как посчитать боковую составляющую ветра в уме

УТЦ Ростов

Угол сноса

В данной статье описывается расчет угла бокового сноса ветром в зависимости от скорости и направления ветра, вводится понятие навигационного треугольника скоростей.

Термины и определения

Истинная (воздушная) скорость – это скорость движения воздушного судна относительно воздушной массы, в которой проходит полет.
Путевая скорость – скорость воздушного судна относительно земли.
Магнитный курс (МК, heading) – это угол, заключенный между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета и продольной осью воздушного судна.
Магнитный путевой угол (МПУ, track) – это угол, заключенный между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета, и линией пути.
Навигационный ветер (НВ) – угол между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета и направлением, куда дует ветер.
Метеорологический ветер – угол между северным направлением меридиана, принятого за начало отсчета и направлением, откуда дует ветер.
Угол сноса (УС) – угол, заключенный между про­дольной осью самолета и линией пути. Отсчитывается от продоль­ной оси самолета до линии пути вправо со знаком плюс и влево со знаком минус.
Курсовой угол ветра (КУВ) – угол, заключенный между линией пути (фактической или заданной) и направлением навигационного ветра. Отсчитывается от линии пути до направления ветра по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.

Навигационный треугольник скоростей

α – угол сноса
β ф – МПУ
δ н – навигационный ветер
ε – курсовой угол ветра
γ – магнитный курс
V – воздушная скорость
W – путевая скорость
U – скорость ветра

Самолет относительно воздушной массы перемещается с воз­душной скоростью в направлении своей продольной оси. Одно­временно под действием ветра он перемещается вместе с воздуш­ной массой в направлении и со скоростью ее движения. В резуль­тате движение самолета относительно земной поверхности будет происходить по равнодействующей, построенной на слагаемых скоростях самолета и ветра. Таким образом, при полете с боко­вым ветром векторы воздушной скорости, путевой скорости и ско­рости ветра образуют треугольник, который называется навигационным треугольником скоростей. Каж­дый вектор характеризуется направлением и величиной.

Расчеты

Между элементами нави­гационного треугольника ско­ростей существует следующая зависимость:
γ = β – (±α)
β = γ + (±α)
α = β – γ
W = V(соs(α)) + U(соs(ε))
ε = δ м ± 180° – β
δ м = β + ε ± 180°

При расчетах необходимо учитывать, что все величины необходимо привести к единому измерению. Например, скорости ветра и истинную воздушную скорость необходимо выразить в в узлах или метрах в секунду.

Расчет в уме

Для простоты расчета используется методика максимального угла сноса. Для этого рассчитывается максимальный возможный угол сноса для текущего ветра, а потом вносится поправка на угол ветра.

Максимальный угол сноса равен:

Максимальный угол сноса – это такой УС, при котором ветер был бы строго боковой (90 градусов относительно магнитного курса).

Пример: скорость ветра 15 узлов, истинная воздушная скорость 450 узлов. По формуле находим:
(60*15)/450=2
2 градуса – максимальный угол сноса.

Если ветер не строго боковой, то полученный результат умножаем на коэффициент, зависящий от курсового угла ветра (КУВ), равный синусу КУВ:

Пример:

Найти угол сноса, если МПУ 130°, навигационный ветер на данной высоте 190°, 7м/с. Истинная скорость 220 узлов.

1) Приводим значения к единой системе счисления:
МПУ=130°;
Ветер 190°;
Скорость ветра 7 м/с = 14 узлов;
Vист = 220 узлов.

2) Находим курсовой угол ветра:
КУВ=НВ-МПУ=190°-130°=60°

3) Находим максимальный угол сноса:
УСmax=(60*14)/220=4°

4) Определяем коэффициент:
К=sin(КУВ)=sin(60°)=0,8

5) Получаем угол сноса
УС=УСmax*K=(+)4°*0,8=3°

Ответ: для поправки на ветер необходимо взять 3 градуса влево. МК=127°.

Источник

Проблемы бокового ветра

Проблемы бокового ветра

Очень редко направление ветра при взлете и посадке совпадает с направлением полосы. Поэтому каждый пилот должен уметь взлетать и садиться с боковым ветром.

Так как ветер чаще всего дует под каким-то углом к полосе, его вектор раскладывается по правилу параллелограмма на две составляющие: встречную и боковую.

Нас интересует боковая составляющая ветра, которая направлена под 90 градусов к полосе и стремится «сдуть» самолет на обочину.

Пилот вынужден бороться с этой боковой составляющей и на взлете, и на посадке. Особенно опасны для самолета моменты отделения от бетона на взлете и соприкосновения с ним на посадке.

Если бетон сухой, то выдержать направление разбега и пробега, в общем, нетрудно.

Ветер, воздействуя на фюзеляж и высокий киль, стремится развернуть самолет вокруг точки соприкосновения с бетоном, то есть вокруг колес шасси; это так называемый флюгерный момент. Пилот, отклоняя педалью руль направления, создает противоположный равный момент, и тогда движение самолета направляется по оси полосы. Если пилот прозевает уход машины против ветра, приходится энергично подтормаживать колеса подветренной ноги шасси, чтобы центр масс самолета стал разворачиваться вокруг подторможенной ноги и прямолинейное движение машины восстановилось.

Все бы ничего, да только сила руля направления зависит от скорости. Поэтому в начале разбега приходится больше действовать управляемой передней ногой (колеса которой отклоняются той же педалью, что и руль направления), а по мере нарастания скорости, а значит, и силы на руле направления, роль передней ноги уменьшается. На пробеге наоборот: после касания основную роль в выдерживании направления играет руль направления, а в конце пробега всю нагрузку берет на себя передняя нога.

Когда машина начинает разгоняться вдоль осевой линии, пилот по мере нарастания скорости постепенно уменьшает давление на педаль, чтобы сохранить постоянной силу руля, а значит, равенство разворачивающего и стабилизирующего моментов. Подойдя к скорости отрыва, надо установить педали нейтрально и энергично взять штурвал на себя, при этом самолет уверенно отделяется от бетона и сам разворачивается против ветра на угол сноса, продолжая двигаться в створе полосы. Надо только не допустить снижения и повторного касания колесами о бетон, потому что при этом возникнет боковая нагрузка на стойки шасси.

На посадке все значительно сложнее. Самолет идет к полосе издалека и строго в створе ее оси. Чтобы выдержать это точное прямолинейное движение, пилоту приходится прикладывать немало усилий. И дело тут не просто в физической нагрузке от болтанки.

Проще всего идти к полосе, отвернув нос самолета против ветра на угол сноса. При этом самолет идет на полосу вроде как боком. Порывы ветра компенсируются отворотом носа на больший или меньший угол.

Если самолет так, боком, и коснется бетона, возникнет боковая нагрузка на стойки шасси, которые могут ее и не выдержать. Значит, в момент касания надо как-то развернуть самолет, чтобы колеса установились строго по полосе, но самолет еще не успел сдвинуться к обочине и коснулся бетона строго параллельно оси. Это достигается «дачей ноги по сносу» в самый момент приземления, ну, за секунду до касания. Момент тонкий, требующий чутья и дозированной порции дачи ноги.

Если дать ногу на чуть большей высоте, самолет развернется по полосе, но еще не коснется бетона, а будет продолжать снижаться, и ветер его тут же потащит вбок. И через пару секунд машина грубо упадет с большой боковой нагрузкой на шасси.

Если запоздать с дачей ноги, самолет коснется полосы с упреждением на угол сноса, т. е. с отвернутым против ветра носом, а значит, с неустановившимися по полосе, тоже «отвернутыми» колесами. При этом так же возникнет боковая нагрузка на стойки шасси. Она особенно чувствительна на легких самолетах, а на тяжелых лайнерах амортстойки переносят боковую нагрузку легче, потому что на это рассчитаны.

На легких самолетах используется другой способ выдерживания направления на предпосадочной прямой. Пилот «прикрывается» от бокового ветра креном против ветра. Самолет при этом вроде как «соскальзывает», компенсируя относ, создаваемый боковой составляющей ветра, и движется по прямой. Воздействие на самолет силы ветра во время его порывов пилот компенсирует увеличением или уменьшением крена.

Такой способ пилотирования достаточно сложен, потому что машина стремится развернуться в сторону крена, и ее надо удерживать на курсе чуть отклоненным в противоположную сторону рулем направления. Получается снижение на предпосадочной прямой со скольжением против ветра. Органы управления самолетом отклонены при этом в разные стороны: штурвал против ветра, а педаль по ветру. Это требует определенного мастерства, потому что полет получается вроде как «враскоряку», а реагировать на отклонения от оси полосы надо быстро и точно. Причем, если самолет стащит под ветер, вывести его на линию пути против ветра достаточно трудно.

Выравнивание происходит так же, с креном, а перед самым касанием крен убирается, и самолет, не успев изменить направление движения, приземляется и бежит вдоль оси полосы.

На тяжелых воздушных судах выработалась практика подбора курса упреждением против ветра, без крена. Самолет устойчиво движется к полосе, мелкие отклонения парируются мелкими кренами, без участия руля направления (так уж эти тяжелые самолеты устроены, что в полете педали практически не используются), и машина так и подходит к торцу с отвернутым против ветра носом.

Летчику это упреждение на угол сноса совершенно не мешает пилотировать. Единственно, полоса проецируется не в центре лобового стекла, а сбоку: если ветер справа, то полоса в левой стороне стекла, а если слева, то наоборот, полоса просматривается ближе к правой стойке фонаря. Иной раз снос так велик, что полоса попадает как раз под стеклоочиститель сбоку на стекле; вот это немного неудобно, приходится «распускать» взгляд так, чтобы дворник вроде как растворился в поле зрения и не отвлекал от выдерживания створа.

Так, с упреждением, пилот и подводит машину к бетону. Причем, не машину даже, а себя, свой центр тяжести. Когда пилот растворяется в чувстве полета, его уже не волнуют такие мелочи, как дворник или угол сноса. Он не обращает внимания на то, что идет боком. Главное – точно выдержать свое движение параллельно оси. Причем, желательно, в паре метров с наветренной стороны. Самолет-то длинный, и когда нос отвернут, кабина и пилот движутся сбоку от оси. А вот после касания, когда нос повернет по ветру, он как раз окажется на оси.

Касание производится так же, как и в штиль. При этом «отвернутые» вместе с самолетом колеса шасси испытывают боковую нагрузку. Но как только они зацепятся за бетон, самолет сам повернется вокруг этой зыбкой точки опоры и пойдет туда, куда двигался до этого его центр тяжести: если пилот строго держал створ – то по оси, а если разболтал машину – то и к обочине.

Пилот в этот момент, пока еще не опустилась передняя нога, педалями помогает машине установить свой пробег строго параллельно оси, а когда убедится, что бежит вдоль осевой линии, плавно опускает переднюю ногу.

Но при такой посадке надо выполнить обязательное условие: выравнивание должно быть закончено возможно ниже, на последнем дюйме. И немедленно, без выдерживания, должно произойти касание. Тогда самолет не успеет снести вбок.

Если же выравнивание закончилось чуть выше, ветер обязательно потащит машину к обочине, и ее центр тяжести изменит направление движения. Чем дольше самолет будет висеть на последних сантиметрах, тем дальше он уйдет от оси и тем больше будет боковая нагрузка на шасси в момент падения с последнего дюйма.

Если перед касанием в подобной ситуации пилот вздумает дать ногу по сносу, чтобы компенсировать боковую нагрузку, то и так движущийся в сторону обочины самолет получит дополнительный импульс к отвороту под ветер. Приземление произойдет далеко в стороне от оси и близко к обочине, со стремлением выскочить за нее. На сухом бетоне вывернуть еще как-то можно, а на скользком покрытии колеса могут сорваться в юз, и уже ничем не поможешь.

Что же делать, если на выравнивании или в самый момент касания самолет поддуло и не удалось избежать длительного выдерживания над полосой?

Опытные пилоты в этот момент прикрываются креном против ветра. Основным ориентиром в движении над полосой является осевая линия, а если полоса заснежена – боковые огни полосы. Как только пилот почувствует боковое перемещение относительно этих ориентиров, он создает крен против перемещения, до такой степени, пока перемещение не прекратится. При этом продолжаются все действия по приземлению самолета: определяется приближение земли и адекватно выбирается на себя штурвал, вплоть до касания.

Но перед касанием крен надо все-таки убрать, чтобы не приземлиться на одну ногу.

Причем, создавая этот крен, надо не забывать о возможности коснуться крылом бетона. Особенно это касается машин с низким расположением крыла и обратным поперечным «V» (когда крылья отогнуты книзу). В подобной ситуации экипаж должен строго контролировать крены по приборам.

Иногда бывает, что и после всех ухищрений самолет все-таки начинает уклоняться перед касанием. Спасти шасси от боковой нагрузки в момент приземления можно, если уж в последний раз добрать штурвал для смягчения посадки. Мягкое приземление, особенно на влажную или заснеженную полосу, почти полностью снимает нагрузку со стоек шасси.

Практика полетов на самолетах с положительным «V» крыла показала, что в условиях бокового ветра иногда бывает безопаснее приземлить самолет с креном, на одну ногу, но без сноса.

Допустимая Руководством по летной эксплуатации боковая составляющая ветра ограничивается коэффициентом сцепления на полосе, а значит, возможностью самолета выдержать направление в данных условиях. Поэтому существуют минимумы погоды по предельному боковому ветру, нарушать которые нельзя.

Иногда пилот, рассчитывая на свой опыт, превышает допустимые нормы.

К чему может привести подобное проявление капитанской мудрости, увидел как-то по телевидению весь мир.

Был недавно в Европе ураган. Пока ветер превышал допустимые для полетов нормы, самолеты отсиживались на земле. А когда стало стихать, начались полеты. И вот в Гамбурге заходил на посадку лайнер. Как уж капитан выбирал полосу для посадки (а их там несколько, и залегают они в разных направлениях), но выбрал он ту, на которой ветер был самый боковой. И скорость боковой составляющей ветра была очень большая – явно больше допустимой даже для нашего Ту-134 (20 м/сек на сухом бетоне). Так ведь у «Туполенка ноги расставлены очень широко, и можно при уводе на обочину хорошо подтормозить внутреннюю ногу, плечо большое. А что «Аэробус», у которого ножки в кучке…

Но капитан выбрал именно эту полосу. И доверил посадку девушке – второму пилоту. Это при прогнозируемом боковом ветре под 30 м/сек!

Не мне судить о мудрости немецкого капитана – говорят, немецкие летчики чуть не лучшие в мире. Но я в подобной ситуации таких опрометчивых решений не принимал бы.

Самолет заходил на посадку, а с земли его снимал на видеокамеру любитель. Сначала снимал спереди, и видно было, с каким углом упреждения идет лайнер и как его треплет. Потом камера снимала самолету в хвост, и как на ладони видно было все нюансы пилотирования на посадке.

Самолет метров с пятидесяти стало чуть стаскивать с курса влево, под ветер. Видимо, экипаж отключил автопилот и стал доворачивать аккуратным кренчиком вправо, против ветра. Но так как неопытному пилоту трудно определить, до какой же степени доворачивать, то самолет пересек линию посадочного курса и стал уходить дальше против ветра.

А земля приближалась. И было допущено увеличение вертикальной скорости, и пилоту показалось, что вот-вот произойдет касание. Самолет был энергично подхвачен штурвалом и снижение прекратил. Это называется «высокое выравнивание», потому что высота была еще метров шесть. Элементарная ошибка определения высоты начала и конца выравнивания: пилоту показалось, что самолет вот-вот коснется.

Видимо, их инструкция рекомендует давать ногу по сносу перед приземлением. И нога была дана, и сунуто левой педали было настолько много, что правое крыло резко ушло вперед, увеличивая подъемную силу, а левое ушло в «аэродинамическую тень», уменьшая свою подъемную силу. Возник энергичный левый крен, которому еще помог порыв ветра. Отклоненных элеронов не хватило, чтобы этот крен у самой земли исправить. Самолет, двигаясь к левой обочине, чиркнул левой законцовкой о бетон. Тут же была дана правая нога: может, пилоту показалось, что уже катятся, и надо выходить на ось полосы.

Это тоже ошибка. В воздухе ногу не дают, а если бы уже катились, дача правой ноги, против такого сильного ветра, сложившись с флюгерным моментом, резко развернула бы самолет вправо, против ветра. Такой нагрузки ноги шасси заведомо не выдержали бы, и неизвестно, чем бы кончился такой маневр.

А так самолет грузно снижался влево по дуге, поворачивая нос против ветра вправо.

Видимо, капитан опомнился, среагировал, решил уходить на второй круг, добавил режим двигателям до взлетного. И тут, наконец, сработали элероны, помогла дача правой ноги, и крен резко переложился вправо. А так как земля все приближалась, то, кажется, чиркнули и правой законцовкой.

Тем временем подошли фонари левой обочины. Судя по следу взлетевшей в воздух взвеси, прошлись левой ногой и по фонарям. К этому моменту двигатели вышли на максимальную тягу, скорость стала нарастать, и капитану удалось перевести машину в набор высоты.

Самоуверенность капитана налицо. Но налицо и хорошая летная подготовка: сумел-таки выдрать машину и увести на второй круг. Но и разгильдяйство: если уж дал человеку руля, то контролируй до миллиметра, не дай возможности ученику развить ошибку до аварийной ситуации.

Это я так думаю – как капитан и инструктор. А средства массовой информации сообщают, что у самолета «началась раскачка от сильного ветра», что «только высочайшее мастерство…» и т. д.

Глупость – влезть и не выкрутиться. Мудрость – предвидеть и не влезть. А тут что-то среднее: и влез, и вроде выкрутился… зачем лез-то, как оценивал ветер, болтанку и инертность машины?

Таких ошибок при посадке с боковым ветром в мировой авиации полно. И как сравнивать степень опасности: что при полете через грозовой фронт, что при предельном боковом ветре или посадке в тумане. Везде опасно, и везде судьба людей зависит от мудрости капитана и летного мастерства экипажа.

Источник

Задачки по теории авиации

Боковую составляющую ветра можно рассчитать по формуле:

ну что, все посчитали?
Решение:
Выполним расчёт боковой составляющей ветра для каждого варианта:

Делаем вывод, что для посадки приемлема ВПП с посадочным курсом 32. Максимальное значение боковой составляющей ветра, допустимой для посадки не превысит Uбок = 12,86 узлов, что меньше значения Vмаксбок.

Если магнитный курс равный 135° приводит к линии фактического пути в 130°, и истинная скорость в 135 узлов приводит к путевой скорости 140 узлов, то ветер:

1) 019°, 12 узлов;
2) 246°, 13 узлов;
3) 200°, 13 узлов;

Тут можно синусы не считать, а просто прикинуть направление полета, напрвление ветра и эффект от ветра.

Источник

Способы решения НТС. Расчет ветра в полете. Способы определения угла сноса и путевой скорости

Существуют следующие способы решения навигационного треугольни­ка скоростей:

· с помощью НЛ-10М, расчетчика или наколенного планшета летчика НПЛ-М;

· с помощью вычислительных устройств комплексных навигационных систем;

· приближенно расчетом в уме.

Исходными данными для расчета являются заданный путевой угол (ЗПУ), истинная воздушная скорость полета V, высота полета Н, направление δ и скорость ветра U на высоте полета. На основании этих данных для каждого этапа маршрута рассчитываются угол сноса, путевая скорость и курс полета.

Рассмотрим порядок расчета элементов НТС различными методами.

Пример. Определить угол сноса (УС), путевую скорость (W) и курс полета (К), если заданный путевой угол ЗПУ=100º, истинная воздушная скорость V=800 км/ч, направление ветра δ=60º, скорость ветра U=100 км/ч.

а) Графический способ расчета.

Этот метод заключается в графическом пост­роении НТС по известным его элементам с последующим измерением (с учетом масштаба построения) искомых элементов.

Для графического определения необходимо:

1. Выбрать масштаб чертежа с учетом величин скоростей V и U.

2. Провести линию меридиана, на которой отметить произвольную точку О начала линии заданного пути. С помощью транспортира отложить величину ЗПУ=100º и в этом направлении провести линию заданного пути ОВ. Следует помнить, что по линии заданного пути в полете должен быть направлен вектор путевой скорости (самолет находится на ЛЗП). Таким образом, направление путевой скорости задано, но неизвестна его величина.

3. Из точки О под углом δ провести линию и в выбранном масштабе отложить на ней величину вектора скорости ветра ОА. Так как является геометрической суммой и , из конца вектора вектором как радиусом сделать засечку на линии заданного пути. Полученная точка В укажет конец вектора . Затем измерить расстояние ОВ и с учетом масштаба определить величину путевой скорости (в примере W=875км/ч).

Решение НТС графически может производиться с помощью ветрочета и расчетчика НПЛ-М, которые позволяют изобразить и решить любой навигационный треугольник.

б) Аналитический способ расчета.

Этот метод расчета может применяться при отсутствии расчетных устройств. Для расчета необходимо:

1.Определить угол ветра: УВ = δ − ЗПУ.

Нужно иметь в виду, что угол ветра изменяется от 0º до 360º. Поэтому, если δ меньше ЗПУ, то к УВ следует прибавить 360º. В приведенном примере

УВ = 60º − 100º + 360º = 320º.

Необходимо обратить внимание на правильность определения УВ, так как ошибки в его вычислении приводят к неверным результатам. Кроме того, по величине УВ нужно сделать предварительный вывод о знаке угла сноса и возможной величине путевой скорости (больше или меньше воздушной).

2.Определить угол сноса:

для нашего примера

3. Вычислить курс полета: К = ЗПУ − (± УС) = 100º − (−5º) = 105º.

4. Определить путевую скорость: W = V + UcosУВ = 800 + 100 · cos 320º = 876 км/час.

Аналитический способ расчета элементов НТС используется не только для непосредственных расчетов, но и для контроля расчетов другими методами.

в) Расчет элементов НТС в уме.

Расчет элементов НТС в уме выполняется в следующем порядке:

1. Определить угол ветра:УВ = δ − ЗПУ.

2. Вычислить в уме максимальный угол сноса:

3. Определить фактический угол сноса: УСфакт = УСмакс · sin УВ.

Знаки углов сноса и слагаемых путевой скорости определяются по величине угла ветра. При УВ менее 180º, УС будет положительным, более – отрицательным. Слагаемые W будут иметь знак положительный. При углах ветра равным 90º, 270º ─ W ≈ V.

При расчете УС и W в уме значения синусов и косинусов углов в виде коэффициентов берутся из таблицы:

4. Определить, пользуясь таблицей, W по приближенной формуле:

5. Определить курс следования: Ксл = ЗПУ − ( ± УС ).

Пример. Определить УС,W и Ксл, если ЗПУ = 280º, Vист = 400км/час, δ = 340º, U = 60км/час.

1. Определить угол ветра: УВ = δ − ЗПУ = 340º − 280º = 60º.

2. Определить максимальный угол сноса:

3. Из таблицы найти: УСфакт = 0,9 УСмакс = 0,9 · 9º = 8,1º;

W = V + 0,5 U = 400 + 0,5 · 60 = 430км/час.

4. Определить курс следования:

Ксл = ЗПУ − ( ± УС ) = 280º − ( + 8º ) = 272º

Источник