3. Поиск оптимальных параметров для вывода самолета из условий, связанных с попаданием в сдвиг ветра

Такой параметр, как запас высоты при движении в зоне нисходящего порыва, является одним из ключевых. После того, как мы обнаружили, что самолет попал в условия сдвига ветра, встает следующий вопрос: - Какими должны быть действия летчика либо автопилота, чтобы обеспечить минимальную потерю высоты?

Рассмотрим данную задачу для конкретного самолета - Сигма-Классик, имеющего следующие зависимости Vy от Vпр.

Поляры самолета Сигма-Классик (Тренажер СЛА в АКШ)

Vy, Vпр - вертикальная и приборная скорости при различных положениях закрылков: гладкое крыло, положение закрылков 10°, положение закрылков 20°. Сделаем дальнейшее предположение, что при относительно небольших скоростях полета и небольшой высоте поправки на сжимаемость несущественны, и плотность воздуха незначительно отличается от плотности на уровне земли.

С учетом данных предположений Vпр ? V , где V - истинная скорость самолета.

Запишем, как будут выглядеть компоненты скорости в земной системе координат:

где Vy - вертикальная скорость самолета относительно воздуха, которая из предыдущей поляры может быть записана как

Vx - горизонтальная составляющая скорости самолета относительно воздуха,

Пусть за момент времени dt самолет пролетит расстояние в порыве dr со скоростью Vxg

Тогда изменение высоты dH за время dt будет равно

Подставляя в это выражение предыдущие равенства, получим:

Переходя к интегралу, будем иметь:

Где L - характерный размер порыва.

Упростим интегральное выражение пользуясь тем, что функция Wy(r) является четной, а Wx(r) - нечетной, т.е

Тогда:

Получилось оценочное выражение для высоты. Рассчитаем и построим графики.

График изменения высоты от приборной скорости, при различных положениях закрылков (Красная линия - гладкое крыло, синяя - положение закрылков 10°, зеленая - положение закрылков 20°).

Вопреки интуитивно кажущемуся мнению, что для наименьшей потери высоты самолет должен лететь либо на максимальном Vy, либо на максимально допустимой скорости, получился довольно интересный результат.

На графиках отчетливо видно, что для каждого режима выделяется свой экстремум, и наименьшей потере высоты соответствует режим полета на гладком крыле на скорости примерно 210 км/ч, при максимально допустимой скорости для данного самолета 250 км/ч. Значит, что после обнаружения системой попадания самолета в сдвиг ветра летчику либо системе автоматического пилотирования, если таковая имеется, для обеспечения минимальной потери высоты на данном самолете следует выдерживать приборную скорость 210 км/ч на гладком крыле.