижении самолета по рулежной дорожке к специальным сооружениям.
Основные положения теории движения самолета при взлете и посадке
Движение самолета в любых условиях определяется соотношением действующих на него сил: подъемной силы Y, силы тяжести G, силы тяги T, сопротивления воздуха Q, а при движении с переменной скоростью — также инерционного сопротивления J (рис.1.9).
При движении по аэродрому на самолет дополнительно действуют сопротивление качению колес F и нормальная реакция земли N.
Рис. 15.9. Схема сил, действующих на самолет при движении по аэродрому
При прямолинейном горизонтальном движении самолета уравнение равновесия будет иметь вид
|
ΣY = Y – G + N = 0; ΣΧ = T – Q – F + J = 0.
|
(15.1) |
Рассмотрим силы, действующие на самолет.
Подъемная сила самолета возникает от различия скорости обтекания верха и низа крыла воздушным потоком и зависит главным образом от угла наклона плоскости крыла к воздушному потоку, площади крыла и скорости движения самолета.
Величина подъемной силы при движении в неснижаемой среде со скоростью, меньшей скорости звука, определяется по формуле
|
|
(15.2) |
где Су |
|
ρ |
|
v |
|
S |
|
Для каждого самолета величину коэффициента подъемной силы определяют экспериментально продувкой его модели в аэродинамической трубе.
Сопротивление воздуха движению самолета возрастает пропорционально квадрату его скорости.
|
|
(15.3) |
где Сх |
|
Минимальную скорость самолета, при которой он держится в воздухе, можно определить, приравнивая подъемную силу к весу самолета:
|
|
(15.4) |
откуда
|
|
(15.5) |
где
|
|
Из
формулы (15.5) следует, что, чем больше
отношение
,
называемой удельной
нагрузкой на крыло,
тем выше скорость отрыва самолета от
поверхности аэродрома.
Для устойчивого управления винтомоторным и турбовинтовым самолетом при взлете необходима несколько большая скорость отрыва, чем минимальная скорость полета vmin, т.е vотр = (1,05 – 1,10) vmin.
У самолетов с турбореактивными двигателями vотр = (1,10 – 1,15) vmin.
Тяга двигателя зависит от скорости движения самолета, поэтому на разных этапах взлета она непостоянная. У самолетов с турбореактивными двигателями сила тяги при увеличении скорости от 0 до 250 км/ч снижается на 7-10%, что учитывается при расчетах, связанных с разбегом самолета.
Величина посадочной скорости
|
|
(15.6) |
Коэффициент β для разных самолетов колеблется в пределах 0,90-0,94.
При скорости vпос подъемная сила становится меньше, чем вес самолета, и он начинает парашютировать до соприкосновения с землей.
Рассмотрим зависимость длин разбега и пробега самолета от взлетно-посадочных характеристик.
Разбег самолета
Наблюдения за изменения скорости движения самолета в процессе разбега показывает, что скорость разбега по искусственным покрытиям и по грунту одинаковой прочности увеличивается практически с постоянным ускорением.
Используя закономерности равномерного движения на всей дистанции разбега при постоянной величине ускорения jср, определим длину разбега
|
|
(15.7) |
где vотр |
|
jср |
|
Среднюю величину ускорения jср можно найти из общего уравнения движения самолета при разбеге по горизонтальной поверхности летного поля:
|
ΣΧ = T – Q – F – J = 0,
|
(15.8) |
где Т |
|
Q |
|
F = f(G – Y) |
|
Y |
|
|
|
m |
|
G |
|
jср |
|
f |
|
Подставляя в уравнение (15.8) значения входящих в него членов, получим
|
|
(15.9) |
где Kразб |
|
|
|
Влияние указанных факторов на различных этапах разбега неодинаково.
В начале разбега, при малых скоростях движения, определяется только сопротивлением качению f.
В
конце разбега,
по достижению скорости, близкой к
взлетной, когда подъемная сила становится
почти равной весу самолета, сопротивление
движению зависит только от лобового
сопротивления воздуха Qmax,
которое характеризуется величиной
относительного лобового сопротивления
.
Если
допустить, что в процессе разбега
действующее на самолет суммарное
сопротивление изменяется прямо
пропорционально скорости, то среднее
значение «приведенного коэффициента
трения»
.
Так,
например, для бетонного покрытия, где
f=0,05
и
,
.
Пробег самолета
С небольшой погрешностью длину пробега самолета можно рассчитать кА для равномерно замедленного движения, т.е.
|
|
(15.10) |
где jпос |
|
vпос |
|
Величину отрицательного ускорения можно определить аналогично рассмотренному выше случаю разбега, исходя из уравнения движения самолета на пробеге:
|
ΣΧ = – Q – F – J = 0.
|
(15.11) |
Подставляя в уравнение значения входящих в него величин, получим
|
|
(15.12) |
где Q |
|
F |
|
Gпос |
|
В начале пробега основным источником замедления движения самолета является сопротивление воздуха
|
|
(15.13) |
а так как
|
|
|
то
|
|
(15.14) |
При β2≈1 сопротивление воздуха
|
|
(15.15) |
В конце пробега сила, замедляющая движение самолета, вызывается торможением. В расчет сопротивления движению принимается обобщенный для всего самолета так называемый «приведенный коэффициент торможения» fпр, включающий коэффициент трения fтр коэффициент торможения fтор; тогда величина силы торможения
|
|
(15.16) |
где Gпос |
|
fпр |
|
средняя сила, вызывающая снижение скорости самолета:
отрицательное ускорение при торможении
м/сек2;
(15.17)
длина пробега
|
|
(15.18) |
Влияние условий эксплуатации и наземных факторов
на величину дистанции разбега и пробега самолетов
Приведенные
выше формулы для определения длины
разбега
и длины пробега
самолета при взлете и посадке не учитывают
условия эксплуатации, наземные и
климатические факторы, которые в
значительной мере влияют на величину
дистанции разбега и пробега самолета.
Наземные факторы — продольный уклон поверхности летного поля или взлетно-посадочной полосы и коэффициент трения качения или торможения колес самолета о покрытие.
Метеорологичекие факторы — скорость ветра W, плотность воздуха, температура и атмосферное давление Р.
Влияние продольного уклона поверхности летного поля. При наличии продольного уклона на поверхности летного поля при разбеге и пробеге необходимо учитывать проекции силы веса самолета G sinθ (рис.15.10). Если разбег и пробег совершаются под уклон, то необходимо суммировать тягу самолета Т с величиной Gx = G sinθ; при разбеге и пробеге на восходящий уклон из тяги Т нужно вычесть Gx = G sinθ.
Разбег самолета. Известно, что от величины силы тяги Т зависит ускорение самолета при разбеге, которое в свою очередь влияет на длину разбега.
Длина разбега самолета на горизонтальной площадке в стандартных условиях
|
|
(15.19) |
Длина разбега того же самолета по наклонной площадке (восходящий или нисходящий уклон)
|
|
(15.20) |
где jн.ср |
|
jθ.ср |
|
б)
Рис.15.10. Схема сил, действующих на самолет при разбеге и пробеге:
а) разбег и пробег на уклон;
б) разбег и пробег под уклон
Поделив (15.19) на (15.20), после преобразования получим
|
|
(15.21) |
Так как
|
Gx = G sinθ = mj1,
|
|
то
|
|
|
где
|
|
Отсюда ускорение, получаемое от силы Gx только за счет уклона поверхности,
j1= g sinθ.
Ускорение, приобретаемое от равнодействующей системы сил, действующих на самолет, можно представить как сумму ускорений сил, соответствующих той же системе, т.е.
|
jθ = jн.разб ± j1 = jн.разб ± g sinθ, м/сек2
|
(15.22) |
Подставив (1.22) в (1.20), получим окончательную формулу для определения длины разбега с учетом угла наклона:
|
|
(15.23) |
где Ki |
|
Пробег самолета. Уменьшение или увеличение длины пробега самолета при посадке в зависимости от продольных уклонов поверхности определяется на основе тех же предпосылок, что и для разбега.
Длина пробега с учетом уклона летной полосы
|
|
(15.24) |
При разбеге самолета на уклон и пробеге под уклон в формулах (15.23) и (15.24) принимается знак «минус»; при разбеге под уклон и пробеге на уклон — знак «плюс».
Коэффициенты Ki и K1 i не содержат в явном виде взлетно-посадочных характеристик самолета и аэродромных параметров, поэтому для практического применения формулы (15.23) и (15.24) не всегда удобны.
Значения Ki и K1 i можно определить:
для взлета
|
|
(15.25) |
для посадки
|
|
(15.26) |
где hн ‒ hк |
|
Δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если встречный или попутный уклон θ изменяется от 0,00 до 0,02, то разбег и пробег в среднем увеличиваются или соответственно уменьшаются для реактивных самолетов до 15%.
Влияние состояния поверхности искусственного покрытия на длину разбега и пробега можно учесть теоретически соответствующим изменением коэффициентов сопротивления движению и сцепления.
Сопротивление качению (или коэффициент трения) колес самолета по поверхности взлетно-посадочной полосы с твердым покрытием невелико и практически в течение года не изменяется.
На грунтовых летных полях сопротивление движению колес подвергается значительным изменениям из-за резких колебаний прочности грунта. В период переувлажнения грунтов значительно возрастает коэффициент сопротивления качению колес, вследствие чего дистанция разбега возрастает. Этот фактор может быть учтен в формулах расчета сопротивления качению колес шасси самолета.
Влияние ветра. Ветер значительно влияет на длины разбега, взлетной дистанции и пробега самолета.
При расчетах взлетно-посадочных дистанций скорость ветра складывается со скоростью взлета и посадки (v ± Wв), причем попутный ветер учитывается со знаком «плюс», а встречный — со знаком «минус», т.е. встречный ветер сокращает взлетную и посадочную дистанции, а попутный увеличивает их.
Если ветер направлен под углом α к направлению движения, учитывается проекция вектора скорости ветра на направление движения.
С учетом влияния ветра длина разбега
|
|
(15.27) |
и пробега
|
|
(15.28) |
где , |
|
vпос |
|
vотр |
|
W |
|
KW |
|
Относительное влияние ветра на взлетно-посадочную дистанцию тем значительнее, чем больше его скорость и меньше взлетная или посадочная скорость самолета. Если встречный или попутный ветер изменяется в пределах от W = 0 м/сек до W = 8 м/сек, разбег в среднем уменьшается или увеличивается для реактивных самолетов на 6-10%.
Изменение давления и температуры воздуха также существенно влияет на величину разбега и пробега самолетов, непосредственно отражаясь на величине располагаемой тяги двигателей и скорости отрыва и посадки в связи с изменением плотности воздуха.
Скорости отрыва и посадки прямо пропорциональны массовой плотности воздуха, которая связана с температурой и давлением:
|
|
(15.29) |
где Т = 273+tº |
|
γ |
|
g |
|
P |
|
В технических описаниях самолетов их взлетные и посадочные дистанции даются применительно к стандартным условиям, соответствующим так называемой международной стандартной атмосфере. Международная стандартная атмосфера (МСА) — ожидаемое вертикальное распределение температуры, давления и плотности воздуха в атмосфере Земли, которое по международному соглашению представляет среднегодовое и среднеширотное состояние. Основой для расчета параметров МСА служат уравнения статики атмосферы и состояния идеального газа.
Для МСА принимают следующие условия: давление на среднем уровне моря при температуре 15 ºC равно 1013 мб (101,3 кН/м2 или 760 мм рт. cт.), температура уменьшается по вертикали с увеличением высоты на 6,5 ºC на 1 км до уровня 11 км (условная высота начала стратосферы), где температура становится равной минус 56,5 ºC и почти перестает меняться.
Плотность воздуха влияет на подъемную силу. Чтобы при разбеге в разреженном воздухе уравнять значения подъемной силы и веса самолета, необходимо набрать большую скорость, что приводит к увеличению длины разбега.
В зависимости от изменения давления и температуры воздуха длина разбега
|
|
(15.30) |
и длина пробега
|
|
(15.31) |
где KΔ, K1Δ |
|
Для самолетов с поршневыми двигателями с достаточной для приближенных расчетов точностью можно считать, что длины взлетно-посадочных дистанций обратно пропорциональны относительной плотности воздуха для взлета во второй и для посадки в первой степени, т.е.
|
|
(15.32) |
|
|
|
|
(15.33) |
|
|
где Δ |
|
Влияние температуры и давления на разбег самолетов с турбореактивными двигателями проявляется значительно сильнее, чем самолетов с турбовинтовыми и поршневыми двигателями, так как с увеличением плотности воздуха или уменьшением его значительно изменяется весовой расход воздуха турбиной. Тяга турбореактивного двигателя при постоянном числе оборотов турбины изменяется прямо пропорционально изменению давления воздуха и обратно пропорционально величине абсолютной температуры воздуха.
Коэффициент, учитывающий влияние температуры и давления воздуха на разбегах самолетов с турбореактивными двигателями, можно подсчитать, используя зависимость
|
|
(15.34) |
где |
Δ |
|
Kразб и μразб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р и Т |
|
|
Р0 и Т0 |
|
|
ht |
|
Коэффициент пересчета длины пробега на расчетные значения температуры и давления воздуха с достаточной точностью может быть определен для всех типов самолетов по формуле (15.33).
Влияние температуры и давления воздуха на взлетные характеристики самолетов с турбовинтовыми двигателями в основном такое же, как и на самолеты с поршневыми двигателями.
В самолетах с турбовинтовыми двигателями основную часть тяги создают винты и только 10% — реакция газовой струи. Поэтому мы принимаем влияние температуры и давления воздуха ан тягу турбовинтовых двигателей таким же, как и для поршневых.
Такое допущение обычно создает некоторый запас в длине взлетно-посадочных полос при t≤25ºC (при бóльших температурах запас отсутствует).
Для самолетов с турбореактивными двигателями уменьшение давления на 1% увеличивает приблизительно на 2-2,5% дистанции разбега, выдерживания и набора высоты. Уменьшение абсолютной температуры на 3º при постоянном давлении воздуха уменьшает на 3,5% длину, как разбега, так и выдерживания.
Изменение температуры и давления воздуха влияет также длины пробега и посадочной дистанции. При неизменном давлении уменьшение абсолютной температуры от стандартной (t0=15ºC) на каждые 14ºС уменьшает примерно на 5% длины пробега и посадочной дистанции. Если длину пробега при Н=0 принять за 100%, то длина пробега реактивных самолетов всех типов в среднем увеличится при Н=1500 м — на 16%, при Н=3000 м — на 35% (где Н — высота расположения аэродрома на уровнем моря).
Методика расчета размеров
летной и взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек
Обосновать размеры летных полос аэродромов можно на основании теоретических расчетов отдельных частей траектории взлета или посадки, используя законы аэродинамики самолета. Теоретический метод позволяет рассчитывать размеры летной полосы для любого самолета, если известны его аэродинамические характеристики.
В практике в ряде случаев пользуются опытно-теоретическим методом, который сводится к тому, что отдельные элементы траектории взлета и посадки принимают по материалам летных испытаний. Как правило, эти данные приведены к стандартным условиям, а для учета местных условий конкретного аэродрома вводятся поправочные коэффициенты.
Поправочные коэффициенты к дистанциям взлета и посадки определяются в большинстве случаев с использованием зависимостей аэродинамического расчета траектории движения самолета.
Как теоретический, так и опытно-теоретический метод позволяет рассчитывать размеры летной полосы и взлетно-посадочной полосы для любого самолета.
Принято длину рабочей площади летной полосы и взлетно-посадочной полосы с искусственным покрытием определять из условий взлета и посадки самолета.
Длина рабочей площади летной полосы и взлетно-посадочной полосы по паспортным величинам разбега при взлете
|
|
(15.35) |
|
|
(15.36) |
где
|
|
Kб.в и Kб.п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, зная длину разбега и пробега самолета в «стандартных» условиях, длину участков и , и вычислив коэффициенты, входящие в формулы (15.35) и (15.36), получим длины рабочей площади летной полосы (взлетно-посадочной полосы), необходимые для взлета или посадки самолетов.
При проектировании аэродромов широко используется практический метод, который заключается в том, что поправочные коэффициенты, учитывающие местные условия, применяют к нормальной длине летной полосы соответствующего класса аэродрома в средних расчетных условиях.
Длина летной полосы (взлетно-посадочной полосы) в этом случае
|
|
(15.37) |
где
|
|
|
|
|
|
Нормативные аэродромные условия (район г. Москвы):
температура воздуха +27°С (средняя температура в 13 часов самого жаркого месяца, увеличенная на 6°С);
атмосферное давление 746 мм. рт. ст. (аэродром расположен на высоте 160 м над уровнем моря);
штиль;
нулевой продольный уклон ВПП.
Для районов, где атмосферное давление выше средних расчетных значений, а расчетная температура воздуха ниже и средний продольный уклон не превышает 0,005, длина взлетно-посадочной полосы (взлетно-посадочной полосы) принимается такой же, как и для средних расчетных условий.
Для районов, где атмосферное давление ниже, а расчетная температура воздуха выше средних расчетных значений и средний продольный уклон более 0,005, длина взлетно-посадочной полосы с искусственным покрытием определяется расчетом с определением коэффициентов , , , по методике, изложенной в соответствующих руководствах.
Длина грунтовой части рабочей площади летной полосы (грунтовой взлетно-посадочной полосы) принимается равной длине взлетно-посадочной полосы с искусственным покрытием. В тех случаях, когда при взлете с грунта эта длина оказывается недостаточной (при пониженной прочности грунта), для взлета используются также и концевые полосы безопасности.
На аэродромах, где взлетно-посадочные полосы с искусственными покрытиями вообще отсутствуют, длина рабочей площади летной полосы принимается исходя из разбега самолета по грунту при минимально допустимой его прочности для расчетного типа самолета с учетом использования концевых полос безопасности.
Ширина взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек зависит от размеров шасси, прочности покрытия и величины отклонения самолета от продольной осевой линии взлетно-посадочной полосы и рулежной дорожки при движении.
При разбеге и пробеге на самолет кроме продольных действуют и поперечные силы, направленные под углом к направлению движения самолета. Появление этих сил объясняется ударами колес шасси самолета о неровности поверхности летной полосы, неодинаковыми силами сопротивления движению колес вследствие неоднородности поверхности летной полосы, разной степенью торможения колес из-за недостаточной отрегулированности тормозной системы, а также боковым ветром и поперечным уклоном поверхности летной полосы.
Боковые силы стремятся развернуть самолет на некоторый угол относительно первоначального направления его движения.
На основании исследований, проведенных Государственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом гражданской авиации, ширина взлетно-посадочной полосы и рулежных дорожек
|
|
(15.38) |
где
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная схема для определения ширины взлетно-посадочной полосы (рулежной дорожки) приведена на рис. 15.11. Величины , и определяются геометрическими размерами шасси самолета. Величина устанавливается экспериментально, а в соответствии с требованиями обеспечения прочности и устойчивости краевых участков искусственных покрытий.
Величина может быть установлена путем обработки статистических данных о фактическом распределении проходов колес самолетов по ширине взлетно-посадочной полосы на всей длине пробега.
Проведенные испытания показали, что при разбеге отклонения самолета от оси взлетно-посадочной полосы меньше, чем при посадке.
Следовательно, величина для расчета требуемой ширины взлетно-посадочной полосы должна определяться как максимально предельная, полученная в результате статистической обработки отклонений самолетов от оси взлетно-посадочной полосы при посадке в различных метеорологических и аэродромных условиях.
Рис.15.11. Расчетная схема для определения ширины взлетно-посадочной полосы
(рулежной дорожки)
При определении ширины взлетно-посадочной полосы (рулежной дорожки) следует также учитывать конструкцию покрытий, метод их строительства и применяемую механизацию.
Общая ширина рабочей площади летной полосы на аэродромах постоянного базирования принимается из условия расположения на ней взлетно-посадочной полосы с искусственным покрытием и двух-трех грунтовых взлетно-посадочных полос шириной 40-50 м.
Значение для определения ширины рулежных дорожек зависит в основном от скорости движения самолета. При этом необходимо учитывать, что магистральная рулежная дорожка должна обеспечить максимальную пропускную способность и безопасность движения на повышенных скоростях.
Подвопрос № 2.2. Требования к размерам и планировке летного поля полевых аэродромов
Поскольку полевые аэродромы предназначены (см. «Классификация аэродромов») для кратковременного базирования авиации и сроки их строительства в военное время ограничены, на них возводится минимальный комплекс сооружений, необходимых для обеспечения боевой деятельности авиации.
Летная полоса, рулежные дорожки, места стоянки самолетов в большинстве случаев устраиваются грунтовыми. Это объясняется тем, что грунтовая поверхность сравнительно быстро может быть выровнена и уплотнена с помощью имеющихся в инженерных частях средств механизации.
Для обеспечения эксплуатации аэродромов в любое время года требуется устройство искусственных покрытий, легко возводимых в сжатые сроки. В качестве таких покрытий широко применяются сборно-разборные металлические конструкции. Однако в боевой обстановке не всегда возможно устройство даже таких покрытий, поэтому часто приходится использовать так называемые сезонные аэродромы, которые могут действовать в течение одного или двух периодов года.
Рис. 15.12. Схема расположения улучшенных участков и старто-финишных площадок на полевом аэродроме
В районах с устойчивыми низкими температурами воздуха зимой возможно строительство аэродромов на льду водоемов и болот. Эти аэродромы обеспечивают работу авиации только зимой.
Аэродромы на участках с тяжелыми грунтами, с малыми уклонами, в районах с избыточным увлажнением могут использоваться только в летний и зимний периоды; осенью и весной из-за распутицы они выходят из строя и для использования их в этот период требуется проведение специальных инженерных мероприятий по укреплению грунтов и устройству старто-фи-нишных площадок.
Эти мероприятия в сочетании с тщательной планировкой, обеспечением быстрого стока атмосферных и талых вод с поверхности летной полосы могут значительно расширить возможности полетов самолетов фронтовой авиации с грунтовых полос, а в отдельных случаях ликвидировать перерывы в работе, связанные со снижением прочности грунтов в период распутицы. Укрепление грунта проводится на участке летной полосы шириной до 40 м. Такая летная полоса называется улучшенной грунтовой полосой (рис. 1.12). Она выбирается с учетом наиболее благоприятных для данного аэродрома условий рельефа и качества грунтов.
Укрепление грунта также целесообразно произвести и на основных рулежных дорожках.
Старто-финишные площадки представляют собой участки с искусственными покрытиями, устраиваемые по концам улучшенных грунтовых летных полос. Соответственно направлению взлета одна из площадок, на которой происходит построение группы самолетов и начало разбега, является стартовой, другая, на которой производятся остановка самолетов при посадке и поворот на рулежную дорожку, — финишной.
Взлеты и посадки с улучшенной грунтовой полосы со старто-финишными площадками производятся только в период распутицы, когда с основной части летной полосы полеты становятся невозможными.
Размеры аэродромов
Размеры элементов летных полос полевых аэродромов при благоприятных условиях могут приниматься такими же, как и для постоянных аэродромов. Однако при строительстве полевых аэродромов в сжатые сроки и наличии значительных объемов работ допускается уменьшение размеров летных полос.
Для современных самолетов истребительной и бомбардировочной авиации рабочая часть летной полосы должна иметь длину 1200-2500 м и ширину (в зависимости от размеров и рельефа участка) 40-100 м. Концевые полосы безопасности могут быть сокращены по длине до 100-200 м.
Для предотвращения возможных выкатываний самолетов в аварийных случаях за пределы летной полосы рекомендуется грунтовые тормозные площадки.
Грунтовые тормозные площадки (см. рис. 15.13) представляют собой чередующиеся по длине концевой полосы безопасности участки различной протяженности, перепаханные на различную глубину, увеличивающуюся по мере удаления от рабочей части летной полосы. В конце тормозной площадки устраивается песчаная насыпь для остановки самолета в том случае, если он не будет заторможен на вспаханных участках.
Размеры участков грунтовых тормозных площадок (l1, l2, …, l5) принимаются в зависимости от типа базирующихся самолетов и размеров самих тормозных площадок. Принцип действия грунтовых тормозных площадок заключается в гашении кинетической энергии движущегося самолета при преодолении им участков разрыхленного грунта.
Однако грунтовые тормозные площадки имеют существенные недостатки.
При движении самолета на больших скоростях из-за неоднородности грунтов на тормозной площадке, неравномерного их увлажнения и различной плотности могут произойти резкий поворот, потеря направления движения и выкатывание самолета за пределы летной полосы.
Более надежными средствами для торможения самолетов в аварийных случаях являются аварийные тормозные установки (АТУ), которые устанавливаются в конце летной полосы (или взлетно-посадочной полосы). Они предназначены для остановки самолета при его выкатывании за пределы летной полосы в результате отказа тормозов, отрывов тормозных парашютов, при посадках с «промазом» или на обледеневшую поверхность взлетно-посадочной полосы, а также в случае прерванных взлетов.
Рис. 15.13. Схема грунтовой тормозной площадки
В целях сокращения сроков строительства аэродрома допускается уменьшение ширины его взлетно-посадочной полосы с искусственным покрытием до 20-30 м.
Ширина боковых полос принимается равной 25-50 м. Меньшее значение ширины боковых полос безопасности принимается при неблагоприятных рельефных условиях и при ограниченных размерах участка.
Ширина грунтовых рулежных дорожек для истребителей принимается 15 м, а для бомбардировщиков — 25 м.
Размеры индивидуальных грунтовых мест стоянки устанавливаются в зависимости от типа базирующихся самолетов и ориентировочно принимаются для истребителей 15×20 м, а для бомбардировщиков 30×45 м.
При устройстве групповых мест стоянки последние проектируются в виде полос шириной: для истребителей — около 30 м, для бомбардировщиков — 45 м; длиной в зависимости от типа и количества базирующихся на аэродроме самолетов и принятой схемы их расстановки.
В случае устройства на аэродромах металлических покрытий ширина взлетно-посадочной полосы, рулежных дорожек и размеры мест стоянки принимаются с учетом размеров плит. Так, например, ширина рулежных дорожек из металлических плит принимается кратной длине трех или четырех плит (9-12 м).
Длина старто-финишных площадок назначается исходя из необходимости построения самолетов на старте и достижения ими скорости при разбеге по покрытию стартовой площадки не менее 50 км/ч.
Ширина старто-финишных площадок b принимается такой же, как и ширина взлетно-посадочной полосы.