Влияние температурного режима на полет воздушного судна по маршруту Мурманск – Нижний Новгород

Климат

Климат города субарктический, морской с продолжительной зимой и коротким прохладным летом. Он формируется под воздействием северных морей и переносов воздушных масс с Атлантики в условиях малого количества солнечной радиации. Средняя температура января -- ?14,5°, июля -- +15,8°. За год выпадает 560 мм осадков.

Нижний Новгород

Географическое положение

Географические координаты Нижнего Новгорода -- 56°19? северной широты и 44°0' восточной долготы. Город расположен по берегам реки Оки, в месте её впадения в Волгу. Устье Оки -- геометрический центр Восточно-Европейской равнины.

На этой же географической широте расположены города Братск, Екатеринбург, Сергиев Посад, Ржев, Переславль-Залесский, Хельсингборг, Сент-Эндрюс, Данфермлин, на этой же широте находятся Ичинская сопка и гора Бен-Невис.

Расстояние до Москвы около 430 км. Ближайшие города: Бор (на левом берегу Волги), Дзержинск, Кстово, Богородск, Балахна.

Площадь города -- 410 кмІ, река Ока делит его на две части. На крутом правом берегу Оки на Дятловых горах расположена верхняя, или нагорная часть города. Высотные отметки нагорной части -- от 100 до 200 м над уровнем моря. В нагорной части находится исторический центр города. Левый берег -- пологий, с высотами 70--80 метров над уровнем моря. Эта часть города носит название заречной.

На территории города находится 33 озера и 12 рек. Самое большое озеро города -- Мещерское, находится в Канавинском районе, площадь его водной поверхности -- 20 га

Климат

Климат Нижнего Новгорода умеренно-континентальный, формируется под воздействием холодных арктических и влажных атлантических воздушных масс. Также на формирование климата в Нижний Новгород оказывает влияние азиатский континент.

Зима -- морозная, снежная, продолжительностью в среднем шесть месяцев. Лето -- теплое, иногда жаркое, с продолжительностью четыре месяца.

Переходные периоды весна и осень характеризуются неустойчивой погодой, резким подъемом и снижением температуры воздуха, увеличением количества осадков во второй половине весны и уменьшением в начале осени. Продолжительность переходных периодов: весна -- один месяц, осень -- два месяца.

Территория города относится к зоне достаточного увлажнения, но с неустойчивым режимом, где испарение нередко превышает количество осадков, что вызывает засуху. Около 60 % осадков выпадает в теплый период года в виде дождя значительной интенсивности и носит ливневой характер.

Снежный покров образуется в третьей декаде ноября и держится до апреля месяца, в середине апреля наблюдается полный его сход. Число дней со снежным покровом составляет в среднем 150--160 дней

1.2 Определение количественной характеристики отклонения температуры воздуха от СА, а также анализ полученных данных

Исходные аэроклиматические данные.

Наименование аэрологического пункта_________________ Мурманск

Годы наблюдений________________________________________

число лет______

Наименование аэрологического пункта___________Нижний Новгород

Годы наблюдений___________________________________________

число лет__________

По исходным данным на бланке аэрологических диаграмм строим кривые распределения (кривые стратификации) средней, минимальной и максимальной высоты соответственно за теплый и холодный период года. Взаиморасположение кривых стратификации и кривой распределения температуры с высотой в СА дает возможность провести качественный анализ температурного режима. Если кривая стратификации расположена правее аналогичной кривой в СА, следовательно воздух в реальной атмосфере теплее чем в СА и наоборот. Для определения количественных характеристик отклонений температуры реальной атмосферы от стандартной следует с кривых стратификации снять значение средней, минимальной и максимальной температуры, а также температуры СА на высотах 1, 5, 10, 15 км. Используя эти данные рассчитать ?t отклонения реальной температуры tф от стандартной СА на указанных высотах по формуле:

?t = tф - tса

Таблица расчетов отклонения реальной температуры от температуры СА на определенных высотах

Исходя из таблиц, можно сказать, что воздух на высотах от 1 км до 10 км в Мурманске в марте воздух холоднее от СА на 15 градусов и с набором высоты становится еще холоднее, чем СА, а с высоты 10 км и выше температура теплее от СА на 7 градусов. В сентябре температура воздуха до 5 км Мурманска не особо не отличается СА примерно на градусом 5-6,а с высоты 5 и выше температура становится теплее.

В марте месяце, в Нижним Новгороде воздух на высотах от 1 км до 10 км воздух холоднее в среднем на 12 градусов от СА, а на высоте 10 км до 15 км температура становится теплее, чем СА в среднем на 4-5 градусов.

Средняя температура в сентябре в Нижним Новгороде на высоте 1 до 2 км холоднее, чем СА, а с высоты 2 и выше км температура теплее чем СА в среднем на 4-5 градусов.

Глава 2. Влияние температурного режима воздуха на полет ВС

2.1 Оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на потолок самолета

В этой главе следует оценить влияние многолетнего режима температуры воздуха на предельную допустимую высоту полета ВС, а также на предельно допустимую истинную скорость ВС.

Потолок самолетов зависит от атмосферных условий. При полетах на высотах, близких к потолку, ухудшается устойчивость и управляемость самолетов. Здесь полеты выполняются с большими, чем обычно, углами атаки. Если самолет попадает в область сильных восходящих потоков воздуха и положительных отклонений температуры от СА, то может оказаться на за критических углах атаки. При такой ситуации возможна потеря устойчивости, срыв воздушного потока и остановка двигателя.

Поэтому правильная оценка потолка самолета необходима для обеспечения безопасности полета.

В гражданской авиации для обеспечения безопасности полета устанавливается предельно допустимая высота полета Нп.д. Она на 1 - 2 км меньше практического потолка.

Изменение потолка (барометрической высоты полета) можно рассчитать по следующей приближенной формуле:

?Нп.д.= - К*(Т-Тca) = -К*?Т

Где К - имперический коэффициент (для большинства реактивных самолетов равный 50 м / °), показывающий, на сколько метров изменится потолок самолета, если стандартная температура воздуха изменится на 1? С; Т и Тст - соответственно фактическая и стандартная температуры воздуха.

самолет маршрут полет температура воздух

Для практического учета изменения потолка ВС и предельных высот полета необходима информация о фактическом состоянии атмосферы.

Потолок ВС меняется аналогично изменению высот изобарических поверхностей. Барометрическую и абсолютную высоту полета можно определить с помощью аэрологической диаграммы, содержащей конкретные температуры зондирования атмосферы.

При графическом расчете на аэрологической диаграмме строится вспомогательная номограмма. Для этой цели из РЛЭ самолета (в данном случае ИЛ-62) выписывают значение предельно допустимой высоты полета в зависимости от полетного веса. По этим данным на кривой распределения температуры воздуха с высотой в СА отмечают предельно допустимые высоты для каждого полетного веса.

После этого строятся номограммы для каждого полетного веса, которые должны быть строго параллельны друг другу. Данные для построения номограмм заносятся в таблицы для каждого города и месяца соответственно

Вывод:

Исходя из таблиц можно сказать, что если выполнять полет по данной трассе В марте то Нп.д будет на 100 метров выше от СА т.к фактическая температура будет меньше чем СА ,а в сентябре из полученных данных видно что Hп.д. будет выше чем в СА в среднем на 330 м, что связано с разностью температур т.е фактическая температура холоднее. Изменение Hп.д. это может привести к увеличению угла атаки в последствии к штопору. Для учета влияния температуры на Hп.д. на аэрологической диаграмме построены номограммы, которые наглядно показывают изменение потолка ВС за счет отклонения температуры от СА.

2.2 Оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую скорость

В этот этапе главы рассчитывается Vпр.доп.= для каждого эшелона за каждый месяц для обоих пунктов.

Расчеты выполняются исходя из соотношения:

Mпр.доп.=Vмакс.доп./a

откуда:

Vпр.доп.=Mмакс.доп.*a

Где Mпр.доп. - максимально допустимое число маха; a - скорость звука, с достаточной степенью точности, равная

20,1

При расчете Vпр.доп. берут значение средней, минимальной, максимальной температуры в градусах Кельвина, Mпр.доп. - для спокойной и турбулентной атмосферы. Результаты вычислений представляются в виде таблицы, которую нужно проанализировать.

Вывод:

При полете из Мурманска в Нижний Новгород в сентябре Vпр.доп.ср по маршруту будет меняется незначительно и скорости эти будут выше скорости в СА из - за того, что Tса меньше Tф, а скорость звука пропорциональна зависит от температуры. В турбулентной атмосфере скорость нужно снизить и скорость эта будет меньше скорости, чем в Tca как видно из таблицы, падение скорости связано с уменьшением числа Маха.

При полете из Мурманска в Нижний Новгород в марте Vмакс.доп.ср по маршруту будет меняется незначительно и скорость эта будет выше скорости в СА т.к. Tса меньше Tф. Разница эта будет тем больше, чем больше отличается друг от друга Tса и Tф. При полете в турбулентной атмосфере Vмакс.доп. уменьшится, это связано с уменьшением числа Маха.

Заключительным этапом второй главы, является сравнение влияния температурного режима воздуха и изменение полетного веса на предельно допустимую высоту. Для этого заполняются следующие таблицы и строятся графики для каждого месяца отдельно:

2.3 Влияния изменения полетного веса на потолок самолета ИЛ-62

Это заключительный этап второй главы, в котором нужно сравнить влияния температурного режима воздуха и изменение полетного веса на предельно допустимую высоту. Для этого заполняются следующие таблицы и строятся графики для каждого месяца отдельно.

Таблица 4. Таблица расчета изменения Hпр. доп из-за изменения полетного веса

G1 - вес самолета в начале полета;

H1 - эшелон полета при весе G1;

S - длина маршрута;

aср - средняя скорость звука для эшелона H1;

M - число Маха приведенное в РЛЭ для каждого эшелона;

V - истинная воздушная скорость. Находится по формуле:

V = M*aср.

Зная S и V можно рассчитать время полета, зная время полета, из РЛЭ находим расход топлива (Q). Далее находим вес в конце полета:

G2 = G1 - Q

Увеличение потолка самолета функционально связано с весом и временем полета. Чем меньше вес самолета, тем большую высоту можно набрать, и чем продолжительнее время полета, тем больше топлива сжигает самолет. Следовательно, H2 является Hпр. доп. при G2. Также ?Hпр.доп. 1 и ?Hпр.доп. 2 это изменение потолка самолета из-за влияния температурного режима, где ?Hпр.доп. 1 в начале полета, а ?Hпр.доп. 2 в конце полета для H1 и H2 соответственно (график зависимости Hпр. доп от полетного веса и температуры воздуха смотрите в конце).

Исходя из вышеуказанной климатической характеристики а/д Мурманска и Нижнего Новгорода и анализа изменения высоты тропопаузы и распределения температур по высотам в различные сезоны года, можно сделать вывод , что с повышением температуры в тёплое время года уменьшается высота полёта ВС (воздушного судна) для одной полётной массы. Т.к. оба а/д находятся под влиянием субарктической воздушной массы и воздуха умеренных широт значительного влияния изменения температур по высотам не оказывает на полёт ВС. Основное отрицательное влияние на полёт будут оказывать повышенная влажность воздушных масс а/д на середине маршрута Мурманск и Нижний новгород и связанные с ней метео явления также , как ухудшенная видимость, туманы, грозы, болтанка из-за наличия процессов развития облачности и атмосферных фронтов. Для а/д Мурманска также влияние на полёт будут оказывать значительные приземные ветра и низкие температуры воздуха и связанные с ними явления метели, наземного обледенения. Для а/д Нижний Новгород характерными явлениями будут осадки, незначительное обледенение в облаках.

Список используемой литературы:

1. Руководство по летной эксплуатации самолета ИЛ-62М

2. Астапенко П.Д., Баранов А.М., Шварев И.М. «Авиационная метеорология». Транспорт, 1985

3. А.М. Яковлев «Авиационная метеорология».

4. М.Е. Зак, Н.И.Мазурин «Метеорологические условия полета летательных аппаратов»

5. Аэроклиматический справочник СССР. Основные аэроклиматические характеристики.

Ил-62 пассажирский самолёт для авиалиний большой протяженности, разработанный в ОКБ им. Ильюшина в 1960. Первый полет совершил в 1963. В эксплуатации с 1967. Производился серийно в 1966--1995. Всего было выпущено 276 самолетов.Реактивный пассажирский самолет второго поколения, Ил-62 стал первым советским реактивным самолетом, способным совершать беспосадочные межконтинентальные перелеты. На самолете Ил-62 было установлено несколько мировых рекордов по скорости и дальности полета. В течение нескольких десятилетий Ил-62 служил «бортом № 1» для перевозки руководства СССР. Треть всех выпущенных машин поставлялась на экспорт в социалистические страны, в первую очередь на Кубу.

Тип вс. ИЛ-62М

Взлетная масса, т 164,7

Коммерческая загрузка, т 15,4

Заправка, т 78,5

Время полета 9 ч 55 мин

Взлетная масса, т 155 165 162 152

Эшелоны, м 8400-9000 9000-12000 10000-12000 10000-10650

Дальность полета, км 8520 10010 8510 5300

Число М 0,79 0,81 0,8 0,82

Продолжительность полета 10 ч 28 мин 11 ч 45 мин 10 6 ч 30 мин

Остаток топливо, т 12 5,5 14 23

Средний расход, т/ч 6,8 6,6 6,5

Размещено на Allbest.ru