CC BY
45
2008
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность
№ 125
УДК 629.735.015:681.3
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ЛЕТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ САМОЛЕТА ТУ-204
В СЛОЖНЫХ МЕТЕОУСЛОВИЯХ
Н.Б. БЕХТИНА
Статья представлена доктором технических наук, профессором Кублановым М.С.
В статье показано, что для адекватного математического моделирования движения самолета по ВПП необходимо определение коэффициента сцепления физически обоснованным способом в зависимости от скорости относительного скольжения колес, скорости движения, состояния поверхности ВПП и давления в пневматиках.
Как известно, для обеспечения безопасной эксплуатации современных тяжелых самолетов требуются взлетно-посадочные полосы (ВПП) больших размеров (длиной 3500 м и более и шириной 45 м - 75 м, в зависимости от климатических условий расположения аэродрома). При мокрой полосе, наличии на ней слоя слякоти, снега, льда этой длины, а при наличии поперечных возмущений и ширины, оказывается недостаточно для обеспечения безопасности взлета и посадки самолета. Однако необходимость выполнять авиаперевозки в любую погоду с возможно большей коммерческой загрузкой с целью снижения себестоимости транспортных расходов ставит перед авиапредприятием задачу расширения эксплуатационных возможностей имеющегося парка. Эту задачу можно решить с помощью предложенной в [1, 2] математической модели работы шасси. В данной статье показывается, что с ее помощью можно разрабатывать рекомендации и предложения по летной эксплуатации (ЛЭ) в особых полетных ситуациях, отработать которые на практике ни на тренажерах, ни, тем более, в реальных полетах невозможно.
Следует отметить, что существенно новые результаты с помощью разработанной математической модели [2] можно получить лишь при больших углах увода колес шасси, т. е. для явно нерасчетных случаев движения воздушного судна (ВС) по ВПП. Дело в том, что при малых углах увода (до 10°) удовлетворительный уровень адекватности результатов расчетов реальному поведению ВС на ВПП обеспечивают и применявшиеся ранее линейные модели. При больших значениях угла увода линейные модели применять нельзя, а разработанная математическая модель [2] обеспечивает получение "физичных" результатов для любых значений угла увода.
Был проведен вычислительный эксперимент (ВЭ) по исследованию поведения самолета Ту-204 на ВПП при сильном боковом заносе (более 20°) с целью оценить возможные приемы борьбы с таким явлением. При постановке данного ВЭ не ставилось целью выяснение причин такого заноса: ошибок пилота, отказов, резкого изменения внешних условий и т.п. Ставился лишь вопрос: какими приемами можно безопасно завершить посадку при появлении сильного бокового заноса.
Итак, изучению подлежит поведение самолета Ту-204 с посадочной массой 86,5 т после того, как на скорости 100 км/ч в стандартной посадочной конфигурации при режиме малого газа двигателей, при отклоненной вперед колонке штурвала он получает угловую скорость рыскания 20°/с с заносом влево. В этих условиях при всех рассмотренных состояниях ВПП крен не превышал 2,7°, все стойки шасси не теряли контакта с ВПП. Максимальные значения угла увода в начальной стадии заноса составляли величину от 24,5° до 29°.
Как показывают расчеты, результаты которых приведены на рис. 1, 2, 9, 10, 17, 18, если ничего не предпринимать, самолет выкатывается на боковую полосу безопасности (БПБ) со скоростью более 85 км/ч, что нельзя считать безопасным.
угол пути, град. рыскание, град. путевая скорость, км/ч боковое отклонение, м
д альность, м
Рис. 1.
о без д ейств и й
— — —штатное торможение экстр. торможение
д а ль н о с ть, м
Рис. 2.
о без д ейств ий
— — —штатное торможение э кстр. торможение
д альность, м
Рис. 3.
о без д ейств и й
— — —штатное. торможение экстр. торможение
о без действий ' ^“штатное торможение экстр. торможение
угол пути, град. рыскание, град путевая скорость, км/ч боковое отклонение, м
40
20 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120
0 100 200 300 400 500 600
дальность, м
Рис. 5.
1 20 1 00 80 60 40 20 0
0 1 00 200 300 400 500 600
дальность, м
Рис. 6.
экстр. торможение - - -экстр. реверс о руль направления
э кстр. торможение _ . -экстр. реверс о руль направления
д альность, м
Рис. 7.
-----экстр. торможение
- - -экстр. реверс о руль направления
-----экстр. торможение
- - -экстр. реверс о руль направления
угол пути, град рыскание, град путевая скорость, км/ч боковое отклонение, м
-1 о
-30
100 150
дальность, м
Рис. 9.
10
50
70
90
-1 1 0
-1 3 0
0
50
200
250
о без действий — — —штатное торможение --------экстр. торможение
д альность, м
Рис. 10.
о без д ейств и й — — —штатное торможение экстр. торможение
г> ° о о о о 0 0 0 0
^ . а. — —
N ^
'V \
\
\ \
0 50 100 150 200 250
д альность, м
Рис. 11.
о без дей ств и й — — —штатное торможение --------экстр. торможение
д а л ь н о с ть , м
о без дей ств и й — — —штатное торможение экстр. торможение
угол пути, град рыскание, град путевая скорость, км/ч боковое отклонение, м
дальность, м
Рис. 13.
экстр. торможение - - -экстр. реверс о руль направления
дальность, м
Рис. 14.
д альность, м
э кстр. торможение - - -экстр. реверс о руль неправления
-----экстр. торможение
- - -экстр. реверс о руль направления
Рис. 15.
10
0
100 200
300 400 500
д а л ь н о с ть , м
600 700
-1 0
-20
-30
0
экстр. торможение - - -экстр. реверс о руль направления
угол пути, град рыскание, град путевая скорость, км/ч боковое отклонение, м
д альность, м
Рис. 17.
дальность, м
Рис. 18.
д альность, м
Рис. 19.
40
30
20
10
0
-10
-20
О ° о О О о с 0 0 0 0 С 0 0 0
о о о -
К N
\
) 5 0 10 0 15 2 0 0 25 30 ч 0 35
ч ч
о без д ействи й — — —штатное торможение
--------экстр. торможение
. . . . -экстр. реверс
о без д ейств и й
— — —штатное торможение э кстр. торможение . . . - -экстр. реверс
о без д ейств ий — — —штатное торможение
--------экстр. торможение
. . . . -экстр. реверс
о без действий — — —штатное торможение
--------экстр. торможение
. . . . -экстр. реверс
В этих условиях даже для состояний ВПП, характеризуемых тВпп = 0,6 0,4, действия
рулем направления и связанными с ним передними управляемыми колесами не позволяют замедлить вращение самолета и удержать его на ВПП - он на большой скорости выкатывается далеко на БПБ (рис. 5, 6, 13, 14). Ясно, что для скользкой ВПП с тВПП < 0,4 общий итог не может быть лучше.
Слабо эффективно и применение экстренного включения реверса правого двигателя (при левом заносе), что иллюстрируется рис. 5 - 8, 13 - 16, 17 - 20. Перевод двигателей на реверс через 1 с после исходного положения (приобретения угловой скорости) не успевает снизить скорость движения, при которой самолет выкатывается на БПБ.
На рис. 1 - 4, 9 - 12, 17 - 20 длинным пунктиром показаны результаты расчета поведения самолета на ВПП при применении штатного торможения одной только правой стойкой шасси (при левом заносе) через 1 с после исходного положения. В этом случае перед выкатыванием на БПБ через 5 с удается снизить скорость до 70 км/ч, а удаление от оси ВПП не превышает 40 м.
Наиболее эффективным в рассматриваемой ситуации является применение экстренного (чрезвычайного) режима торможения правой стойкой шасси (рис. 1 - 20). И хотя предотвратить выкатывание этот прием не может, но он позволяет снизить скорость до 60 км/ч, что можно считать вполне безопасной для движения по БПБ.
Подробный анализ результатов ВЭ показывает, что торможение осуществляется на той стойке, колеса которой уже находятся в состоянии юза. Однако благоприятный эффект достигается не просто за счет самого торможения, но и за счет сложного баланса бокового заноса правой и левой стоек шасси.
Таким образом, можно сформулировать рекомендацию по ЛЭ самолета Ту-204 при появлении бокового заноса на пробеге по ВПП любого состояния: применение экстренного (чрезвычайного) режима торможения стойкой шасси, находящейся с внешней стороны заноса, позволит погасить скорость до выкатывания на БПБ, а при благоприятных обстоятельствах и предотвратить само выкатывание.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бехтина Н.Б. Комплексная методика определения коэффициента сцепления колес шасси с взлетнопосадочной полосой для математического моделирования // Научный Вестник МГТУ ГА, сер. Аэромеханика и прочность. 2005. № 81. С. 87 - 95.
2. Бехтина Н.Б. Математическая модель бокового коэффициента сцепления колеса пневматика шасси при движении ЛА по ВПП // Научный Вестник МГТУ ГА, сер. Аэромеханика и прочность. 2006. № 97. С. 134 - 140.
SOLUTION OF AIRPLANE TU-204 OPERATION TASKS
Behtina N.B.
There is shown in article, that for adequacy mathematical modeling of plane moving on runway the determine of cohesion coefficient is necessary by physical based way in dependence of wheels slip velocity, moving velocity, runway condition and pressure in pneumatics.
Сведения об авторе
Бехтина Наталия Борисовна, окончила МИИГА (1982), старший преподаватель кафедры аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов МГТУ ГА, автор 17 научных работ, область научных интересов - математическое моделирование динамики полета летательных аппаратов.
