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:

?H_пр.доп.= - к ?t , (2)

где ?H_пр.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.

Согласно формуле (2) при отклонении отклонения фактической температуры от температуры СА на ±10°С, изменение предельно допустимой высоты составит ?H_пр.д = ± 500 м; при ?t = ± 20єС, ?H_пр.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, t_ср)

Иркутск (февраль, t_min)

Иркутск (февраль, t_max)

Иркутск (август, t_cp)

Иркутск (август, t_min)

Иркутск (август, t_max)

Благовещенск (февраль, t_ср)

Благовещенск (февраль, t_min)

Благовещенск (февраль, t_max)

Благовещенск (август, t_ср)

Благовещенск (август, t_min)

Благовещенск (август, t_max)

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, ?H_пр.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 t_ср, t_min и t_max 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.

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)

Иркутск (август)

Благовещенск (февраль)

Благовещенск (август)