Определение длины и направления летной полосы

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА»

ИНСТИТУТ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

КАФЕДРА ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

«Авиакомпании, аэропорты, аэродромы»

САМАРА 2016



СОДЕРЖАНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОЙ ДЛИНЫ ВЗЛЁТНО-ПОСАДОЧНОЙ ПОЛОСЫ В РАСЧЁТНЫХ УСЛОВИЯХ

1.1 Для самолёта В-747-100

1.2 Для самолёта B-707

2. РАСЧЕТ ВЕЛИЧИН ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ВПП

2.1 Определение временных характеристик

2.1.1 Для самолёта В-747-100

2.1.2 Для самолёта B-707

2.2 Определение теоретической пропускной способности

2.2.1 Для самолёта В-747-100

2.2.2 Для самолёта B-707

2.3 Определение расчетной пропускной способности

2.3.1 Для самолёта В-747-100

2.3.2 Для самолёта B-707

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЛЁТНОЙ ПОЛОСЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ



ОПРЕДЕЛЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ

Лётная полоса (ЛП) - участок аэродрома, предназначенный для взлёта и посадки самолётов и включающий ВПП, концевые полосы безопасности (КПБ) и боковые полосы безопасности (БПБ).

Взлётно-посадочная полоса (ВПП) ? часть ЛП, подготовленная и оборудованная для взлёта и посадки ВС (может быть ИВПП - искусственная ВПП и ГВПП - грунтовая ВПП);

Боковая полоса безопасности (БПБ) ? участок ЛП, примыкающий к боковой границе ВПП и предназначенный для обеспечения безопасности при скатываниях ВС за боковую кромку ВПП в процессе разбега или пробега;

Концевая полоса безопасности (КПБ) ? участок ЛП, примыкающий к концу ВПП и предназначенный для обеспечения безопасности при выкатывании ВС за пределы ВПП при прерванном взлете или посадке;

Дальний и ближний приводные радиомаяки (ДПРМ, БПРМ) - приводные радиостанции, располагаемые на расстоянии 4000 ±200 м, 1050 ±150 м от торца ВПП соответственно.

Рулёжные дорожки (РД) ? соединяют между собой различные элементы аэродрома и предназначены для руления и буксировки самолётов;

Соединительная РД ? связывает магистральную РД с ВПП в местах предлагаемого окончания пробега самолёта (может быть обычной и скоростного схода);

Стандартные условия - физические характеристики воздуха, соответствующие стандартной атмосфере, и стандартные показатели состояния поверхности ВПП. Стандартная атмосфера представляет собой некоторую условную атмосферу, близкую по своему состоянию к атмосфере средних широт.

Расчетные условия - местные условия расположения аэродрома (температура и давление воздуха) и характеристики его летной полосы (состояние поверхности и продольный уклон), на которые пересчитывают длину ЛП, определенную для стандартных условий.

Пропускная способность (ПС) ВПП - способность элементов АП обслуживать в единицу времени определённое количество самолётов, пассажиров, грузов, почты с соблюдением установленных требований к безопасности и регулярности полётов и уровню обслуживания пассажиров, грузов, почты.

Ветровой режим - это повторяемость ветров определенных направлений и силы.



ВВЕДЕНИЕ

В первой части задания необходимо определить потребную длину ВПП, опираясь на таблицы характеристик ВС и характеристик групп ВС, и определить теоретическую и расчётную величины ПС ВПП аэродрома при обслуживании двух типов самолётов. Для каждого типа самолёта требуется рассмотреть возможность отруливания с взлётно-посадочной полосы на обычную и скоростную РД.

Во второй части требуется найти направление ЛП данного аэродрома. Расчеты необходимо производить, опираясь на таблицу данных о повторяемости ветров. Также нужно определить необходимость строительства вспомогательной ЛП.



1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОЙ ДЛИНЫ ВЗЛЁТНО-ПОСАДОЧНОЙ ПОЛОСЫ В РАСЧЕТНЫХ УСЛОВИЯХ

1.1 Для самолёта В-747-100

Потребная длина ВПП для взлёта в расчётных условиях определятся как:

(1) ,

- потребная длина ВПП для взлёта в стандартных условиях;

, , - поправочные осреднённые коэффициенты;

Для рассматриваемого самолёта

,

расчётная температура воздуха,

- температура, соответствующая стандартной атмосфере при расположении аэродрома на высоте Н над уровнем моря.

,

- среднемесячная температура в 13:00 самого жаркого месяца в году.

.

Подставляя данные получаем:

10,353°С;

22,145°С .

Тогда:

1,118 ;

, где - средний уклон ВПП.

Так как самолёт В-747-100 относится к ВС 1 группы, воспользуемся формулой:

;

Подставляя все полученные коэффициенты выше в формулу (1), получаем:

206 м.

Потребная длина ВПП для посадки в расчётных условиях определяется как:

(2) ,

- потребная длина ВПП для посадки в стандартных условиях;

=1,67* l_пос ,

где l_пос - посадочная дистанция в стандартных условиях; для рассматриваемого самолета l_пос = 1875 м.

= 1,67*1875=3131,250 м .

Поправочные усредненные коэффициенты для посадки:

- для всех групп ВС.

,

где , а , при Н<1000 м.

Тогда

,

,510 мм рт.ст.

,

;

Подставляя полученные коэффициенты в формулу (2), имеем:

м.

206 м.

Следовательно, учитывая максимальную длину ВПП (206) для самолета В-747-100, аэродром будет принадлежать классу А, класс аэропорта I,II, ширина ИВПП () - 60 м.

1.2 Для самолёта В-707

Для рассматриваемого самолета

1,118,

В-707 так же относится к 1 группе самолётов, следовательно:

;

И подставляя полученные коэффициенты в формулу (1), получаем:

070 м.

Для данного самолёта l_пос = 1905 м, значит:

= 1,67*1905=3181,350 м.

Коэффициенты K_pt и K_i принимают те же значения, т.е.

;

.

Следовательно, по формуле (2) получаем:

70 м.

Таким образом, учитывая максимальную длину ВПП (70 м) для самолета B-707, аэродром будет принадлежать классу А, класс аэропорта I,II, а ширина ИВПП (В_ВПП) - 60 м.

В результате потребная длина ВПП аэродрома определяется как:

м.

Результаты расчетов представлены в виде таблицы 1.

Таблица 1 - Результаты расчетов по определению потребной длины ВПП

Расчетные величины	В-747-100	B-707
Для взлета
		1,118	1,118
		206	070
Для посадки
	206
Класс аэродрома	А	А

Следовательно, строим две ВПП длиной 3709,206 м и 4263,07 м соответственно.



2. РАСЧЁТ ВЕЛИЧИН ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ВПП

Различают теоретическую, фактическую и расчетную пропускные способности ВПП.

Теоретическая пропуская способность определяется в предположении того, что взлетно-посадочные операции (ВПО) на аэродроме осуществляются непрерывно и через одинаковые интервалы времени, равные минимальным допустимым интервалам, установленным из условий обеспечения безопасности полетов.

Фактическая пропускная способность определяется в предположении того, что ВПО на аэродроме осуществляются непрерывно через одинаковые интервалы времени, равные средним фактическим интервалам. Средние фактические интервалы, как правило, превышают минимально допустимые вследствие влияния случайных факторов.

Расчётная пропускная способность учитывает неравномерность движения ВС, из-за которой образуются очереди из самолётов, ожидающих взлет или посадку. Существует оптимальное время ожидания самолётом очереди на взлет или посадку, которому соответствует расчетная пропускная способность ВПП. ПС АП определяет ПС ВПП.

2.1 Определение временных характеристик

Время занятости при взлёте:

,

- время руления с места ожидания, расположенного на РД, на исполнительный старт,

- время на операции, выполняемые на исполнительном старте,

- время разбега,

- время разгона и набора установленной высоты .

Время занятости ВПП при посадке:

,

- время движения самолёта от начала планирования с высоты принятия решения до момента приземления,

- время пробега от момента приземления до начала отруливания на РД,

- время отруливания за боковую границу ВПП,

- время снижения по глиссаде.

2.1.1 Для самолёта B-474-100

1) Взлет самолета:

,

где - длина пути руления самолёта от места ожидания на предварительном старте до места исполнительного старта,

- скорость руления.

И для рассматриваемого самолета , .

с.

с (т.к. самолёт первой группы).

,



где - длина разбега в стандартных условиях,

- скорость отрыва в стандартных условиях,

Для В-747-100:

= 2000 м, = 83,8 м/с, = 1,167, 1,118, = 1,072,

= .

с.

Время набора высоты при полетах по ПВП вычисляется по формуле:

,

Где - длина участка выруливания на исполнительный старт

,

- скорость набора высоты.

Для самолета В-747-100: =100 м, =88,8 м/c.

с

с.

2)Посадка самолета:

При полетах по ПВП

где - скорость планирования, для данного самолета равная 72,5 м/с.

где - расстояние от БПРМ до торца ВПП,

- расстояние от торца ВПП до точки приземления,

- посадочная скорость.

В данном случае =1100 м, =600 м, =69,44 м/с.

- расстояние от торца ВПП до точки пересечения оси ВПП и РД, на которую отруливает самолёт,

Т - расстояние от точки начала траектории схода на РД до точки пересечения осей ВПП и РД,

- скорость отруливания с ВПП на РД.

,



где - угол примыкания РД к ВПП, - радиус схода ВС с ВПП на РД.

,

где - ширина ВПП, равная в данном случае 60 м, так как аэропорт класса А.

Рассмотрим два случая, когда самолет отруливает с ВПП на обычную соединительную РД и на РД скоростного схода.

В первом случае:

, м.

,

где - длина пробега в стандартных условиях, для данного типа ВС равная 1275 м.

В случае отруливания на РД скоростного схода:

, м.

для обычной РД.

для РД скоростного схода.



,

где , - угол примыкания РД в радианах, который равен 90? для обычной РД и 30? для РД скоростного схода.

- коэффициент, учитывающий снижение скорости.

В случае отруливания по обычной РД

В случае с РД скоростного схода

Таким образом, в случае использования обычной РД:

А в случае использования РД скоростного схода:

2.1.2 Для самолета B-707

1) Взлёт самолета:

Для рассматриваемого самолёта , .

с.

с (т.к. самолет первой группы).

Для B-707:

=1560 м, =86,94 м/c, = 1,167, 1,120, = 1,072,

= .

Для самолёта B-707: =100 м, =93,05 м/c.

с.

2)Посадка самолёта:

=1100 м, =600 м, =66,6 м/с.

Рассмотрим два случая отруливания с ВПП на обычную РД и скоростного схода.

В первом случае:

, м.

,

где для данного типа ВС равна 1305 м.

В случае отруливания на РД скоростного схода:

, м.

для обычной РД,

для РД скоростного схода.

В случае отруливания по обычной РД:

В случае с РД скоростного схода:

Таким образом, в случае использования обычной РД:

,

А в случае использования РД скоростного схода:

Таблица 2 - Расчётные величины временных характеристик

Расчётные величины	В-747-100	B-707
,с	25	25
,с	62,5	62,5
,с	63,230	47,537
,с	8,660	20,165
,с
,с
,с
,с	4
,с
,с	6,728	6,728
,с	5,926	5,926
,с
,с

2.2 Определение теоретической пропускной способности

Для определения пропускной способности аэродрома рассчитывают минимальные временные интервалы между следующими друг за другом взлётно-посадочными операциями, учитывая следующие правила управления воздушным движением:

1) самолёт начинает выруливать с места ожидания на исполнительный старт, когда предыдущий взлетающий самолёт начинает разбег (страгивается с исполнительного старта);

2) самолёт начинает выруливать с места ожидания на исполнительный старт, когда приземляющийся самолёт пролетает перед РД, на которой размещается место ожидания;

3) самолет начинает разбег в момент освобождения ВПП предыдущим взлетающим или садящимся самолетом;

4) к моменту пролета высоты принятия решения садящимся самолётом ВПП должна быть свободна;

5) минимальное расстояние между снижающимися самолётами на глиссаде при полётах по ППП - 5 км;

6) минимальный временной интервал между последовательными взлетами и посадками должен приниматься не менее 45 с.

Таким образом, минимальный временной интервал между смежными взлётно-посадочными операциями определяется как наибольший из следующих расчётных условий:

Между последовательными взлётами:

Между последовательными посадками:

Между посадкой и последующим взлётом:

Между взлётом и последующей посадкой:

Теоретическая ПС ВПП при эксплуатации однотипных ВС (ВС/час) для случаев:

Последовательные взлёты: длина направление полоса аэродром

Последовательные посадки:

Посадка и последующий взлёт:

Взлет и последующая посадка:

2.2.1 Для самолёта В-747-100

1) для обычной РД:

Теоретическая ПС ВПП:

2) для РД скоростного схода:

Теоретическая ПС ВПП:

2.2.2 Для самолёта B-707

1) для обычной РД

Теоретическая ПС ВПП:

2) для РД скоростного схода

Теоретическая ПС ВПП:

Таблица 3 - Расчётные величины теоретической пропускной способности ВПП

Расчётные величины	В-747-100	B-707
Для обычной РД
,с
,с
,с
,с
, ВС/час
, ВС/час
, ВС/час
, ВС/час
Для РД скоростного схода
,с
,с
,с
,с
, ВС/час
, ВС/час
, ВС/час
, ВС/час

2.3 Определение расчётной пропускной способности

По статистике определён ряд коэффициентов, позволяющих переходить от теоретических к фактическим интервалам времени. Значения этих коэффициентов принимаются равными , =0,95, =0,95, =0,95.

Выражения для временных интервалов с учётом поправочных коэффициентов:

Между последовательными взлётами:



Между последовательными посадками:

Между посадкой и последующим взлётом:

Между взлётом и последующей посадкой:

Из-за неравномерности движения ВС возникает очереди на взлет и (или) посадку, что вызывает непроизводительные расходы авиакомпаний. Очереди можно сократить за счет строительства дополнительных ВПП, но это также требует затрат. Существует некоторая оптимальная длина очереди, минимизирующая затраты. Доказано, что этой длине соответствует оптимальное время ожидания Расчётная ПС ВПП должна обеспечивать выполнение .



ПС для общего случая определяется по формуле:

Где i - тип рассматриваемого самолёта, - коэффициенты, определяющие долю различных случаев чередования взлётно-посадочных операций.

Для случая эксплуатации различных типов ВС:

где - доля интенсивности движения i-го типа ВС в общей интенсивности движения, а - число типов ВС.

2.3.1 Для самолёта В-747-100

1) для обычной РД

Расчётная ПС ВПП:

Для общего случая:

2) для РД скоростного схода

Расчётная ПС ВПП:

Для общего случая:

2.3.2 Для самолета B-707

1) для обычной РД

Расчётная ПС ВПП:

Для общего случая:

2) для РД скоростного схода

Расчётная ПС ВПП:

Для общего случая:

Для случая эксплуатации обоих видов ВС, при интенсивности движения самолёта В-707 P_В-707= , общая пропускная способность ВПП равна:

1) для обычной РД

2) для РД скоростного схода

Таблица 4 - Величины расчётной ПС

Расчётные величины	В-747-100	B-707
Для обычной РД
П, ВС/час
Для скоростной РД
П, ВС/час



3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЛЁТНОЙ ПОЛОСЫ

Число и направление ЛП зависит от ветрового режима.

При определении ветрового режима используется 2 принципа:

1) К каждому румбу относят все ветры, дующие в пределах прилегающих к нему полусекторов с величиной угла 22,50° .

2) В пределах каждого сектора скорость и повторяемость ветров считается распределенной равномерно.

В отношении ЛП вектор скорости ветра может быть разложен на две составляющие: продольную W_X и боковую W_Б. Взлет и посадка выполняются, как правило, против W_X . Величина W_Б для каждого типа самолёта имеет ограничение. Для каждого класса аэродрома установлены расчётные скорости бокового ветра W_Брасч.

Таблица 5 - Расчётные скорости бокового ветра

Класс аэродрома	А, Б, В, Г	Д	Е
WБрасч, м/с	12	8	6
КВЗ, %	98	95	90

Таблица 6 ? Повторяемость ветров

Скорость ветра, м/с	Повторяемость ветров по направлениям, %
	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
0-6	0,8	4,1	2,1	8,3	0,4	3,3	8,7	1,7
6-9	0,1	4,5	1,7	8,7	1,2	3,5	7,9	2,9
9-12	1,0	5,0	3,7	12,4	1,1	3,7	1,7	4,1
12-15	0,1	2,1	0,5	0,4	0,1	0,2	2,1	0,3
15-18	0,0	0,5	0,1	0,3	0,4	0,1	0,1	0,1

Так как обычно ЛП используется для взлета - посадки в двух противоположных направлениях, то при выборе направления ЛП повторяемость ветров по взаимно противоположным направлениям складывают и строят совмещенную таблицу ветрового режима.

На основании имеющейся у нас таблицы 6 построим совмещённую таблицу ветрового режима. Так как данный аэродром класса Г, то W_Брасч=12 м/с, K_вз= 98.

Таблица 7 - Повторяемость ветров

Скорость ветра, м/с	Повторяемость ветров по направлениям, %
	С-Ю	СВ-ЮЗ	В-З	ЮВ-СЗ
0-6	1,2	7,4	10,8	10	29,4	90
6-9	1,3	8	9,6	11,6	30,5	90
9-12	2,1	8,7	5,4	16,5	32,7	90
12-15	0,2	2,3	2,6	0,7	5,8	53,13
15-18	0,4	0,6	0,2	0,4	1,6	41,81
	5,2	27	28,6	39,2	100
	0,6	2,9	2,8	1,1	7,4

,

где - максимально допустимое значение угла между направлением ЛП и направлением ветра, дующего со скоростью .

При можно выполнять полёты при любом ветре. Необходимо выбрать направление ЛП, обеспечивающее наибольшее время ее использования.

Наибольшую повторяемость ветра большой скорости имеют в направлении СВ-ЮЗ, следовательно, ЛП следует ориентировать близко к этому направлению.

Найдём для направления СВ-ЮЗ.

Коэффициент ветровой загрузки ? повторяемость ветров, при которых боковая составляющая скорости не превышает расчетной величины для данного класса аэродрома.



Определим повторяемость ветров дующих со скоростью от 0 до 12 м/с:

Рассмотрим повторяемость ветров, дующих со скоростью от 12 до 15 м/с, учтем только те ветра, которые вносят вклад в

Рисунок 1



Рассмотрим повторяемость ветров, дующих со скоростью от 9 до 12 м/с, учтем только те ветра, которые вносят вклад в :

Рисунок 2

Тогда

Коэффициент ветровой загрузки меньше нормативного для аэродрома данного класса (97,67<98), следовательно, необходимо строительство вспомогательной ЛП в направлении близком к СЗ-ЮВ.

Таблица 8 ? Расчёты по определению направления ЛП

Расчётные величины, %
	10,07
	11,01
	97,67



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была определена потребная длина ВПП для самолётов В-747-100 и B-707, определены величины теоретических и расчетных ПС ВПП аэродрома при обслуживании ВС двух типов. Для каждого самолёта рассмотрена возможность отруливания с взлётно-посадочной полосы как на обычную, так и на скоростную РД. Также было найдено направление ЛП аэродрома и определена необходимость строительства вспомогательной ЛП.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Курс лекций по дисциплине «Авиакомпании, аэропорты, аэродромы», Романенко В.А.



ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1 - Характеристики самолётов

Тип ВС	Потребная длина ВПП для взлёта в стандартных условиях, м	Длина разбега в стандартных условиях, м	Скорость отрыва в стандартных условиях, км/ч	Посадочная дистанция в стандартных условиях, м	Длина пробега в стандартных условиях, м	Посадочная скорость, км/ч	Скорость планирования, км/ч	Скорость набора высоты, км/ч	Группа ВС
В-747-100	2652	2000	302	1875	1275	250	261	320	1
B-707	3048	1560	313	1905	1305	240	252	335	1

Таблица П2 - Характеристики групп ВС

Группа ВС	Дистанция приземления, м/с	Время пребывания на исполнительном старте, с	Расстояние от торца ВПП до места исполнительного старта, м	Длина пути руления самолёта от места ожидания на предварительном старте до места исполнительного старта, м
1	600	62,5	100	175

Размещено на Allbest.ru