Авиационная метеорология

курсовая работа

Глава 3. Количественная оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета самолета Ту-154Б по маршруту Иркутск - Благовещенск

Для оценки необходимо рассчитать изменение потолка полета за счет отклонения фактической температуры от температуры СА. Расчет производился по формуле:

?Hпр.доп.= - к ?t , (2)

где ?Hпр.доп - изменение потолка или предельно допустимой высоты полета за счет отклонения фактической температуры от температуры СА;

к - эмпирический коэффициент, показывающий, на сколько изменяется предельно допустимая высота полета при отклонении фактической температуры от температуры СА на 1°С (для турбореактивных самолетов к ? 50 м/1є?t) ;

?t - отклонение фактической температуры от температуры СА на соответствующем уровне.

Расчеты были произведены аналитически и графически. При графическом расчете на аэрологической диаграмме была построена вспомогательная номограмма. Для этой цели из руководства по летной эксплуатации самолета Ту-154Б необходимо было взять значения предельно допустимой высоты в СА для каждого полетного веса.

Тип самолета

Полетный вес, т

Нпр.доп., м

Ту - 154Б

86

11 000

80

11 400

74

11 700

?70

12 000

Согласно формуле (2) при отклонении отклонения фактической температуры от температуры СА на ±10°С, изменение предельно допустимой высоты составит ?Hпр.д = ± 500 м; при ?t = ± 20єС, ?Hпр.доп. = ± 1000 м. При этом отрицательному отклонению отклонения фактической температуры от температуры СА будет соответствовать увеличение высоты, а положительному отклонению - уменьшение.

Все рассчитанные значения для каждого пункта, месяца, температуры показаны в ниже представленных таблицах.

Иркутск (февраль, tср)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-59,1

-56,3

-2,8

140

11 140

80

11 400

-59,9

-56,3

-3,6

180

11 580

75

11 700

-60,1

-56,3

-3,8

190

11 890

<70

12 000

-60,0

-56,3

-3,7

185

12 185

Иркутск (февраль, tmin)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-70,1

-56,3

-13,8

690

11 690

80

11 400

-70,6

-56,3

-14,3

715

12 115

75

11 700

-71,0

-56,3

-14,7

735

12 435

<70

12 000

-70,6

-56,3

-14,3

715

12 715

Иркутск (февраль, tmax)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-44,7

-56,3

11,6

-580

10 420

80

11 400

-46,0

-56,3

10,3

-515

10 885

75

11 700

-46,8

-56,3

9,5

-475

11 225

<70

12 000

-47,0

-56,3

9,3

-465

11 535

Иркутск (август, tcp)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-43,5

-56,3

12,8

-640

10 360

80

11 400

-44,8

-56,3

11,5

-575

10 825

75

11 700

-45,5

-56,3

10,8

-540

11 160

<70

12 000

-45,5

-56,3

10,8

-540

11 460

Иркутск (август, tmin)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-57,5

-56,3

-1,2

60

11 060

80

11 400

-58,9

-56,3

-2,6

130

11 530

75

11 700

-59,8

-56,3

-3,5

175

11 875

<70

12 000

-60,0

-56,3

-3,7

185

12 185

Иркутск (август, tmax)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-29,5

-56,3

26,8

-1340

9 660

80

11 400

-32,5

-56,3

23,8

-1190

10 210

75

11 700

-35,0

-56,3

21,3

-1065

10 635

<70

12 000

-36,0

-56,3

20,3

-1015

10 985

Благовещенск (февраль, tср)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-57,0

-56,3

-0,7

35

11 035

80

11 400

-56,8

-56,3

-0,5

25

11 425

75

11 700

-56,4

-56,3

-0,1

5

11 705

<70

12 000

-56,3

-56,3

0,0

0

12 000

Благовещенск (февраль, tmin)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-69,0

-56,3

-12,7

635

11 635

80

11 400

-69,6

-56,3

-13,3

665

12 065

75

11 700

-69,9

-56,3

-13,6

680

12 380

<70

12 000

-

-56,3

-

-

-

Благовещенск (февраль, tmax)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-46,0

-56,3

10,3

-515

10 458

80

11 400

-46,0

-56,3

10,3

-515

10 885

75

11 700

-46,0

-56,3

10,3

-515

11 185

<70

12 000

-

-56,3

-

-

-

Благовещенск (август, tср)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-43,0

-56,3

13,3

-665

10 335

80

11 400

-44,2

-56,3

12,1

-605

10 795

75

11 700

-45,1

-56,3

11,2

-560

11 140

<70

12 000

-45,4

-56,3

10,9

-545

11 455

Благовещенск (август, tmin)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-59,1

-56,3

-2,8

140

11 140

80

11 400

-61,0

-56,3

-4,7

235

11 635

75

11 700

-62,6

-56,3

-6,3

315

12 015

<70

12 000

-

-56,3

-

-

-

Благовещенск (август, tmax)

Полетный вес, т

Hпр.доп , м

tH, °C

tса, °C

?t, °C

?Hпр.доп., м

H с учетом ?H, м

86

11 000

-32,0

-56,3

24,3

-1215

9 785

80

11 400

-33,3

-56,3

23,0

-1150

10 250

75

11 700

-34,5

-56,3

21,8

-1090

10 610

<70

12 000

-

-56,3

-

-

-

Так, например, в Иркутске на высоте 11 700 метров среднее значение фактической температуры по многолетним данным понижалось до -60,1°C, ?t в этом случае, согласно формуле (1), составило -3,8°C, следовательно, ?Hпр.доп., согласно формуле (2) ,составит 190 м. А это в свою очередь означает, что при такой температуре и полетном весе 75 тонн предельно допустимая высота для Ту-154Б потенциально увеличится до 11 890 метров.

Аналогичным образом были произведены расчеты для средних значений температур каждого полетного веса в пункте вылета и пункте посадки обоих месяцев.

Так же при полете по маршруту полетный вес воздушного судна уменьшается за счет выработки топлива. Так, например, если при полете по маршруту воздух теплее, чем в стандартных условиях предельно допустимая высота полета будет уменьшаться, а за счет выработки топлива - увеличиваться. Целесообразно, в таком случае, оценить реальное изменение предельно допустимой высоты полета, определив какой из перечисленных факторов влияет больше.

Для расчёта высоты, на которую изменится предельно допустимая высота полета за счет изменения полетного веса из руководства по лётной эксплуатации был взят часовой расход топлива для Ту-154Б, который составляет 7 тонн в первый час полёта и 5 тонн в последующие часы. По известной длине трассы (1 631 км) было рассчитано время полёта при средней скорости 900 км/ч, оно составило 1 час 50 минут. Следовательно, за время полёта будет затрачено около 11 тонн топлива. Для массы 86 тонн эшелон полёта 11000 метров, но через 1 час 50 минут полёта самолёт будет весить около 75 тонн, что увеличит предельно допустимую высоту полёта на 700 метров.

На рисунке 5 и 6 представлены графически рассчитанные изменения предельно допустимой высоты полета по данному маршруту в феврале и августе месяцах для каждого из весов. Красные кривые отображают изменение потолка за счет отклонения фактической температуры от температуры СА, темно-сиреневые - за счет изменения полетного веса.

Февраль

Рис. 5. Изменение предельно допустимой высоты полета за счет полетного веса и средней температуры в феврале.

Август

Рис. 6. Изменение предельно допустимой высоты полета за счет полетного веса и средней температуры в феврале.

Важно подчеркнуть, что влияние температурного режима на изменение предельно допустимой высоты полета такого же порядка, как и влияние изменения полетного веса на маршруте во время полета.

При сохранении рабочего режима работы двигателя отрицательное отклонение температуры от стандартной может вызвать увеличение скорости полета до опасного предела.

Поэтому далее была произведена оценка влияния температурного режима на уровне предельно допустимой высоты на максимально допустимую истинную скорость полета в СА, по tср, tmin и tmax за каждый месяц для обоих пунктов.

Расчеты выполнялись исходя из соотношения:

(3)

откуда

(4)

где - максимально допустимое число Маха;

a - скорость звука, которая с достаточной степенью точности равняется:

(5)

Учитывая, что результат необходимо из м/с перевести в км/ч, преобразовав формулы (4) и (5), общая формула примет конечный вид:

(6)

Значения на предельно допустимой высоте полета для спокойной и турбулентной атмосферы.

Тип самолета

Предельно допустимые значения в атмосфере

Спокойной

Турбулентной

Ту-154Б

0,85

0,80

При расчете были взяты значения средней, минимальной, максимальной фактической температуры в градусах Кельвина и для спокойной и турбулентной атмосферы. Расчетные данные занесены в ниже представленных таблицах.

Иркутск (февраль)

Температура

Максимально допустимая скорость, км/ч

Вид

t, °C (°К)

Спокойная (Мmax (доп.) = 0,85)

Турбулентная (Мmax (доп.) = 0,80)

tса

-56,3 (216,7)

904

851

tср

-60,1 (212,9)

897

844

tmin

-71,0 (202,0)

874

822

tmax

-46,8 (226,2)

925

870

Иркутск (август)

Температура

Максимально допустимая скорость, км/ч

Вид

t, °C (°К)

Спокойная (Мmax (доп.) = 0,85)

Турбулентная (Мmax (доп.) = 0,80)

tса

-56,3 (216,7)

904

851

tср

-45,5 (227,5)

927

873

tmin

-59,8 (213,2)

898

845

tmax

-35 (238,0)

948

893

Благовещенск (февраль)

Температура

Максимально допустимая скорость, км/ч

Вид

t, °C (°К)

Спокойная (Мmax (доп.) = 0,85)

Турбулентная (Мmax (доп.) = 0,80)

tса

-56,3 (216,7)

904

851

tср

-56,4 (216,6)

905

851

tmin

-69,9 (203,1)

877

825

tmax

-46,0 (227,0)

926

872

Благовещенск (август)

Температура

Максимально допустимая скорость, км/ч

Вид

t, °C (°К)

Спокойная (Мmax (доп.) = 0,85)

Турбулентная (Мmax (доп.) = 0,80)

tса

-56,3 (216,7)

904

851

tср

-45,1 (227,9)

928

873

tmin

-62,6 (210,4)

892

839

tmax

-34,5 (238,5)

949

893

Делись добром ;)