Влияние ветра на взлет и посадку

Самолет взлетает и садится всегда против ветра. Обратимся к формуле подъемной силы:

Y = G = с_yS ρV_rn ²/ 2. (7.14)

Обычно считают, что в этой формуле V - скорость полета самолета. Для выполнения многих расчетов это справедливо, но на самом деле это ее совсем так. Величина V - не скорость полета самолета, а скорость обтекания поверх­ности самолета воздушным потоком, т.е. V = V _с-та + U при встречном ветре и V = V _с-та - U при попутном ветре. Следовательно, взлетая при встречном ветре, самолет достигнет скорости отрыва при меньшей скорости собственного дви­жения

V _с-та = V _отр - U. (7.15)

Это означает, что самолет может взлететь с более короткой ВПП или при взлете у него уменьшится длина разбега. Аналогичная картина будет наблю­даться и при посадке самолета. При взлете и посадке с попутным ветром, на­оборот, увеличивается как длина разбега, так и длина пробега самолета.

Можно количественно оценить влияние ветра на взлет и посадку самолета.

Из физики известно, что скорость равноускоренного движения V равна V = аt, где а - ускорение, а t - время. Следовательно, t = V/а. Путь при равноускоренном движении равен S = аr²/ 2 = V²/ 2а.

Так как при разбеге самолет по ВПП совершает равноускоренное движе­ние, воспользуемся законами физики, о которых мы только что говорили. Итак, самолет взлетит тогда, когда при разбеге он достигнет скорости отрыва V _отр. Следовательно, при штиле время разбега самолета и длина разбега будут соот­ветственно равны

t _разб,0 = V _отр / j, L_разб,0 = V _отр ²/ 2j , (7.16)

где j - ускорение самолета.

При наличии встречного ветра со скоростью U время разбега и длина раз­бега самолета будут определяться несколько другими выражениями:

t _разб = (V _отр - U) / j, L_разб = (V _отр- U) ²/ 2j , (7.17)

а отношение времени и длины разбега при штиле и при ветре можно опреде­лить по формулам (7.18):

t _разб / t _разб,0 = 1 - U / V _отр , L_разб / L_разб,0 = (1- U / V _отр) ². (7.18)

Как видно из последнего выражения, и время разбега самолета, и длина разбега в значительной степени зависят от ветра. Если предположить, что ско­рость встречного ветра равна 10 м/с, а скорость отрыва самолета 250 км/ч (70 м/с), при таких условиях время разбега самолета уменьшится по сравнению со штилевыми условиями на 14 %, а длина разбега - на 26 %. Не учитывать влия­ние ветра на взлет и посадку, безусловно, нельзя.

Аналогично можно оценить влияние встречного ветра на длину и время пробега самолета при посадке. Длина пробега самолета уменьшается за счет снижения посадочной скорости на величину скорости встречного ветра.

Мы рассмотрели только влияние встречного или попутного ветра на взлет и посадку самолета. Однако боковой ветер (а ветер любого направления можно разложить на две составляющие таким образом, что одна из них бу­дет строго попутная или встречная, а другая - строго боковая) также оказы­вает неприятное, а иногда и опасное воздействие на самолет.

Боковой ветер соз­дает силу, стремящуюся развернуть самолет носом против ветра.

Информация о ветре при движении самолетов по воздушным трассам необходима для оценки возможного времени прибытия самолета в пункт назначения, для оценки необходимого для полета запаса топлива и т.д.

Особенности влияния ветра на полет вертолета

На полет вертолета ветер оказывает в принципе такое же влияние, как и на полет самолета. Однако имеются и некоторые особенности этого влияния, без изучения которых, с метеорологической точки зрения, нельзя надежно обеспе­чить безопасность полетов и эффективность эксплуатации вертолетов.

Воздействие ветра на вертолет, находящийся на стоянке, приводит, в первую очередь, к возникновению колебаний лопастей несущих винтов. Так, концы неза­швартованных лопастей несущего винта вертолета Ми-8 при скорости ветра 15-20 м/с совершают колебания амплитудой 30-50 см. Штормовой ветер может вызвать самопроизвольное вращение лопастей, концы которых, совершая маховое движение, могут нанести удары и по хвостовой балке, и по земле.

Влияние ветра также сказывается на запуске и выключении двигателей. Наибольшее влияние оказывает ветер, направленный навстречу струе газов, выходящих из сопловых отверстий. Ветер размывает газовую струю, частично забрасывает ее в воздухозаборник и способствует возникновению помпажа двигателей.

Ветер, дующий со скоростью 20-25 м/с, может настолько сильно прогнуть лопасти несущего винта, что при их вращении возникает опасность удара не только по хвостовой балке, но и по передней части фюзеляжа.

При режиме руления запас устойчивости вертолета невелик, поскольку тенденция к накренению при рулении характерна для всех вертолетов из-за сравнительно высокого расположения центра массы и центра вращения несу­щего винта относительно поверхности рулежной дорожки. Для вертолетов наиболее опасным является ветер слева. Дело в том, что лопасти несущих вин­тов вертолетов вращаются по часовой стрелке. Это значит, что при движении вертолета скорость обтекания воздушным потоком лопасти слева определяется суммой двух скоростей: движения лопасти и движения самого вертолета. Ско­рость обтекания воздушным потоком лопастей справа равна разности этих же скоростей. Следовательно, подъемная сила вертолета слева заведомо больше, чем справа, т.е. у вертолета в его конструкцию уже заложен небольшой опро­кидывающий момент слева направо. Если же при этом еще наблюдается и ве­тер слева, то опасность опрокидывания вертолета значительно увеличивается.

Технические проблемы взлета, полета, зависания и посадки вертолета при достаточно сильном ветре являются весьма сложными. Однако это, скорей все­го, проблемы техники пилотирования вертолета, а не метеорологического обеспечения его полетов. Поэтому на всех других аспектах влияния ветра на полет вертолетов останавливаться не будем.