Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Реверсеры тяги установлены на двигателе CFM56 самолета Airbus A321

Реверсирования тяги , которая также называется обратная тягой , является временным отвлечением двигателя летательного аппарата «ы тяги для того , чтобы действовать против движения вперед самолета, обеспечивая торможение . На многих реактивных самолетах установлены системы реверса тяги, которые помогают замедлить движение сразу после приземления, уменьшая износ тормозов и сокращая посадочные расстояния. Такие устройства существенно влияют на работу самолета и считаются важными для безопасности полетов авиакомпаний . Были аварии с системами реверса тяги, в том числе со смертельным исходом.

Реверс тяги также доступен на многих винтовых самолетах за счет изменения положения винтов регулируемого шага на отрицательный угол. Эквивалентная концепция для корабля называется кормовой двигательной установкой .

Принцип и использование [ править ]

Половина развернутого целевого типа реверс из RB.199 двигателя для PANAVIA Торнадо , один из очень немногих самолетов - истребителей с реверсом тяги

Посадочный бросок состоит из приземления, приведения самолета к скорости руления и, в конечном итоге, полной остановки. Однако большинство коммерческих реактивных двигателей продолжают создавать тягу в прямом направлении, даже на холостом ходу, противодействуя замедлению самолета. [1] Тормоза шасси большинства современных самолетов достаточны в нормальных условиях, чтобы остановить самолет самостоятельно, но в целях безопасности и для уменьшения нагрузки на тормоза [2] необходим другой метод замедления. В сценариях , связанных с плохой погодой, где такие факторы , как снег или дождь на взлетно - посадочной полосы снижают эффективность тормозов, и в чрезвычайных ситуациях , как прерванный взлёт , [3] эта потребность более выражена.[4]

Простой и эффективный метод - изменить направление потока выхлопных газов реактивного двигателя и использовать мощность самого двигателя для замедления. В идеале обратный выхлопной поток должен быть направлен прямо вперед. [5] Однако по аэродинамическим причинам это невозможно, и выбран угол 135 °, что приводит к меньшей эффективности, чем это было бы возможно. Реверс тяги также можно использовать в полете для снижения воздушной скорости, хотя это не характерно для современных самолетов. [6] Существует три распространенных типа систем реверсирования тяги, используемых в реактивных двигателях: мишень, грейфер и системы холодного потока. Некоторые винтовые самолеты, оснащенные винтами с регулируемым шагом, могут реверсировать тягу, изменяя шагих лопастей пропеллера. Такие устройства есть на большинстве коммерческих авиалайнеров, а также в военной авиации. [5]

Типы систем реверсирования тяги [ править ]

Небольшие самолеты обычно не имеют систем реверсирования тяги, за исключением специализированных приложений. С другой стороны, большие самолеты (весом более 12500 фунтов) почти всегда обладают способностью реверсировать тягу. Поршневой двигатель , турбовинтовой и реактивный самолет могут быть спроектированы с включением систем реверсирования тяги.

Винтовые самолеты [ править ]

Винты изменяемого шага самолета E-2C Hawkeye
Развертывается реверсор тяги целевого типа
Целевой «ковшовый» реверсор тяги установлен на двигателях Tay на Fokker 100

Самолеты с воздушным винтом создают обратную тягу, изменяя угол своих винтов регулируемого шага, так что винты направляют свою тягу вперед. Эта функция обратной тяги стала доступной с разработкой гребных винтов с регулируемым шагом, которые изменяют угол наклона лопастей гребного винта для эффективного использования мощности двигателя в широком диапазоне условий. Обратная тяга создается при уменьшении угла наклона винта с малого до отрицательного. Это называется бета-позицией. [7]

Самолеты с поршневым двигателем, как правило, не имеют обратной тяги, в отличие от турбовинтовых самолетов. [8] Примеры включают PAC P-750 XSTOL , [9] Cessna 208 Caravan и Pilatus PC-6 Porter .

Одно из особых применений реверсивной тяги - использование на многомоторных гидросамолетах и летающих лодках . Эти летательные аппараты при приземлении на воду не имеют обычного метода торможения и должны полагаться на слалом и / или обратную тягу, а также сопротивление воды, чтобы замедлить или остановиться. Кроме того, реверсивная тяга часто необходима для маневрирования на воде, где она используется для крутых поворотов или даже для движения самолета задним ходом, маневров, которые могут оказаться необходимыми для выхода из дока или пляжа. [ необходима цитата ]

Реактивный самолет [ править ]

На самолетах, использующих реактивные двигатели, реверс тяги достигается за счет движения струи вперед. Двигатель не работает и не вращается в обратном направлении; вместо этого используются устройства реверса тяги, чтобы блокировать взрыв и перенаправлять его вперед. Двигатели с высокой степенью двухконтурности обычно реверсируют тягу, изменяя направление только воздушного потока вентилятора, поскольку большая часть тяги создается этой секцией, а не сердечником. Обычно используются три системы реверсирования тяги реактивных двигателей: [6]

Тип цели [ править ]

Основная статья: Разворот тяги целевого типа

Реверсор целевой тяги использует пару дверей типа «ковш» с гидравлическим приводом для реверсирования потока горячего газа. Для тяги вперед эти дверцы образуют сопло двигателя. В первоначальной реализации этой системы на Boeing 707 , [10] и до сих пор распространено сегодня, два реверсирование ведра было шарнирно так , когда развернут они блокируют в заднем направлении потока выхлопных газов и перенаправить его с передним компонентом. Этот тип реверсора виден в задней части двигателя во время развертывания. [6]

Тип моллюска [ править ]

Дверная система с дверным замком имеет пневматическое управление. При активации двери поворачиваются, открывая воздуховоды и закрывая нормальный выход, в результате чего тяга направляется вперед. [6]

Тип каскада [ править ]

Каскадный реверсор тяги обычно используется на турбовентиляторных двигателях. На турбореактивных двигателях эта система будет менее эффективной, чем целевая система, поскольку каскадная система использует только воздушный поток вентилятора и не влияет на ядро ​​главного двигателя, которое продолжает создавать прямую тягу. [1]

Розетка грейфера решетка открытого (подвесной мотор) на Rolls-Royce Conway турбовентиляторного о наличии VC10

Тип холодного потока [ править ]

Изменение тяги с поворотной дверцей на двигателях CFM-56 самолета Airbus A340-300 компании Finnair

В дополнение к двум типам, используемым в турбореактивных двигателях и ТРДД с малым байпасом, третий тип реверсора тяги используется в некоторых ТРДД с большим байпасом. Двери в байпасном канале используются для перенаправления воздуха, который ускоряется секцией вентилятора двигателя, но не проходит через камеру сгорания (так называемый байпасный воздух), так что он создает обратную тягу. [4] Система реверсирования холодного потока приводится в действие пневмодвигателем. Во время нормальной работы лопатки реверсивной тяги заблокированы. При выборе система складывает дверцы, чтобы заблокировать выпускное сопло холодного потока и перенаправить этот воздушный поток на лопатки каскада. [6]Эта система может перенаправлять поток выхлопных газов вентилятора и сердечника. [5]

Система холодного потока известна своей структурной целостностью, надежностью и универсальностью. Во время включения реверсора тяги муфта, установленная по периметру гондолы авиационного двигателя, перемещается назад, открывая каскадные лопатки, которые действуют для перенаправления потока вентилятора двигателя. Эта система реверса тяги может быть тяжелой, и ее трудно интегрировать в гондолы с большими двигателями. [11]

Реверсор тяги типа "холодный поток" устанавливается на Боинг 777-300.

Операция [ править ]

Рычаги реверса тяги перед главными рычагами, наблюдаемые на Боинге 747-8

В большинстве конфигураций кабины реверсивная тяга устанавливается, когда рычаги тяги находятся в режиме холостого хода, отводя их дальше назад. [1] Реверс тяга обычно применяется сразу после приземления, часто вместе с интерцепторами , для улучшения замедления на ранней стадии разбега, когда остаточная аэродинамическая подъемная сила и высокая скорость ограничивают эффективность тормозов, расположенных на шасси. Реверс тяги всегда выбирается вручную, либо с помощью рычагов, прикрепленных к рычагам тяги, либо переводя рычаги тяги в «заслонку» реверсивной тяги.

Раннее замедление, обеспечиваемое обратной тягой, может снизить крен при посадке на четверть и более. [5] Правила предписывают, однако, что воздушное судно должно иметь возможность приземлиться на взлетно-посадочную полосу без использования реверсирования тяги, чтобы получить сертификат для приземления на ней в рамках регулярного авиасообщения .

Когда скорость самолета снижается, реверсивная тяга отключается, чтобы предотвратить попадание обломков в воздухозаборники двигателя, которые могут попасть внутрь, что приведет к повреждению посторонними предметами . Если обстоятельства требуют, обратная тяга может быть использована весь путь до остановки, или даже для обеспечения тяги толкать самолет назад, хотя самолеты буксиры или фаркопы чаще используются для этой цели. Когда обратная тяга используется для отталкивания самолета от ворот, маневр называется powerback.. Некоторые производители предостерегают от использования этой процедуры в условиях обледенения, так как использование обратной тяги на покрытой снегом или слякотью земле может привести к тому, что слякоть, вода и антиобледенители взлетно-посадочной полосы могут подняться в воздух и прилипнуть к поверхности крыла. [12]

Если полная мощность обратной тяги нежелательна, реверс тяги может работать с дроссельной заслонкой, установленной на мощность меньше полной, даже до мощности холостого хода, что снижает нагрузку и износ компонентов двигателя. На двигателях, работающих на холостом ходу, иногда выбирают обратную тягу, чтобы устранить остаточную тягу, в частности, в условиях гололеда или скользкой дороги, или когда реактивная струя двигателя может вызвать повреждение. [ необходима цитата ]

Работа в полете [ править ]

На Boeing C-17 Globemaster III используется водоворот, который становится видимым, когда powerback

Некоторые самолеты, в частности российские и советские самолеты , могут безопасно использовать в полете обратную тягу, хотя большинство из них имеют винтовой привод. Однако многие коммерческие самолеты не могут. Использование в полете реверсивной тяги имеет ряд преимуществ. Он обеспечивает быстрое замедление, позволяя быстро изменять скорость. Это также предотвращает нарастание скорости, обычно связанное с крутыми погружениями, позволяя быстро терять высоту , что может быть особенно полезно во враждебных условиях, таких как зоны боевых действий, и при крутых подходах к земле. [ необходима цитата ]

В Douglas DC-8 серии авиалайнеров были сертифицированы для обратной тяги в полете с момента вступления службы в 1959 году безопасным и эффективным для облегчения быстрого спуски на приемлемых скоростях, тем не менее он произвел значительный самолет болтанка, поэтому фактическое использование было менее распространенным на пассажирских рейсах и чаще встречается на грузовых и паромных рейсах, где комфорт пассажиров не имеет значения. [13]

Hawker Siddeley Trident , авиалайнере 120- до 180 мест, был способен к нисходящим со скоростью до 10000 футов / мин (3,050 м / мин) с применением обратной тяги, хотя эта возможность используется редко.

Сверхзвуковой авиалайнер « Конкорд » мог использовать обратную тягу в воздухе для увеличения скорости снижения. Использовались только бортовые двигатели, а двигатели переводились в режим холостого хода только в дозвуковом полете и когда самолет находился на высоте ниже 30 000 футов. Это увеличит скорость снижения примерно до 10 000 футов / мин. [ необходима цитата ]

Boeing C-17 Globemaster III , является одним из немногих современных самолетов , который использует обратную тягу в полете. Самолет производства Boeing способен разворачивать в полете реверсивную тягу на всех четырех двигателях для облегчения крутых тактических спусков до 15000 футов / мин (4600 м / мин) в боевых условиях (скорость снижения чуть более 170 миль в час или 274 км / ч). Локхид С-5 Galaxy , введенный в 1969 году, также имеет обратный потенциал в полете, хотя на стационарных двигателях только. [14]

Saab 37 Viggen (вышел в отставку в ноябре 2005 года) также имели возможность использовать реверс тяги как перед посадкой, чтобы сократить необходимую полосу и руление после посадки, что позволяет многие шведские дороги , чтобы удвоить , как взлетно - посадочные полосы военного времени .

Shuttle Training Aircraft , высоко модифицированный Grumman Gulfstream II , используется реверса тяги в полете , чтобы помочь имитировать Шаттл аэродинамики так астронавты могли практиковать приземление. Похожая технология была использована на модифицированном Ту-154 Туполева, имитирующем российский космический корабль " Буран" . [ необходима цитата ]

Эффективность [ править ]

Количество создаваемой тяги и мощности пропорционально скорости самолета, что делает обратную тягу более эффективной на высоких скоростях. [2] [ самостоятельно опубликованный источник? ] Для максимальной эффективности его следует применять быстро после приземления. [1] При активации на низких скоростях возможно повреждение посторонними предметами . Существует некоторая опасность того, что самолет с включенными реверсорами тяги на мгновение снова покинет землю из-за как эффекта обратной тяги, так и эффекта тангажа от интерцепторов . В случае с самолетом, подверженным такой опасности, пилоты должны позаботиться о том, чтобы твердо стоять на земле, прежде чем применять обратную тягу. [2]При применении до того, как носовое колесо коснется земли, существует вероятность асимметричного развертывания, вызывающего неконтролируемое рыскание в сторону большей тяги, поскольку управление самолетом с помощью носового колеса является единственным способом сохранить контроль над направлением. путешествия в этой ситуации. [1]

Режим обратной тяги используется только в течение небольшой части времени работы самолета, но сильно влияет на его конструкцию , вес, техническое обслуживание , характеристики и стоимость. Штрафы значительны, но необходимы, поскольку они обеспечивают тормозную силу для увеличения запаса прочности, управление направлением во время посадочных крен и помогает при прерванном взлете и наземных операциях на загрязненных взлетно-посадочных полосах, где нормальная эффективность торможения снижается. Авиакомпании считают системы реверса тяги жизненно важной частью достижения максимального уровня безопасности полетов самолетов . [11]

Несчастные случаи и инциденты, связанные с реверсированием тяги [ править ]

В полете развертывание реверсивной тяги непосредственно способствовало крушению нескольких самолетов транспортного типа:

  • С 11 февраля 1978 года, Pacific Western Airlines Flight 314 , Boeing 737-200 , разбилась во время выполнения отклоненной посадки в аэропорте Cranbrook . Левый реверсор тяги неправильно уложен; он развернулся во время набора высоты, в результате чего самолет покатился влево и ударился о землю. Из 5 членов экипажа и 44 пассажиров выжили только 6 пассажиров и бортпроводник.
  • 9 февраля 1982 года рейс 350 Japan Airlines потерпел крушение в 300 м от взлетно-посадочной полосы в аэропорту Токио Ханэда после преднамеренного развертывания реверсивной тяги двух из четырех двигателей Douglas DC-8 психически неуравновешенным капитаном, в результате чего в 24 случаях смерти пассажиров. [15] [16] [17]
  • 29 августа 1990 года самолет Lockheed C-5 Galaxy ВВС США потерпел крушение вскоре после взлета с авиабазы ​​Рамштайн в Германии . Когда самолет начал набирать высоту взлетно-посадочной полосы, внезапно сработал один из реверсоров тяги. Это привело к потере управления самолетом и последующей аварии. Из 17 человек на борту 4 выжили.
  • 26 мая 1991 года самолет Boeing 767-300ER , выполнявший рейс 004 авиакомпании Lauda Air , случайно сработал реверсором тяги левого двигателя, в результате чего лайнер резко пикировал и разбился в воздухе. [18] Все 213 пассажиров и 10 членов экипажа погибли.
  • С 31 октября 1996 года, TAM Linhas Aéreas Flight 402 , Fokker 100 , разбился вскоре после взлета из Конгоньяс-Сан - Паулу международный аэропорт , Сан - Паулу , Бразилия , ударив два жилых дома и несколько домов. В результате крушения погибли все 90 пассажиров и 6 членов экипажа, а также 3 человека на земле. Крушение было связано с неконтролируемым срабатыванием неисправного реверсора тяги на правом двигателе вскоре после взлета.
  • С 10 февраля 2004 года Киш Air Flight 7170 , Fokker 50 разбился во время подхода к международному аэропорту Шарджи . Погибли 43 из 46 пассажиров и членов экипажа, находившихся на борту. Следователи установили, что пилоты преждевременно установили пропеллеры в режим реверса тяги, в результате чего они потеряли контроль над самолетом.
  • 17 июля 2007 года самолет Airbus A320, выполнявший рейс 3054 авиакомпании TAM Linhas Aéreas , разбился после приземления в международном аэропорту Конгоньяс-Сан-Паулу , Сан-Паулу , Бразилия , в результате чего произошло столкновение с АЗС Shell , автомобилями и, наконец, зданием TAM Express , в результате чего погибло 199 человек. человек, 187 на борту самолета и 12 на земле, выживших не осталось. Причина аварии - неисправность правого реверсора тяги.

См. Также [ править ]

  • Форсаж
  • Вектор тяги
  • Вертикальный взлет и посадка

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Федеральное управление гражданской авиации (1 сентября 2011 г.). Справочник по полетам на самолете: Faa-h-8083-3a . Skyhorse Publishing Inc., стр. 635–638. ISBN 978-1-61608-338-0. Проверено 9 июля 2013 года .
  2. ^ a b c Фил Краучер (1 марта 2004 г.). Профессиональные пилотные исследования JAR . Lulu.com. С. 3–23. ISBN 978-0-9681928-2-5. Проверено 11 июля 2013 года .[ самостоятельно опубликованный источник ]
  3. ^ https://www.boldmethod.com/blog/expressjet/how-to-handle-an-engine-failure-on-takeoff-v1-in-a-jet/
  4. ^ a b Клэр Соарес (1 апреля 2011 г.). Газовые турбины: Справочник по применению в воздухе, на суше и на море . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 315–319, 359. ISBN 978-0-08-055584-3. Проверено 11 июля 2013 года .
  5. ^ a b c d Берни Макисак; Рой Лэнгтон (6 сентября 2011 г.). Газотурбинные двигательные установки . Джон Вили и сыновья. С. 152–155. ISBN 978-0-470-06563-1. Проверено 11 июля 2013 года .
  6. ^ a b c d e "Реверсирование тяги" . Purdue AAE Propulsion . Проверено 10 июля 2013 года .
  7. ^ https://www.aopa.org/news-and-media/all-news/2017/march/pilot/turbine-reverse-thrust
  8. ^ FAA: Руководство по полетам на самолете (FAA-H-8083-3B) Глава 14: Переход к самолетам с турбовинтовыми двигателями
  9. ^ «Технические характеристики P-750 XSTOL» . Pacific Aerospace . Проверено 9 сентября 2013 года .
  10. ^ "Реактивный стратолайнер Боинга". Popular Science , июль 1954 г., стр. 24.
  11. ^ a b Скотт К. Эсбери; Джеффри А. Йеттер (2000). Статические характеристики шести инновационных концепций реверсора тяги для дозвуковых транспортных приложений: краткое изложение программы испытаний инновационного реверсора тяги НАСА Лэнгли . Дайан Паблишинг. С. 1–2. ISBN 978-1-4289-9643-4. Проверено 10 июля 2013 года .
  12. ^ «Безопасные зимние операции» . Boeing Corp.
  13. ^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19950022395.pdf
  14. ^ Rogoway, Тайлер. «Каково это - управлять самым большим самолетом Америки, гигантской галактикой C-5» . jalopnik.com . Проверено 3 апреля 2018 .
  15. ^ "База данных происшествий: Краткое описание происшествий 02091982" . airdisaster.com . Архивировано 2 мая 2008 года . Проверено 3 апреля 2018 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  16. ^ Стокс, Генри Скотт. " Бой в кабине самолета, разбившийся в Токио" , сообщил The New York Times . 14 февраля 1982 г. Проверено 10 ноября 2011 г.
  17. ^ "Проблемный пилот" . Время . 1 марта 1982 . Проверено 10 ноября 2011 года .
  18. ^ «26 мая 1991 - Lauda 004» . Tailstrike.com: База данных диктофонов кабины экипажа . 2004-09-23 . Проверено 14 декабря 2006 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Уменьшение посадочной дистанции
  • «Спойлер тяги Power Jets, который может дать отрицательную тягу для торможения» - статья 1945 Flight о новых разработках двигателей, показывающая устройство обратной тяги Power Jets.