книги из ГПНТБ / Василинин В.Н. Автоматизированное вождение тяжелых самолетов

Перейдем к анализу вопросов, относящихся к заблаго­ временным расчетам влияния местных климатических се­ зонных условий на практическую дальность типовых поле­ тов.

Сначала рассмотрим влияние температуры на практи­ ческую дальность и продолжительность полета. Многочис­ ленными исследованиями в этой области установлено, что влияние отклонения температуры воздуха относительно стандартной на летно-технические характеристики самоле­ тов возрастает с увеличением скорости полетов. Для СТС учет температуры становится уже более существенным, чем учет не только слабого, а иногда даже среднего по скорости ветра.

Проще всего вопрос учета сезонных отклонений темпе­ ратуры решается применительно к трассовым полетам, по­ скольку заранее известен маршрут и профиль полета и кроме прогноза погоды имеется дополнительная возмож­ ность для накопления статистических материалов в про­ цессе регулярных полетов.

Данные о средних сезонных отклонениях фактической температуры (ДГср) обобщаются и оформляются в виде таблиц по форме № 2, приведенной в приложении 6.

Сезонные отклонения температуры от стандартной оп­ ределяются для заранее намеченных точек на трассе по высотам

Диапазон высот выбирается для ДТС до 15 км, а для СТС — 20 или 25 км. Пункты измерения или зондирования температуры в районах аэродромов подбираются через 100—250 км, а на маршруте — через 500—1000 км.

Из приведенной таблицы легко выбрать ДГСр или найти их путем интерполяции для нужных точек на профиле трассового полета и использовать для инженерно-штур­ манских расчетов.

Таблица ДТср дает возможность выявить преобладаю­ щие отклонения температуры по трассе. Преобладание положительных отклонений может привести к уменьшению практической дальности полета из-за падения тяги. Зави­

163

симость тяги ТРД от изменения температуры выражается приближенно следующим образом

4Р

где —р---- приращение тяги.

С увеличением температуры воздуха на 10° тяга падает примерно на 7%.

Чтобы продолжать полет на заданной высоте с посто­ янной скоростью, необходимо увеличить число оборотов, а

Если увеличить обороты нельзя, то сохранение скоро­ сти полета возможно лишь на меньшей высоте. На каждые 10° увеличения температуры высота уменьшается пример­ но на 430 м. При этом километровый расход топлива уве­ личивается на 1,2%.

На участке набора высоты влияние положительных от­ клонений температуры сказывается на расходе топлива в еще большей степени. Падение тяги приводит к уменьше­ нию скороподъемности и резкому увеличению времени набора заданной высоты (вследствие сравнительно малых углов наклона траектории набора).

Если известно время набора высоты как функция тем­ пературы, то суммарный расход топлива на участке можно

где G; , trH— расход топлива и время набора с учетом

отклонения температуры;

GTCT, tHQr— расход топлива и время набора при стан­ дартной температуре.

164

Таким образом, представляется принцили-зльная воз­ можность по данным таблицы АТср заблаговременно опре­ делить температурные поправки в предварительные рас­ четы типового полета (форма № 1).

К пунктам измерения или зондирования температуры целесообразно привязать сезонные данные о средних зна­

чениях эквивалентного ветра (ш) и его средних квадрати­ ческих отклонениях (a j. Эти данные рассчитываются или

снимаются со специальных карт.

Среднее значение сезонного эквивалентного ветра в дан­

нение Ur-

Поскольку эквивалентному ветру присуще распределе­ ние, близкое к нормальному, то

(156)

Среднее значение сезонного эквивалентного ветра по

трассе (штр) при равнопротяженных участках или этапах

вычисляется по формуле

П

(157)

где п — число участков_или этапов, для средних пунктов ' которых определялось ш

Среднеквадратическое отклонение сезонного эквива­ лентного ветра по трассе определяется по формуле Сойера:

(-158)

где к ш— коэффициент, характеризующий уменьшение из­

менчивости эквивалентного ветра по трассе по сравнению с его изменчивостью в пункте.

165

По известным значениям'штр и °агр можно построить

вероятностный график обеспеченности эквивалентного вет­ ра. На рис. 63 приведен такой график, заимствованный из [23]. Он построен применительно к маршруту Москва — Новосибирск для условий: весна, Н = 9000 м, 1/= 800 км/ч,

штр= 38 км/ч,с*шТр =29 км/ч.

График построен на вероятностной сетке, линия обе­ спеченности эквивалентного ветра проходит через три точ­

Рис. 63. График обеспеченности эквивалентного ветра [23]

штр —38 + 29 = 67 км/ч; 3) Я= 16%, а>тр=38—29 = 9 км/ч. Ось

абсцисс имеет две равномерные шкалы: штр и /ПОлПослед­ няя рассчитана по формуле

можно ожидать тот или иной ветер и какова при этом про­ должительность полета. Это дает возможность уточнить необходимый и достаточный резерв топлива. Например, в данном случае вероятность встречного ветра, приводящего к перерасходу топлива,, составляет всего 10%, этой же вероятности соответствует /Пол=|233 мин.

Заслуживает . особого , .внимания метод учета общего

166

Среднее значение так называемого температурно-ком­ пенсированного эквивалентного ветра или обобщенного

где ßT— температурный коэффициент.

Для трассы обобщенный ветер рассчитывается по фор­

Для иллюстрации ниже приведена таблица, заимство­ ванная из [23], в которой приведены результаты расчетов эквивалентного и обобщенного ветра по маршруту Лон­ дон— Нью-Йорк и обратно для условий: июнь, Н = 12 км, V=700 км/ч, ат= 0,007.

167

Из табл. 13 видно довольно существенное различие между эквивалентным и обобщенным ветром и между их значениями при полете по одному и тому же маршруту в прямом н обратном направлении.

Следует отметить и такое важное обстоятельство, что конечный результат расчетов заключен всего в трех циф­

рах: штр равен 76 и 33 км/ч, а «итр = 26 км/ч. Этими дан­ ными легко оперировать не только при заблаговременных, но и при инженерно-штурманских расчетах, если отсутст­ вуют прогностические данные.

Несмотря на очевидные преимущества, метод пока не получил широкого распространения главным образом по двум причинам: нет ясности в правомерности нормального

До сих пор рассматривался учет влияния температуры и ветра на типовой полет по трассе. Применительно к во­ енным тяжелым самолетам подобная задача может быть решена при условии, что районы предстоящих полетов и базирования известны. В этом случае возможно заблаго­ временное выделение полосы полета или сектора, ось ко­ торых можно рассматривать как трассу.

На рис. 64 показан один из возможных вариантов выде­ ления полосы или сектора предстоящих полетов в поле пунктов измерения и зондирования температуры и ветра. Вокруг каждого пункта проведена окружность, охваты­ вающая с перекрытием зону обобщения. Исследования показывают, что радиус обобщения (г0б) температуры

168

и ветра на больших высотах, обеспечивающий достаточ­ ную для практики точность, может достигать 500—1000 км.

Положение ортодромической оси основной полосы или сектора полетов обусловливается оперативно-тактическими соображениями (на рис. 64 ортодромическая ось обозна­ чена штрих-пунктирной линией) *. Совершенно очевидно, что при полетах в пределах полосы, охватывающей зоны

обобщения А, В,, Д и Ж ь И2, применима изложенная выше методика учета температуры и ветра, особенно если углы изломов маршрутов будут в пределах ±30° относительно ортодромической оси.

С несколько большими допущениями эта методика мо­ жет применяться в пределах сектора, ограниченного на рис. 64 двойными линиями, поскольку по мере увеличения дальности полета радиус обобщения будет увеличиваться (границы зон обобщения обозначены двойными штриховы­ ми линиями).

* Для построения на карте ортодромической оси может приме­ няться гномоническая сетка, на которой ортодромия изображается прямой линией.

Выделение полосы или сектора полетов облегчает за­ дачу и астрономических предвычислений, необходимых при автоматизированном полете. Эта же полоса и л и сек­ тор могут быть использованы для подготовки исходных данных при автоматизации учета рельефа местности, маг­ нитного склонения, выбора рабочих зон радиотехнических систем и т. д.

3.Средства и методы тренировки экипажей

вавтоматизированном вождении

Автоматизация вождения тяжелых самолетов требует высокого уровня подготовки экипажей, что достигается регулярными полетами или регулярными тренировками на тренажерах.

Современные тренажеры считаются наиболее экономич­ ным, безопасным, а значит, и эффективным средством ос­ воения сложной авиационной техники, в том числе и ПНК. Тренажеры широко используются при обучении лет­ ного состава, для поддержания достигнутого уровня под­ готовки в случае вынужденного перерыва в регулярных полетах, с их помощью совершенствуется методика рабо­ ты летного состава.

По условиям применения тренажеры делятся на назем­ ные и летающие, а по назначению — на специализирован­ ные, комплексные и исследовательские.

Специализированные наземные тренажеры предназна­ чены для отработки практических навыков в сравнительно простых действиях по управлению одной или несколькими системами или средствами. Такой тренажер представляет собой действующий макет системы или средства с простей­ шими имитаторами. Он обычно используется для трени­ ровки только одного члена экипажа.

Комплексный наземный тренажер служит для одновре­ менной тренировки всего экипажа. В его состав входят:

—динамический стенд, на котором размещается каби­ на тяжелого самолета в натуральную величину с действу­ ющим бортовым оборудованием;

—вычислительная машина, моделирующая динамику полета и имитирующая работу двигателей и бортового оборудования;

—система визуализации, воспроизводящая видимое летчиками изображение во время взлета и посадки;

170