Влияние температуры на максимально допустимую высоту и скорость полёта

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Физико-географические и авиационно-климатические особенности аэропортов и климата

2. Работа с аэрологической диаграммой

3. Количественная оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета самолета

Вывод

Список использованной литературы

Введение

В транспортной системе современной России воздушный транспорт, являющийся основой Гражданской авиации России, является одним из основных видов пассажирского транспорта

На данный момент в России, как и во всём мире, воздушный транспорт является одним из основных видов пассажирского транспорта.

У гражданской авиации есть три основных критерия: безопасность, экономичность, регулярность. Выполнение этих требований во многом зависит от метеорологических условий. Неблагоприятные метеорологические условия были признаны причиной 20% авиационных происшествий, по данным Международной организации ИКАО. По этим же данным, нарушения расписания полетов из-за погоды в зависимости от сезона года и климата района происходят в среднем от 1 до 5% случаев. Больше половины этих нарушений составляют отмены рейсов из-за условий погоды в аэропортах вылета и прилета.

В реальных условиях такие физические характеристики, как температура, плотность воздуха и атмосферное давление могут сильно отличаться от данных в стандартной атмосфере (СА). Эти отличия скажутся на характеристиках полёта воздушного судна (ВС). Поэтому в каждом реальном полете необходимо иметь данные температурно-ветрового зондирования, прогноза температуры воздуха на высотах или наблюдения за температурой непосредственно в полете для расчета изменения предельно допустимой высоты. аэропорт полет температура

Целью данной курсовой работы является ознакомление с влиянием температуры и оценка погодных явлений на выполнение полётов, точнее влияние температуры на максимально допустимую высоту и скорость полёта. Рассмотрим маршрут: Минеральные Воды-Нижний Новгород.

1. Физико-географические и авиационно-климатические особенности аэропортов и климата

Описание климата города Минеральные Воды.

Климат города сравнительно сухой, сюда не доходят влажные воздушные массы с Чёрного моря, они задерживаются Главным Кавказским хребтом. Климат города Минеральные Воды отличается контрастностью - лето жаркое, сухое, зима морозная и дождливая. Ясно выражена весна и лето. Самые холодные месяцы - январь и февраль, самые тёплые - июль и август. Весна начинается в конце февраля. Лето начинается в середине мая. Оно тёплое и продолжительное (около 140 дней). Осень начинается в конце сентября - в начале октября.

Осадки на территории города выпадают крайне неравномерно по сезонам года и составляют от 300 мм до 600 мм в год.

Средняя температура воздуха в Минеральных Водах по данным многолетних наблюдений составляет +9.7 °C. Наиболее тёплый месяц - июль, его средняя температура +22.7C. Наиболее холодный месяц - январь с температурой -2.5 °C. Самая высокая температура, отмеченная в Минеральных Водах за весь период наблюдений +41.1 °C (август 1948), а самая низкая -33.3 °C (январь 1940)

Описание аэропорта г. Минеральные Воды. (рис. 1)

Описание климата города Нижний Новгород.

Климат в Нижнем Новгороде умеренно континентальный, с холодной продолжительной зимой и тёплым, сравнительно коротким летом. Из-за больших различий рельефа местности в заречной части города несколько теплее, чем в нагорной. Осадков на ней в среднем за год выпадает на 15-20 % больше. Средние месячные многолетние температуры в низинных районах изменяются от ?11,6 °C в январе до +18,4 °C в июле, в нагорных районах от ?12 °C в январе до +18,1 °C в июле.

Облачность зимой достаточно велика: 75--80 % времени небо покрыто облаками, а с апреля по август вероятность ясного неба составляет уже 49--56 %. В осенне-зимний период небо чаще закрыто облаками по утрам, а днём погода проясняется. Весной и летом, наоборот, безоблачно в основном по утрам, к середине дня появляются мощные кучевые облака, которые исчезают к вечеру.

Осадков в среднем выпадает 653 мм в год, наибольшее количество - в июле, наименьшее - в марте. В среднем в году бывает 180 дней с осадками. Снег начинает выпадать в октябре, но устойчивый снежный покров ложится около 20 ноября и разрушается к середине апреля. Изредка наблюдаются зимние грозы.

Средняя температура воздуха в Нижнем Новгороде по данным многолетних наблюдений составляет +4.8 °C. Наиболее тёплый месяц - июль, его средняя температура +19.4C. Наиболее холодный месяц - январь с температурой -8.9 °C. Самая высокая температура, отмеченная в Нижнем Новгороде за весь период наблюдений +38.2°C (июль 2010), а самая низкая -41.4 °C (декабрь 1978).

Описание аэропорта "Стригино" г. Нижний Новгород. (рис.2)

Описание воздушной трассы. (рис.3)

(рис. 3) План полета и рельеф трассы

Были представлены исходные данные по температуре в городах Минеральные Воды и Нижний Новгород за декабрь и июнь месяцы, которые отображены ниже в таблицах № 1, № 2.

Табл. №1

Исходные данные г. Минеральные Воды

Табл. №2

Исходные данные г. Нижнего Новгорода

Вывод: из таблиц №1 и №2 видно, что температура с высотой понижается.

2. Работа с аэрологической диаграммой

Используя данные предыдущей главы (см. табл. № 1 и № 2) и с помощью построенных кривых стратификации рассчитаем ?T отклонения реальной температуры Tф от стандартной СА на указанных высотах по формуле:

?Tса=Tф-Tса.

Эти данные представлены ниже (см. табл. № 3 - № 6).

Табл.3 Минеральные Воды. Декабрь.

Табл. 4 Минеральные Воды. Июнь.

Вывод: из таблиц №3 и №4 видно, что с высотой температура понижается и не совпадает со значениями температуры в стандартной атмосфере

Табл. №5 Нижний Новгород. Декабрь.

Табл. №6 Нижний Новгород. Июнь

Вывод: из таблиц № 5 и № 6 также можно сделать вывод, что с высотой температура понижается и при этом не совпадает со значениями температуры в стандартной атмосфере.

3. Количественная оценка влияние многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета самолета

В этой главе сначала мы рассмотрим характеристики самолёта Ту-154Б и Ту-154Б, которые представлены ниже (см. табл. № 7)

Табл. №7 Характеристики Ту-154

Фотография Ту-154 представлена на рисунке 4.

Рис. 4 Ту-154Б

Количественная оценка влияние многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета самолета.

Для этой цели используется выражение:

Hпр.д=-ktСа

Где: Д Hпр.д - изменение потолка или предельно допустимой высоты полета за счет отклонения температуры от СА; к - эмпирический коэффициент, показывающий, насколько изменяется предельно допустимая высота полета при отклонении температуры от СА на 1°С.

Для турбореактивных самолетов к ? 50 м/1єДt

Дt - отклонение температуры от СА на соответствующем уровне.

Теоретический потолок самолёта Ту-154 зависит от его массы. Эта зависимость приведена ниже (см. табл. №8)

Табл.№ 8

Теоретический потолок

Вывод: потолок увеличивается при уменьшении загрузки ВС.

Проделав расчёты по вышеприведённым формулам, я получил результаты отклонения предельной допустимой высоты, которые представлены ниже (см. табл. №9 - № 12)

Табл. 9

Минеральные Воды. Декабрь.

Табл. №10

Минеральные Воды. Июнь.

Табл. №11

Нижний Новгород. Декабрь.

Табл. №12

Нижний Новгород. Июнь

Оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую скорость. В этом пункте будет рассчитана максимально допустимая скорость на заданных эшелонах. Расчеты выполняются исходя из соотношения:

Mмакс.доп.=Vмакс.доп./a

откуда:

Vмакс.доп.=Mмакс.доп.*a

где:

Mмакс.доп.- максимально допустимое число маха;

a - скорость звука, с достаточной степенью точности, равная: 20,1

При расчете Vмакс.доп. берут значение средней, минимальной, максимальной температуры в градусах Кельвина, Mмакс.доп - для спокойной и турбулентной атмосферы. Результаты вычислений представляются в виде таблицы, которую нужно проанализировать. (см. табл. №13)

Табл. № 13

Значения Ммах(доп) на предельно допустимой высоте полета для спокойной и турбулентной атмосферы:

Результаты расчетов Vmax(доп) для выбранного типа ВС. Проделав расчёты по вышеприведённым формулам, я получил результаты отклонения предельной допустимой высоты, которые представлены ниже (см. табл. №14 - № 17)

Таблица 14 Минеральные Воды. Декабрь

Наивыгоднейшая скорость в декабре месяце, в спокойной атмосфере достигается при температуре (t=-46)-(V=259 м/с) а в турбулентной при (t=-43)-(V=243 м/с)

Табл. № 15 Минеральные Воды. Июнь.

Наивыгоднейшая скорость в июне месяце, в спокойной атмосфере достигается при температуре (t=-34)-(V=264 м/с), а в турбулентной при (t=-34)-(V=248 м/с)

Вывод: Проанализировав данные из таблиц, можно сказать, что чем меньше температура на высоте, тем меньше скорость ВС относительно воздушного потока.

Табл. № 16 Нижний Новгород

Наивыгоднейшая скорость в декабре месяце в спокойной атмосфере, достигается при температуре (t=-46) -(V=257 м/с), а в турбулентном при температуре(t=-46)-(V=242 м/с)

Табл. № 17

Наивыгоднейшая скорость в июне месяце в спокойной атмосфере, достигается при температуре (t=-35) -(V=263 м/с), а в турбулентном при температуре(t=-35)-(V=248 м/с)

Вывод: Атмосферные условия существенно влияют на тягу двигателей. Прежде всего они сказываются на располагаемой тяге. Повышение температуры приводит к ухудшению показателей тяги. Вследствие повышения температуры воздуха уменьшается его плотность. Поэтому масса воздуха, проходящая за 1 с через двигатель, уменьшается. Кроме того, уменьшение температуры воздуха приводит к уменьшению скорости истечении струи газов из двигателей.

Влияние изменения полетного веса на потолок Ту-154. В этом пункте требуется сравнить изменение потолка ВС за счёт изменения температуры и полётного веса, т.е. за счёт сгорания топлива. Для этого заполняются таблицы и строятся графики:

Ту-154,Минеральные Воды - Нижний Новгород;

Полетный вес: G=86 т

Длина трассы: L=1337 км

Средняя скорость: Vcр= 900 км/ч

Среднее время полета: t=1,4 ч

Средний расход топлива:6,6 т/ч

Общий расход топлива в пути: 6,6*1, 5=9,9 т

При уменьшении веса на 9,9 т высота увеличиться на 571 м, т.е. Н=11571.

Потолок самолета зависит от веса и времени полета. Чем меньше вес самолета, тем большую высоту можно набрать, и чем продолжительнее время полета, тем больше топлива сжигает самолет. Исходя из того, что Ту-154 сжигает примерно 6 тонн в час, вес уменьшится на 9,9 тонн и самолет достигнет максимальной предельной высоты. Построим график, которые покажет зависимость предельно допустимой высоты полета от уменьшения веса, за счёт сжигания топлива, для начального веса 86 тонн (рис. 5):

Рис. 5 Зависимость предельно допустимой высоты полета от уменьшения веса, за счёт сжигания топлива, для начального веса 86 тонн.

Вывод

В данной курсовой работе были проанализированы и приведены данные по маршруту Минеральные Воды - Нижний Новгород.

Проделана оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полета.

Потолок самолета зависит от веса и времени полёта. Чем меньше вес самолета, тем большую высоту можно набрать, и чем продолжительнее время полета, тем меньше топлива остаётся, следовательно, можно набрать большую высоту.

Из проделанной работы стало ясно, что температура с высотой понижается и не совпадает со значениями СА, что потолок увеличивается с понижением температуры и наоборот, что максимальная допустимая скорость увеличивается с повышением температуры и наоборот.

Список использованной литературы

1. Руководство по летной эксплуатации Ту-154;

2. Л.Ю. Белоусова, Н.В. Соколова, Афанасьева Ю.С. Методические указания к изучению дисциплины и выполнению курсовой работы / СПб ГУ ГА. С.-Петербург, 2012.

Размещено на Allbest.ru