Инженерные основы ЛТЭ ЛА и АД. Материал к вопросам №1. Летнотехническая эксплуатация двигателей и функциональных систем летательных аппаратов в ожидаемых условиях эксплуатации
 Скачать 0.53 Mb.
|
|
22.2. УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЕЙ И СИСТЕМ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ПОЛЕТЕ 22.2.1. Параметры и характеристики горизонтального полета Горизонтальный полет является частью крейсерского полета и выполняется на заданном эшелоне. Горизонтальный полет разреша- ется производить на любом режиме работы двигателя, до номиналь- ного включительно. Режимы полета ЛА определяются рядом независимых параме- тров, характеризующих движение ЛА в каждый момент времени и степень напряженности работы силовых установок. Для ЛА с ГТД основными параметрами, определяющими режим горизонтально- го полета, являются высота H г.п. и скорость полета V г.п. . Они одно- значно определяют и режим работы двигателя. Для выдерживания заданного режима полета экипаж также должен контролировать и частоту вращения ротора двигателя. Кроме того по значению ча- стоты вращения ротора двигателя можно судить об изменении аэ- родинамических характеристик данного ЛА. Увеличение частоты вращения ротора двигателя (тяги двигателей, потребной для поле- та) может происходить из-за плохого состояния обшивки планера (деформация, загрязнение, выступление заклепок, нарушение ла- кокрасочного покрытия), неплотного прилегания щитков и крышек люков и др. Режимы горизонтального полета ЛА с турбовинтовыми двигателя- ми, у которых программа регулирования осуществляется по закону n = const, также характеризуется двумя основными параметрами – высотой и скоростью полета. Дополнительным параметром является положение РУД. Основными характеристиками горизонтального полета являются продолжительность (время) горизонтального полета Т г.п. и расход то- плива в горизонтальном полете (топливо, расходуемое в полете по маршруту) G т . Эти характеристики рассчитываются по следующим формулам Т г.п. =Т - (Т наб Т +Т сниж +Т зах ), хх (22.12) где Т – продолжительность полета по расписанию; Т 505 Летно-техническая эксплуатация двигателей... Т наб Т , Т сниж ,Т зах – время набора высоты, снижения и захода на посадку, х соответственно. Т наб Т и б Т сниж определяются по номограммам руковод- ж ства по летной эксплуатации, а Т зах – задается для каждого типа ЛА. х G т г =L г.п. /l , (22.13) l где l – удельная дальность (км пути / т топлива). l Значения удельной дальности определяются по номограммам или таблицам руководства по летной эксплуатации как функция высоты, скорости полета и средней массы ЛА на горизонтальном участке G cp г Рассчитанное значение G т г используется для определения потребно- го запаса топлива на полет. Участок горизонтального полета оказывает определяющее влия- ние на баланс затрат времени и топлива за полет, и, следовательно, и на общее рейсовые эксплуатационные расходы. 22.2.2. Режимы горизонтального полета Режимы горизонтального полета определяются рядом незави- симых параметров, характеризующих движение ЛА в каждый мо- мент времени и степень напряженности работы силовых установок. Такими параметрами являются высота и скорость полета, курсовой угол, углы траектории, крена и скольжения, а также параметры, ха- рактеризующие работу силовых установок (тяга или мощность, ча- стота вращения ротора двигателя, угол УПРТ, величина наддува). При горизонтальном полете ЛА с ТРД основными параметрами, характеризующими режим полета, являются высота и скорость. Они определяют и режим работы силовой установки, т.е. тягу и частоту вращения. Дополнительным параметром является частота вращения ротора двигателя. Горизонтальный полет ЛА с турбовинтовыми двигателями, у кото- рых программа регулирования осуществляется по закону п = соnst, также определяется двумя основными параметрами – высотой и ско- ростью полета. Дополнительным (контрольным) параметром являет- ся положение рычага управления подачей топлива (α УПРТ). На заданной высоте режим горизонтального полета ЛА однознач- но определяется значением скорости полета. В связи с этим принята классификация режимов горизонтального полета по значению скоро- 506 Основы теории технической эксплуатации летательных аппаратов сти. Основными из них являются следующие режимы: максимальной скорости горизонтального полета V мах , который имеет место при мак- симальной тяге (мощности) двигателей, скорости, соответствующей номинальной тяге (мощности) силовых установок; максимальной дальности полета, которому соответствует минимальный километро- вый расход топлива; максимальной продолжительности полета, при которой достигается минимальный часовой расход топлива. Современные ЛА на максимальном режиме работы двигателей в гори зонтальном полете, а особенно при снижении могут дости- гать таких зна чений скорости, при которых заметно ухудшаются их устойчивость и управляемость, появляются большие перегрузки, ви- брация и другие неже лательные явления. Поэтому для каждого типа ЛА устанавливают ограни чения по скорости (числу Маха - М). При полете на малых и средних высотах в плотных слоях атмос- феры ограничения по скорости обусловливаются прочностью кон- струкций ЛА при действии скоростного напора ρV 2 /2. В некоторых случаях ограничивающим фактором могут служить колебания эле- ментов конструкции типа «флаттер». Поэтому для указанных высот в качестве критериев ограничения скорости устанавливаются значения максимально допустимой приборной скорости V ПР V V . Р Р мах.доп , что равно- сильно ограничению по скоростному напору. При полетах на больших высотах в качестве критерия ограниче- ния скорости полета берется число М. Это объясняется тем, что на больших высотах полета различного рода аномальные явления в по- ведении ЛА обычно связаны с появлением и последующим интен- сивным развитием волнового кризиса на крыле, хвостовом оперении и фюзеляже. При этом ухудшается устойчивость и управляемость ЛА, уменьшается эффективность действия рулей и элеронов. Могут также появиться и автоколебания. Наиболее широко распространены полеты в области крейсерских ре жимов, когда продолжительность работы двигателей не ограничи- вается и обеспечивается наиболее высокая безопасность и экономич- ность полетов. На заданной высоте крейсерского полета режим горизонтального полета ЛА с ГТД однозначно определяется значением скорости поле- та. В связи с этим основные режимы горизонтального полета класси- фицируются по величине скорости: • режим максимальной скорости горизонтального полета – V max ; 507 Летно-техническая эксплуатация двигателей... достигается минимальная продолжительность полета; • режим максимальной дальности полета; достигается минималь- ный километровый расход топлива - V ck min V ; • режим максимальной продолжительности полета; достигается минимальный часовой расход топлива - V ch min V ; • режим полета по оптимальным высотам; достигается минималь- ный рейсовый расход топлива. Для транспортных ЛА режим горизонтального полета определяет- ся временем прибытия по расписанию и выбирается из области крей- серских режимов. 22.2.3. Управление двигателями и системами ЛА в горизонтальном полете Для ЛА с ТРД при установившемся горизонтальном полете име- ет место вполне определенная зависимость между скоростью полета и частотой вращения ротора двигателя, однозначно определяющая величину тяги. Значение величины тяги однозначно определяется положением рычага управления двигателем. Поэтому для ТРД изме- нение режима работы и следовательно скорости полета осуществля- ется изменением положения рычага управления двигателем. После выхода ЛА на заданный эшелон крейсерского полета устанавлива- ется крейсерский режим работы двигателей (вплоть до номинально- го), обеспечивающий расчетную скорость горизонтального полета. В дальнейшем производится периодическая оценка работы двигателей сравнением показателей приборов и светосигнальных табло всех двигателей. Кроме периодического контроля должен производиться контроль двигателей при попадании ЛА в зону сильной турбулентно- сти, а также в случае потери ЛА скорости и выхода на большие углы атаки, так как в этом случае может возникнуть неустойчивая работа двигателей, которая проявляется в росте температуры газов за турби- ной и падении частоты вращения роторов. Режим работы двигателей в нормальных условиях горизонтального полета остается постоян- ным, за исключением полета в режиме вертикальной навигации, ког- да устанавливается новый режим работы двигателей и автомат тяги переключается на требуемое число М. Периодически изменяется ре- жим работы двигателей также при полете «по потолкам» в соответ- ствии с изменением частоты вращения роторов двигателя. 508 Основы теории технической эксплуатации летательных аппаратов В полете периодически (через каждые 15 минут) контролируется работа топливной системы по сигнальным лампам насосов подкачки перекачки, расход топлива по показателям топливомера и по сигна- лизаторам остатка топлива. Для выравнивания количества топлива переходят на ручное управление топливными насосами, ускоряя или замедляя его выработку из соответствующих баков. Система кондиционирования воздуха и автоматического регулиро- вания давления в горизонтальном полете работает в автоматическом режиме. После набора заданного эшелона необходимо проконтроли- ровать по указателю высоты и перепада давления условную высоту и перепад давления в гермокабине, которые на максимальном эшелоне должны иметь установленные для каждого типа ЛА максимальные значения. В дальнейшем эти параметры, а также температура воздуха в пассажирских и пилотских кабинах периодически контролируются. В случае отклонения перепада давления от нормы необходимо мед- ленным поворотом ручки задатчика «избыточное давление » на ко- мандном приборе восстановить нормальный перепад (при быстром повороте ручки наблюдается резкое изменение давления в гермокаби- не, что вызывает боль в ушах). Если такая манипуляция не восстанови- ла заданный перепад давления, необходимо перевести работу системы автоматического регулирования давления от дублирующего командно- го прибора, предварительно уменьшив расход воздуха по указателю расхода воздуха до 3 единиц, а затем восстановить его нормальное зна- чение импульсными включениями крана наддува гермокабины. Работа гидравлической системы периодически контролируется по указателям уровня гидрожидкости в гидробаках, а также по указате- лям давления и сигнализаторам падения давления в гидроаккумуля- торах. Падение давления в гидросистеме из-за внутренней негерме- тичности восстанавливается периодическим автоматическим вклю- чением насосной станции. На завершающем этапе горизонтального полета за 10-15 минут до начала снижения с эшелона экипаж производит предпосадочную подготовку. В процессе выполнения предпосадочной подготовки выполняются следующие операции по управлению системами ВС: • проверяется количество топлива и распределение его по бакам, при необходимости производится выравнивание топлива в правой и левой консолях крыла; 509 Летно-техническая эксплуатация двигателей... • на задатчике давления командного прибора системы автоматиче- ского регулирования давления в гермокабине устанавливается абсо- лютное давление аэродрома посадки; • задатчики высотомеров устанавливаются на значение высоты круга и высоты принятия решения; • рассчитывается остаток топлива, посадочная масса и центровка ВС на посадке; • проверяются параметры работы двигателей, гидравлической, то- пливной систем и систем кондиционирования воздуха; • при необходимости производится охлаждение воздуха в кабинах для создания комфортных условий при посадке. Предпосадочная подготовка заканчивается проверкой выполнения контрольных и технологических операций членами экипажа по карте контрольной проверки. 22.3. УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯМИ И СИСТЕМАМИ ПРИ СНИЖЕНИИ И ПОСАДКЕ 22.3.1. Параметры и характеристики снижения Снижением называется полет ЛА по наклонной траектории вниз при постоянной или малоизменяющейся скорости и на частично за- дросселированных двигателях. Задачей снижения является вывод ЛА в исходную точку предпосадочного маневра в заданное время и с заданной предпосадочной скоростью. Этап снижения существенно влияет на баланс затрат времени топлива за полет. Снижение проис- ходит по установленным схемам. Основными параметрами этапа снижения являются: • угол наклона траектории снижения - Q сн ; • вертикальная скорость снижения – V у.сн. ; • горизонтальная (приборная) скорость снижения – V приб.сн V ; Эти параметры определяют основные характеристики снижения: • путь, пройденный при снижении – L сн ; • продолжительность (время снижения – Т сн ; • расход топлива при снижении – G т.сн Угол наклона траектории снижения определяется принятой схемой снижения и потребными значениями вертикальной и горизонтальной скоростей снижения. 510 Основы теории технической эксплуатации летательных аппаратов Вертикальная скорость ограничивается требованиями прочности конструкции ЛА, обеспечения характеристик устойчивости и управ- ляемости минимального времени снижения и не должна превышать 15 м/с. Вертикальная скорость снижения после разгерметизации кабины ограничена физиологическими требованиями и не должна превы- шать 3 м/с. Горизонтальная скорость на начальном участке снижения должна обеспечивать сохранение исходного значения числа М крейсерского полета. Дальнейшее значения этой скорости устанавливаются в за- висимости от высоты полета и требований улучшения управления воздушным движением в зонах подходов аэродромов. Характеристики снижения L сн , T сн и G т.сн зависят от потребных зна- чений скоростей снижения и определяются по номограммам (табли- цам) руководства по летной эксплуатации в зависимости от полетной массы ЛА и температуры наружного воздуха. В качестве критериев для классификации режимов снижения с эшелона обычно принимают экстремальные (максимальные и мини- мальные) значения характеристик этапа снижения: • минимальное время снижения (режим экстренного снижения); • максимальная дальность рейса; • минимальное расстояние, проходимое при снижении; • минимум расхода топлива за полет или минимум себестоимости эксплуатации (экономический режим). Правильный выбор режима снижения позволяет улучшить эконо- мические характеристики полета. Выдерживание расчетных значений вертикальной и горизонталь- ной скоростей для выбранного режима снижения осуществляется подбором угла тангажа по авиагоризонту и работой спойлеров на вы- сотах, рекомендованных руководством по летной эксплуатации. Режим экстренного снижения применяется в тех же случаях, что и режим максимальной скороподъемности, а также в случае разгерме- тизации кабины или возникновении пожара. При снижении с боль- шими вертикальными скоростями требуется для выдерживания рас- четного значения горизонтальной скорости увеличивать режим ра- боты двигателей, что приводит к увеличению расхода топлива и не- эффективному использованию потенциальной энергии ЛА. Выпуск интерцептеров при быстром снижении и увеличение режима работы 511 Летно-техническая эксплуатация двигателей... двигателей используется для повышения эффективности противоо- бледенительной системы ЛА при полетах в условиях обледенения (для компенсации отбора воздуха в противообледенительную систе- му требуется увеличить режим работы двигателя). Одним из требований к применению режима быстрого снижения является ограничение минимального предельного времени сниже- ния. Такое требование предъявляется исходя из условия недопуще- ния разгерметизации кабины ЛА на высотах, больших высоты полета по кругу. В случае снижения ЛА до высоты круга за время, мень- шее чем минимально предельное, давление в кабине выравнивается с атмосферным на высоте, большей высоты круга. При дальнейшем снижении во избежание деформации фюзеляжа срабатывают предо- хранительные клапаны системы автоматического регулирования дав- ления и давление в кабине выравнивается с атмосферным. Скорость снижения после разгерметизации не должна превышать 3 м/с (по ме- дицинским требованиям), что существенно затрудняет маневрирова- ние ЛА в зоне подхода аэродрома посадки. В зависимости от условий полета снижение производится в ав- томатическом или штурвальном режимах. При полете в условиях сильной атмосферной турбулентности снижение производится в штурвальном режиме с выдерживанием скоростей снижения, задан- ных в руководстве по летной эксплуатации. В процессе снижения бортинженер контролирует работу двигателей и систем ЛА с той же периодичностью (15 мин) и по той же техноло- гии, что и в горизонтальном полете, при этом контролируется работа топливной автоматики и выработки топлива. Особое внимание уделя- ется контролю работы системы кондиционирования воздуха и автома- тического регулирования давления в гермокабине по расходу воздуха, перепаду давления воздуха и уменьшению скорости снижения по ка- бинному высотомеру. Увеличение скорости более 3 м/с докладывается командиру ЛА для принятия мер по изменению режима снижения. Перед входом в облачность, а в ночное время перед снижени- ем, бортинженер включает противообледенительную систему. При этом устанавливается повышенный режим работы двигателей (не ниже 0,4 номинального) для повышения эффективности работы противообледенительной системы. Контроль работы противообле- денительной системы осуществляется по загоранию сигнальных ламп включения противообледенительной системы и температуре 512 Основы теории технической эксплуатации летательных аппаратов воздуха. После выхода из зоны обледенения экипаж должен убе- диться в отсутствии отложений льда на поверхностях ЛА и через 10-15 минут выключить противообледенительную систему. Снижение с эшелона производится на частично задросселирован- ных двигателях. Степень дросселирования определяется заданными значениями вертикальной и приборной скоростей снижения. Как правило снижение ЛА производится на режиме полетного малого газа. При достижении высоты круга устанавливается режим работы, соответствующий скорости захода на посадку и включается автомат тяги, если используется автоматический режим захода на посадку. Перед включением автомата тяги проверяется отсутствие стопорения рычагов управления двигателями. |