Скорость минимального управления ( V МС ) из нескольких двигателей летательных аппаратов ( в частности , самолет ) является V-скорость , которая определяет калиброванная воздушная скорость , ниже которой направленное или боковое управление самолета больше не может быть сохранено, после выхода из строя одного или больше двигателей. V MC применяется только в том случае, если хотя бы один двигатель все еще работает, и будет зависеть от стадии полета. Действительно, необходимо рассчитать несколько V MC для посадки, полета по воздуху и по земле, а для самолетов с четырьмя или более двигателями их еще больше. Все они включены вРуководство по летной эксплуатации всех многомоторных самолетов . Когда инженеры-конструкторы определяют размеры вертикального оперения самолета и поверхностей управления полетом , они должны учитывать влияние, которое это окажет на минимальные скорости управления самолетом.
Минимальные контрольные скорости обычно устанавливаются в ходе летных испытаний [1] [2] [3] как часть процесса сертификации воздушного судна. [4] [5] Они служат руководством для пилота по безопасной эксплуатации самолета.
Физическое описание [ править ]
Когда двигатель на многомоторном летательном аппарате выходит из строя, распределение тяги на летательном аппарате становится асимметричным , что приводит к возникновению момента рыскания в направлении отказавшего двигателя. [6] Возникает боковое скольжение , в результате чего общее сопротивление самолета значительно увеличивается, что приводит к снижению скорости набора высоты . [7] руль направления , и в определенную степень элеронов через использование угла крена, являются только аэродинамическими элементами управления , доступные для пилот - сигнала , чтобы противодействовать асимметричную тягу рыскание момент [ править ] .
Чем выше скорость самолета, тем легче противодействовать моменту рыскания с помощью органов управления самолета. [8] Минимальная скорость управления - это воздушная скорость, ниже которой сила, которую руль направления или элероны могут приложить к летательному аппарату, недостаточно велика для противодействия асимметричной тяге при максимальной настройке мощности. Выше этой скорости должна быть возможность сохранять управление самолетом и поддерживать прямой полет с асимметричной тягой. [4]
Потеря мощности двигателя винтового самолета с установленным на крыле самолета и самолета с выдувной подъемной силой влияет на распределение подъемной силы по крылу, вызывая крен в сторону неработающего двигателя. [9] [10] [3] В некоторых самолетах полномочия по крену более ограничивают, чем полномочия руля направления при определении V MC s. [11]
Сертификация и варианты [ править ]
Авиационные правила (такие как FAR и EASA ) [4] [5] определяют несколько различных V MC и требуют, чтобы инженеры-конструкторы определяли размер вертикального оперения и аэродинамические органы управления полетом самолета, чтобы соответствовать этим правилам. Минимальная контрольная скорость в воздухе (V MCA ) является наиболее важной минимальной контрольной скоростью для многомоторного самолета, поэтому V MCA просто указывается как V MC во многих авиационных правилах и руководствах по летной эксплуатации . [4] [5] По индикатору скорости двухмоторного самолета массой менее 6000 фунтов (2722 кг) VMCA обозначается красной радиальной линией в соответствии с FAR 23 . [4] [5]
Большинство школ пилотов-испытателей используют несколько более конкретных минимальных скоростей управления, так как V MC будет меняться в зависимости от этапа полета. Другие определенные V MC включают минимальную контрольную скорость на земле (V MCG ) и минимальную контрольную скорость во время захода на посадку и приземления (V MCL ). Кроме того, для самолетов с четырьмя или более двигателями V MC существуют для случаев, когда один или два двигателя не работают на одном крыле. На рисунке 1 показаны V MC , определенные в соответствующих правилах гражданской авиации [4] [5] и в военных спецификациях. [12]
Минимальная скорость управления в воздухе [ править ]
Вертикальное оперение или вертикальный стабилизатор из нескольких двигателей летательных аппаратов играет решающую роль в поддержании направленного управления в то время как двигатель выходит из строя или находится в нерабочем состоянии . Чем больше хвост, тем больше он способен обеспечить необходимую силу для противодействия асимметричному моменту рыскания тяги. Это означает, что чем меньше хвост, тем выше будет V MCA . Однако больший хвост обходится дороже и труднее в установке, а также имеет другие аэродинамические проблемы, такие как повышенная распространенность скользящих потоков . Инженеры, проектирующие вертикальное оперение, должны принять решение, основываясь, среди прочего, на своем бюджете, весе самолета и максимальном угле крена.5 ° (от неработающего двигателя), как заявляет FAR . [4] [5]
V MCA также используется для расчета минимальной безопасной скорости взлета . [4] [5] Таким образом, высокое V MCA приводит к более высоким взлетным скоростям, и поэтому требуются более длинные взлетно-посадочные полосы, что нежелательно для операторов аэропортов.
Факторы, влияющие на минимальную скорость управления [ править ]
Любой фактор, который влияет на баланс сил и моменты рыскания и качения после отказа двигателя, также может повлиять на V MC s. При проектировании вертикального хвоста и измерении V MCA учитывается наихудший сценарий для всех факторов. Это гарантирует, что V MC, опубликованные в AFM, гарантированно безопасны.
Более тяжелые летательные аппараты более устойчивы и более устойчивы к моментам рыскания и, следовательно, имеют более низкие значения V MCA . [13] : 13 продольный центр тяжести влияет на V MCA , а также: чем дальше от хвоста оно, тем ниже скорость минимального управления, потому что руль будет иметь возможность обеспечить больший рыскания момент, и таким образом это легче чтобы противодействовать дисбалансу тяги. [13] : 17 боковаяцентр тяжести также имеет значение: чем ближе он к неработающему двигателю, тем больше момент работающего двигателя и, следовательно, тем большее усилие должно прикладывать руль направления. Это означает, что если поперечный центр тяжести смещается в сторону неработающего двигателя, V MCA самолета увеличивается. [13] : 17 Тяга большинства двигателей зависит от высоты и температуры; увеличение высоты и повышение температуры уменьшают тягу. Это означает, что если температура воздуха выше и самолет имеет большую высоту, сила работающего двигателя будет меньше, руль направления должен будет обеспечивать меньшую силу противодействия, и поэтому V MCA будет ниже. [13] : 16Угол крена также влияет на минимальную скорость управления. Небольшой угол крена от неработающего двигателя требуется для минимально возможного бокового скольжения и, следовательно, более низкого V MCA . Наконец, если P-фактор работающего двигателя увеличивается, то его рыскающий момент увеличивается, и в результате увеличивается V MCA самолета . [13] : 15
Другие минимальные скорости управления [ править ]
Самолет с большим количеством двигателей [ править ]
Самолеты с четырьмя или более двигателями имеют не только V MCA (часто называемый V MCA1 в этих обстоятельствах), когда не работает только критический двигатель, но также V MCA2, который применяется, когда двигатель находится внутри критического двигателя, на том же крыле. , также не работает. [13] : 15 Правила гражданской авиации (FAR, CS и аналогичные) больше не требуют определения V MCA2 , [4] [5], хотя это все еще требуется для военных самолетов с четырьмя или более двигателями. [12] На турбореактивных и турбовентиляторных самолетах подвесные двигатели обычно одинаково важны. Трехмоторные самолеты типа МД-11 иBN-2 Trislander не имеет V MCA2 ; вышедший из строя двигатель средней линии не влияет на V MC .
Когда два противоположных двигателя самолета с четырьмя или более двигателями не работают, асимметрия тяги отсутствует, следовательно, нет требования к рулю направления для поддержания устойчивого полета по прямой; V MCA роли не играют. Для поддержания полета в целом может быть меньше мощности, но минимальные безопасные скорости управления остаются такими же, как и для самолета, летящего с 50% тягой на всех четырех двигателях.
Отказ одного бортового двигателя из четырех гораздо меньше влияет на управляемость. Это связано с тем, что бортовой двигатель находится ближе к центру тяжести самолета, поэтому момент рыскания уменьшается. В этой ситуации, если скорость поддерживается на уровне или выше опубликованного V MCA , определенного для критического двигателя, можно поддерживать безопасное управление.
Земля [ править ]
Если двигатель выходит из строя во время руления или взлета , рыскающий момент тяги заставит самолет отклониться в сторону на взлетно-посадочной полосе. Если воздушная скорость недостаточно высока и, следовательно, боковая сила, создаваемая рулем направления, недостаточно велика, самолет отклонится от средней линии взлетно-посадочной полосы и может даже отклониться от взлетно-посадочной полосы. [13] : 21 Воздушная скорость, при которой воздушное судно после отказа двигателя отклоняется на 9,1 м от осевой линии ВПП, несмотря на использование максимального руля направления, но без использования рулевого управления носовым колесом, является минимальной скоростью управления на земле (V MCG ). [4] [5]
Подход и посадка [ править ]
Минимальная скорость управления при заходе на посадку и посадке (V MCL ) аналогична V MCA , но конфигурация самолета является конфигурацией посадки. V MCL определен для воздушных судов части 23 <FAR 23.149 (c)> и части 25 правил гражданской авиации. [4] [5] Однако, когда максимальная тяга выбрана для ухода на второй круг , закрылки будут подниматься из посадочного положения, и V MCL больше не применяется, но V MCA применяется .
Безопасная частота вращения одного двигателя [ править ]
Из-за неотъемлемых рисков работы на V MCA или близко к нему с асимметричной тягой и желанием смоделировать и отработать эти маневры при обучении и сертификации пилотов может быть определено V SSE . [14] V SSE Безопасная частота вращения одного двигателя - это минимальная частота вращения для преднамеренного вывода критического двигателя из строя, установленная и обозначенная производителем как безопасная, преднамеренная частота вращения одного двигателя. [4] Эта скорость выбрана для снижения вероятности аварии из-за потери управления из-за имитации отказа двигателя при чрезмерно низкой скорости полета. [15]
Ссылки [ править ]
- ^ Школа летчиков-испытателей ВВС США, база ВВС Эдвардс, Калифорния, США (1992). Теория отказа двигателя, глава 11 (PDF) . Проверено 15 мая, 2016 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Школа летчиков-испытателей Империи, Боскомб Даун, Великобритания. Полет на асимметричной мощности .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ a b Школа летчиков-испытателей ВМС США. Руководство по летным испытаниям USNTPS-FTM-No. 103, Устойчивость и управление неподвижным крылом, Теория и методы летных испытаний, Глава 6 - Характеристики асимметричного силового полета (PDF) . Проверено 15 мая, 2016 .
- ^ a b c d e f g h i j k l Федеральное управление гражданской авиации США. «Федеральные авиационные правила (ФАП)» . Часть 23 и часть 25, § 149 . Проверено 15 мая, 2016 .
- ^ a b c d e f g h i j Европейское агентство по авиационной безопасности. «Спецификации сертификации (CS)» . CS-23 и CS-25, § 149 . Проверено 28 октября 2013 года .
- ^ "FAA P-8740-66 Безопасный полет на легком двойном самолете" : 2. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ "Руководство по полетам на самолете (FAA-H-8083-3B), глава 12" (PDF) : 24. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ "Руководство по полетам на самолете (FAA-H-8083-3B) Глава 6" (PDF) : 3. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ "Руководство по полетам на самолете (FAA-H-8083-3B), глава 12" (PDF) : 24. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Школа летчиков-испытателей ВВС США, база ВВС Эдвардс, Калифорния, США (1992). Теория отказа двигателя, глава 11 (PDF) . Проверено 15 мая, 2016 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Школа летчиков-испытателей ВВС США, база ВВС Эдвардс, Калифорния, США (1992). Теория отказа двигателя, глава 11 (PDF) . Проверено 15 мая, 2016 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ a b Военная спецификация MIL-F-8785C, замененная MIL-STD-1797. Летные качества пилотируемых самолетов .
- ^ Б с д е е г Horlings, Гарри (январь 2012). «Управление и характеристики во время полета с асимметричным приводом» (PDF) . Проверено 31 марта 2017 года .
- ^ "FAA-P-8740-19-Безопасный полет легких близнецов" (PDF) : 45. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ "FAA P-8740-66 Безопасный полет на легком двойном самолете" : 6. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь )