5.2. Посадка самолета с пробегом
Посадка
с пробегом является маневром, завершающим
полет. В процессе посадки рассеивается
энергия самолета, уменьшаются скорость
и высота полета. Посадочная
дистанция
состоит из двух участков: воздушного и
наземного (рис. 5.3). Началом посадочной
дистанции считается точка, расположенная
на высоте
над входной кромкой взлетно-посадочной
полосы (ВПП). После пролета над этой
точкой начинается первый этап посадки
- планирование,
который является продолжением предыдущего
снижения по глиссаде.
П
оскольку
угол наклона траектории при снижении
невелик (по нормам автоматизированной
посадки он равен -
),
то для его выдерживания приходится
снижаться с работающим двигателем. На
высоте 8...12 м над ВПП путем увеличения
создается перегрузка
.
Траектория искривляется таким образом,
чтобы стать горизонтальной на высоте
около 1 м от нижней кромки колес шасси
до поверхности полосы. Этот участок
называется выравниванием.
Далее
на горизонтальном участке выдерживания
скорость уменьшается. Для сохранения
постоянной перегрузки
угол атаки постепенно увеличивается.
Когда угол атаки станет равен посадочному
,
его увеличение прекращается. При
правильной посадке выдерживание
происходит с уменьшением расстояния
до ВПП, и самолет плавно касается
поверхности колесами основных стоек
шасси. Скорость самолета в этот момент
называется посадочной
.
Следует отметить, что для современных скоростных самолетов все эти этапы проводятся слитно, как единый маневр (может отсутствовать выдерживание).
Наземный
участок посадки (пробег)
начинается с движения на главных колесах.
Из-за плохого обзора и невозможности
торможения колес нос самолета опускают,
и большая часть пробега происходит при
стояночном угле атаки. Дистанция от
точки на высоте 15 м до полной остановки
самолета составляет посадочную
дистанцию
:
.
(5.21)
Проведем
расчет дальности воздушного участка
посадки (
)
с помощью энергетического метода.
Приравняем изменение полной энергии
работе внешних сил:
,
,
,
,
.
Полагая
и вводя обозначение
(5.22)
с учетом ненулевой тяги двигателей, получаем формулу для определения воздушной дистанции посадки
.
(5.23)
Здесь
- условное среднее аэродинамическое
качество на воздушном участке (при
отклоненных закрылках и выпущенном
шасси), для самолетов с ТРД
.
Скорость планирования и посадочная скорость определяются из условия равенства аэродинамической подъемной силы и силы тяжести:
,
(5.24)
.
(5.25)
где
,
(в посадочной конфигурации).
Отметим, что скорость планирования должна быть не меньше 1,3 минимальной скорости в посадочной конфигурации самолета.
При пробеге на самолет действуют те же силы, что и при разбеге. Отличие состоит в том, что при пробеге тяга двигателя соответствует режиму малого газа или (при реверсе) может быть отрицательной. Уравнения движения, использовавшиеся при рассмотрении разбега, полностью справедливы и для пробега. Так как колеса основных опор шасси тормозят, то коэффициенты трения и различны. Для упрощения анализа введем коэффициент трения, определяемый из условия
.
(5.26)
В
среднем
=
0,2 ... 0,3 для сухого бетона.
С учетом введенного обозначения запишем выражение для тангенциальной перегрузки
.
(5.27)
Определим длину пробега из соотношений
,
,
,
,
так
как
.
Приближенно можно считать, что
.
(5.28)
Сумма длин воздушного и наземного участков посадочной дистанции определяет длину посадочной дистанции. Для самолета ТУ-154 она составляет 2000...2300м. Потребная длина ВПП должна быть в 1,66 раза больше длины посадочной дистанции.
К возможным способам уменьшения длины пробега относятся максимальное увеличение тормозящей силы (реверс тяги, торможение колес, выпуск тормозных щитков) и уменьшение посадочной скорости (механизация крыла и управление пограничным слоем).
Определяющим шумом при эксплуатации самолетов является шум, создаваемый на местности при взлете и заходе на посадку. Международная организация гражданской авиации (ИКАО) рекомендует метод посадки с малым уровнем шума на местности, согласно которому самолет заходит на посадку с большей скоростью и на значительно большей высоте при очень малой тяге двигателей и выпускает закрылки и шасси лишь вблизи ВПП. Потребная для полета по глиссаде тяга в посадочной конфигурации создается лишь за 45...50с до момента касания ВПП. К этому времени самолет обычно проходит над населенными пунктами, расположенными в районе аэропорта, но уже с меньшим шумом (на 40 - 50%) по сравнению с уровнем шума при обычном методе посадки.