Сваливание. Физическая сущность явления сваливания. Общие сведения о явлении сваливания
 Скачать 1.83 Mb.
|
|
Глава 2. Устройства и методы предупреждения сваливания. Естественным признаком приближающегося сваливания является отделяющийся с крыла пограничный слой, создающий аэродинамическую тряску крыла (стабилизатора). Эта тряска может по системе управления передаваться на штурвал. Но, как правило, для своевременного распознания, естественные признаки не достаточны. Предупреждение о сваливании должно сработать заблаговременно, чтобы не допустить неожиданного сваливания самолёта. Предупреждением может являться аэродинамическая тряска, появляющаяся заблаговременно до сваливания, или же оно должно выдаваться специальным звуковым или светосигнальным устройством, которое должно работать во всех конфигурациях самолёта. 2.1 Датчики предупреждения о сваливании. Предупреждение о сваливании на легких самолётах выдаётся обычно сиреной или горном, на более тяжелых самолётах – механизмом тряски штурвала в сочетании со световыми и звуковыми сигналами. Существует несколько типов датчиков приближающегося сваливания: - Флюгерный переключатель. При увеличении угла атаки точка торможения движется вниз и назад. Флюгерный переключатель расположен таким образом, что на заданном угле атаки точка торможения опускается ниже лопасти, и, от возникшего перепада давления, она поднимается, замыкая контакты переключателя (Рис. 2.1). - Флюгерный датчик угла атаки. Располагается на боковой поверхности фюзеляжа. Лопасть флюгарки располагается по потоку, что позволяет определить угол набегания местного потока воздуха и соответствующим пересчетом определить угол атаки крыла. В базе данных вычислителя зашито влияние механизации, шасси и других факторов, влияющих на изменение местного потока в районе флюгарки.  Рис 2.1 Флюгерный датчик приближения сваливания. 2.2 Устройства предупреждающие сваливание. Другой метод улучшения характеристик сваливания – это провоцирование срыва потока возле корня крыла. Использование профилей с маленьким радиусом закругления передней кромки способствует отделению потока на меньших углах атаки, но и уменьшает общую эффективность крыла. Этого добиваются прикрепив к передней кромке крыла турбулизирующие накладки (маленькие треугольные полоски). На больших углах атаки накладки будут способствовать отделению потока, но не будут влиять на эффективность крыла на крейсерском режиме полёта. Так же при приближении к критическим углам атаки, срыв с таких накладок будет проходить через стабилизатор, что будет чувствовать пилот, так называемым «биением» на штурвале или РУС (данное явление применимо в основном на самолетах с верхним расположением стабилизатора).  Рис 2.2турбулизирующие накладки Генераторы вихрей – это ряды маленьких (около 2,5 см), тонких профилированных пластинок, установленных на крыле вертикально (Рис. 2.3). Каждая из них генерирует маленький вихрь, смешивающий невозмущенный поток воздуха с пограничным слоем, увеличивая кинетическую энергию последнего. Таким образом, задерживается отделение потока у концов крыльев.  Рис 2.3 Генератор вихрей Аэродинамические гребни – тонкие металлические барьеры на верхней поверхности крыла вытянутые от передней кромки к задней. Они не позволяют пограничному слою смещаться к концам крыльев.  Рис 2.4 Аэродинамический гребень. Гребни на нижней поверхности крыла. Они более короткие и находятся в районе передней кромки. Пилоны двигателей, расположенных под крылом, выполняют ту же функцию. На больших углах атаки они создают маленький, но интенсивный вихрь, который, распространяясь над верхней поверхностью крыла, играет роль аэродинамического гребня.  Рис 2.5 Гребень на нижней поверхности крыла. Запил крыла также генерирует мощный вихрь над верхней поверхностью на больших углах атаки. (Редко используется на современных транспортных самолётах).  Рис 2.6 Запил крыла. Глава 3. Признаки начала сваливания и его предотвращение 3.1 Поведение самолёта перед сваливанием. Характеристики сваливания отличаются у различных типов самолётов. Тем не менее, у большинства современных самолётов при обычном маневрировании сваливание наступает постепенно. Первыми признаками приближающегося сваливания могут быть: - вялая реакция на отклонение рулей; - срабатывание предупреждающей сигнализации; - аэродинамическая тряска. 3.2 Распознавание сваливания. Самолёт считается находящимся на режиме сваливания, если произошло одно или комбинация следующих явлений: - происходит опускание носа, и самолёт не реагирует на взятие штурвала на себя; - аэродинамическая тряска достигает такой силы, что удерживает пилота от дальнейшего снижения скорости; - штурвал полностью отклонён на себя в течение короткого времени и это не привело к увеличению угла тангажа. 3.3 Сваливание вызванное обледенением. Периодически происходят случаи потери управления самолётом в условиях обледенения. Это происходит из-за сваливания самолёта на скоростях, которые существенно выше нормальных скоростей сваливания. Сваливание наступает неожиданно и сопровождается, как правило, резкими колебаниями по крену. Для распознания приближающегося сваливания, вызванного обледенением, и выхода из него предлагаются следующие советы: - ухудшение летных характеристик (уменьшение вертикальной скорости набора, увеличение потребного режима двигателей и т. п.) может указывать на значительное отложение льда, уменьшающее подъёмную силу и увеличивающее сопротивление; - обледеневшее крыло может свалиться на скорости, превышающей нормальную скорость сваливания на 30%; - система предупреждения о сваливании может не сработать, поскольку сваливание происходит на меньших углах. Возможно появление тряски, как предупреждающего фактора. - первым признаком могут быть проблемы с поперечным управлением. Возможно появление колебаний по крену или резкое развитие крена. - сочетание развивающегося кренения и возросшего лобового сопротивления может вызвать энергичное снижение самолёта; - если возникают проблемы с поперечным управлением в условиях обледенения, то пилот должен немедленно уменьшить угол атаки. Включить противообледенительную систему (включать до входа в зону обледенения). По возможности выйти из зоны обледенения. Срыв потока с обледеневшего стабилизатора. Относительная толщина профиля стабилизатора меньше, чем у крыла, поэтому возможно появление льда на стабилизаторе раньше, чем на крыле. Поскольку аэродинамическая сила на стабилизаторе направлена вниз, то возникший срыв потока из-за обледенения приведёт к уменьшению этой силы и резкому опусканию носа самолёта. Срыв потока со стабилизатора может быть спровоцирован выпуском закрылков. Увеличение скоса потока за крылом от выпущенных закрылков увеличивает отрицательный угол атаки на стабилизаторе и, если он обледенел, это может привести к срыву потока. Выходом из ситуации будет уменьшение угла выпуска закрылков, что уменьшит скос потока за крылом. Выход из сваливания. Чтобы выйти из сваливания или предотвратить попадание в глубокую спираль, необходимо уменьшить угол атаки, чтобы уменьшить неблагоприятный градиент давления. В зависимости от особенностей самолёта, для этого необходимо уменьшить тянущие усилия на штурвале (ручке управления) или слегка отдать его от себя. (Чрезмерная отдача штурвала от себя может привести к отрицательной перегрузке и усложнит вывод). Для большинства современных самолётов достаточно опустить нос на горизонт или чуть ниже. При сваливании на крыло (с энергичным кренением), на самолётах с прямым крылом следует использовать руль направления для предотвращения нарастания крена и соответственно угловой скорости вращения. Руль направления всегда отклоняется против крена и вращения). При этом штурвал (РУС) необходимо держать нейтрально. На самолётах со стреловидным крылом следует использовать элероны в сочетании с плавными координированными отклонениями руля направления. Возможно и неожиданное сваливание на высоком режиме двигателя (взлёт, уход на второй круг), когда внимание пилота отвлечено, может легко перейти в штопор. Очень важно, чтобы действия по выводу были начаты при первых признаках сваливания. (Штурвал/ручку от себя, элероны нейтрально, убирать кренение рулём направления). После следует дождаться увеличения скорости (добавить обороты двигателя), убрать скольжение и крен, далее плавным движением штурвала на себя набрать потерянную высоту. Слишком энергичное взятие штурвала на себя может привести к повторному сваливанию или созданию чрезмерной перегрузки. Угол атаки уменьшится до нормального значения и плавное обтекание крыла восстановится. Глава 4. Авиационные происшествия связанные с выходом на закритические углы атаки и их анализ. Тип происшествия: катастрофа Дата: 19 ноября 2005 г. Время: 19:27 Страна: Россия Место происшествия: Московская область, близ дер. Старый, Ступинский район Тип ВС: Cessna 208B Grand Caravan Регистрация ВС: P4-OIN 19 ноября 2005 г., ночью, в районе аэропорта Домодедово произошла катастрофа самолета Цессна-208В, регистрационный номер P4-OIN. Государством регистрации ВС и держателем сертификата летной годности является Аруба (Королевство Нидерланды). Экипаж воздушного судна состоял из двух пилотов - граждан Российской Федерации, имеющих российские свидетельства пилотов гражданской авиации: - командир ВС имел общий налет 9000 часов, в том числе на самолете Цессна-208В 90 часов. Переучивание на самолет Цессна-208В проведено в мае 2005 г. в США; - второй пилот имел общий налет 1978 часов, в том числе на самолете Цессна-208В 50 часов. Переучивание на самолет Цессна-208В проведено в мае 2005 г. в США. Экипаж ВС выполнял полет с шестью пассажирами на борту по маршруту Воронеж - Домодедово. Полет выполнялся в пределах установленной воздушной трассы на высоте 3000 метров. В московской зоне УВД наблюдались осадки в виде обложного и ливневого снега, видимость в осадках 4000 - 6000 метров, местами в ливневом снеге 1000 - 2000 м. Облачность сплошная (8 октантов) высокослоистая, нижняя граница 2000 м, верхняя граница 4000 м, облачность значительная (5 - 8 октантов) слоисто-кучевая, нижняя граница 250 м, верхняя граница 1500 - 1700 м. Учитывая синоптическую ситуацию на момент авиационного происшествия (температура воздуха на эшелоне полета самолета 3000 метров минус 10 - 12 -С, относительная влажность воздуха 95 - 100%, слоистообразная облачность, из которой выпадали осадки), вероятность интенсивности обледенения оценивалась от умеренного до сильного. В ходе расследования установлено, что после пролета ОПРС Октябрьский и прослушивания информации АТИС аэропорта Домодедово диспетчером сектора "Москва-подход о" экипажу самолета была передана информация о возможном обледенении в облаках вплоть до умеренного, на что экипаж доложил о выполнении полета выше облаков. В дальнейшем экипаж, по запросу диспетчера УВД, информировал о входе в облачность и наличии слабого обледенения. При этом по записям бортового магнитофона установлено, что непосредственно перед запросом диспетчера члены экипажа в разговоре между собой отмечали наличие сильного обледенения. Накопление значительного количества льда на поверхностях самолета подтверждается также записью параметров полета. Так, при выполнении горизонтального полета на высоте 3000 метров с включенным автопилотом и неизменным режимом работы двигателя происходил плавный рост угла тангажа на кабрирование от 1,5 до 4 градусов, сопровождавшийся постоянным падением приборной скорости со 152 до 130 узлов. Наличие обледенения ВС также подтверждается действиями экипажа, применившего в дальнейшем рекомендованную РЛЭ технику сброса льда с лопастей винта, дважды уменьшив его обороты со значения 1900 об./мин. до значения 1700 об./мин. и обратно. Самолет Цессна-208В P4-OIN был оснащен комплектом оборудования для полетов в условиях обледенения. Во всех случаях попадания в условия обледенения в РЛЭ самолета Цессна-208В содержится предупреждение о необходимости принятия немедленных действий по выходу из этих условий, при этом наилучшим методом считается набор высоты. Однако экипаж принял решение о снижении с эшелона полета для выполнения захода на посадку в аэропорту Домодедово. Снижение самолета выполнялось с включенным автопилотом, режим работы двигателя постепенно уменьшался. Снижение с высоты 1800 метров до высоты 1500 метров осуществлялось с практически постоянной вертикальной скоростью 5 м/с. Приборная скорость полета к началу снижения с высоты 1800 метров была 130 узлов и постепенно уменьшалась, режим работы двигателя был близок к режиму полетного "малого газа". После прохождения ОПРС Аксиньино экипаж приступил к левому развороту, в соответствии с направлением воздушного коридора, для выхода на посадочный курс. В процессе разворота начался вывод самолета в горизонтальный полет на высоте 1500 метров (эшелон перехода). Режим работы двигателя при этом не изменялся. Экипаж приступил к перестановке давления на высотомерах и выполнению раздела "Перед посадкой" карты контрольных проверок. Автопилот, стремясь выдерживать заданную высоту, в течение 15 - 17 секунд плавно увеличивал значение угла тангажа до 8 градусов, что сопровождалось уменьшением приборной скорости. В дальнейшем, по данным бортового самописца, было зафиксировано резкое уменьшение значения вертикальной перегрузки, сопровождавшееся уменьшением тангажа (достигшего к данному моменту 8-) и развитием левого крена. В этот момент скорость составляла 101...102 узла, закрылки находились в убранном положении. Подобное изменение параметров полета свидетельствует о выходе самолета на режим сваливания. Через три секунды после начала сваливания зафиксировано отключение автопилота и увеличение режима работы двигателей до взлетного. Сваливание самолета произошло до срабатывания сигнализации о приближении к сваливанию и практически на скорости, указанной в РЛЭ как минимально допустимая для полета в условиях обледенения (105 узлов). Следует обратить внимание, что в апреле 2005 года авиационной администрацией США была выпущена директива, предупреждающая экипажи, что сваливание данного типа самолета в условиях обледенения возможно и без срабатывания предупреждающей сигнализации. Действия членов экипажа по выводу самолета из режима сваливания оказались неэффективными. В процессе падения самолет значительно превысил эксплуатационные ограничения по скорости (225 узлов при ограничении 175 узлов) и вертикальной перегрузке (до 5 ед. при ограничении 3,8 ед.). Самолет столкнулся с землей на удалении 35 км с азимутом 142- от аэропорта Домодедово. Все находившиеся на борту пассажиры и члены экипажа погибли. Тип происшествия: катастрофа Дата: 01 сентября 2012 г. Время: 16:05 Страна: Россия Место происшествия: Архангельская область, Приморский район, близ а/д Лахта, пос. Катунино Тип ВС: Як-18Т Регистрация ВС: RA-44422 Авиакомпания: Аэроклуб "Авиасервис" В день происшествия пилот выполнял заказные ознакомительные полеты в районе аэродрома с пассажирами на борту. Выполнив два полета на данном ВС и один полет на другом ВС, пилот в 11:38 произвел взлет для четвертого полета с тремя пассажирами на борту. В 12:05 после прохода над ВПП на низкой высоте с убранными шасси пилот приступил к набору высоты, во время которого стал развиваться левый крен с последующим переходом в штопорное положение. Самолет потерпел катастрофу в лесу в 190 м от выходного торца ВПП 26, полностью разрушился и сгорел. Угол наклона траектории при столкновении самолета с деревьями составлял около 70°. Комиссией установлено, что на заключительном этапе полета, получив разрешение на пролет над ИВПП с МК=258°, пилот произвел его на высоте около 6 м, после чего приступил к выполнению фигуры акробатического полета «горка». При этом он нарушил требования РЛЭ, предусматривающие для выполнения данной фигуры: а) полетная масса не более 1 550 кг (фактическая по расчетам – 1 675 кг); б) допустимая задняя центровка 22% САХ (фактическая – 25,1% САХ); в) четыре человека на борту вместо двух. В 12:04:50 самолет интенсивно набирал высоту. В 12:04:52 КВС уменьшил угол набора с одновременным отклонением руля направления влево и элеронов на ввод в левый крен на высоте примерно 60-70 метров. В 12:04:54 КВС увеличил левый крен при положительном тангаже с увеличением отклонения руля направления влево. В 12:04:58 КВС создал угол крена порядка 60°, уменьшил тангаж, поставил руль направления и элероны в положение близкое к нейтральному. В 12:04:58 КВС отклонил руль направления влево полностью и руль высоты на кабрирование (штурвал на себя) значительно за нейтральное положение при этом элероны находились в положении близком к нейтральному. В 12:05:00 самолёт находился в левом «штопоре» и пикировал с углом тангажа близким к 80°. КВС в этом положении полностью отклонил руль высоты на кабрирование (штурвал на себя) и элероны на создание правого крена (попытка остановить левое вращение самолёта в штопоре отклонением элеронов вправо), чем усугубил своё положение. В сложившейся ситуации КВС допустил ошибку в технике пилотирования при непроизвольном срыве самолёта в штопор. Отсутствие запаса высоты привело к столкновению самолёта с земной поверхностью. Причиной катастрофы самолёта Як-18Т RA-44422 явился выход на закритические углы атаки и непроизвольный срыв самолёта в штопор из-за ошибок КВС в технике пилотирования при выполнении элемента простого пилотажа («горка») и последующего левого разворота на малой скорости. Сопутствующими факторами АП явились: - превышение максимальной полетной массы для выполнения элемента «горка»; - запредельно задняя центровка самолёта для выполнения элемента «горка»; - выполнение фигуры пилотажа «горка» на предельно малой высоте, исключающей возможность вывода самолёта из сваливания (штопора). |