Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полёта по маршруту Екатеринбург -

Авиационная метеорология                                                                                                                                                                        Курсовая работа

«Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полёта по маршруту Екатеринбург – Дудинка»

____________________________________________________________________________________________________________________________

ФГБОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации"

АВИАЦИОННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ

Курсовая работа на тему:

“Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полёта по маршруту Екатеринбург - Дудинка

Студент: Агеев Константин Александрович

Учебный шифр: ЛЭГВС 0913.2122

Вариант: №11

Санкт-Петербург

2013

Оглавление 

Введение

Задачи, которые будут выполнены в курсовой работе:

• Физико-географический анализ района полета;
• Характеристика и графический анализ аэроклиматических данных путем построения кривых распределения (стратификации) средней, максимальной и минимальной температуры по высотам за тёплый и холодный периоды года и выполнение качественного анализа температурного режима района полета;
• Количественный анализ данных по отклонению температуры реальной атмосферы от стандартной, оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета самолета Ил-62;
• Построение вспомогательной номограммы и выполнение анализа по предельно-допустимой высоте полета в зависимости от полетного веса самолета Ил-62;
• Построение зависимости полётного веса и предельно допустимой высоты полёта;
• Анализ влияния температурного режима на уровне предельно допустимой высоты на максимально допустимую истинную скорость полета самолета Ил-62 за каждый месяц пунктов вылета и назначения;

Конечная цель этой курсовой работы - это выполнение анализа по особенностям температурного режима по заданному маршруту полета и практические рекомендации при выборе безопасного эшелона полета и максимально допустимой скорости полета по заданной трассе.

Глава 1

• Маршрут полета: Екатеринбург-Дудинка

• Физико-географическое описание района полета

Екатеринбург

     Екатеринбург находится в зоне умеренно-континентального климата с характерной резкой изменчивостью погодных условий, хорошо выраженными сезонами года. Уральские горы, несмотря на их незначительную высоту, преграждают путь массам воздуха, поступающим с запада, из европейской части России. В результате Средний Урал оказывается открытым для вторжения холодного арктического воздуха и сильно выхоложенного континентального воздуха Западно-Сибирской равнины; в то же время с юга сюда могут беспрепятственно проникать тёплые воздушные массы Прикаспия и пустынь Средней Азии. Поэтому для Екатеринбурга и характерны резкие колебания температур и формирование погодных аномалий: зимой — от суровых морозов до оттепелей и дождей, летом — от жары выше +35 °C до заморозков. Снежный покров умеренный, достигает своей максимальной высоты в феврале — 42 см, однако абсолютный максимум высоты снежного покрова принадлежит марту (81 см).

     Средняя температура воздуха в Екатеринбурге, по данным многолетних наблюдений, составляет +3 °C. Самый холодный месяц в городе — январь со средней температурой −12,6 °C. Самый тёплый месяц — июль, его среднесуточная температура +19 °C. Самая высокая температура, отмеченная в Екатеринбурге за весь период наблюдений, +38,8 °C (1 июля 1911 года), а самая низкая −46,7 °C (31 декабря 1978 года). Погода с устойчивой положительной температурой устанавливается, в среднем, в конце марта—начале апреля, а с устойчивой средней температурой ниже нуля — в конце октября—начале ноября.За всю историю наблюдений в Екатеринбурге было 15 зим без оттепелей и 5 зим с 1 оттепелью.

Осадки, относительная влажность воздуха и облачность

Среднегодовая сумма осадков в Екатеринбурге — около 537 мм. Влажность воздуха за год составляет около 71 %, от 57 % в мае до 79 % в декабре—январе.

    Большая часть атмосферных осадков выпадает летом, максимум их приходится на июль, а минимум — на март. В течение года среднее количество дней с осадками — около 230 (от 14 дней в мае до 24 дней в декабре). Самым дождливым месяцем был сентябрь 1987 года, когда выпало 229 мм осадков (при норме 55 мм). Самым засушливым месяцем был апрель 1904 года, когда в Екатеринбурге не наблюдалось осадков вообще.

Дудинка

Город Дудинка относится к районам Крайнего Севера

Климат Дудинки суровый субарктический. Среднегодовая температура составляет −9.4 °C. Зима долгая и суровая, морозы могут достигать −50 °C и более. Зимой оттепели исключены. Всего четыре месяца в Дудинке наблюдается положительная средняя температура. Лето короткое и прохладное, хотя в отдельные годы возможны температуры 30 °C и более.

• Глава 2

• Количественный анализ отклонения температуры воздуха от СА

• Характеристика исходных аэроклиматических данных:

Наименование аэрологического пункта: Екатеринбург

• Наименование аэрологического пункта: Дудинка

По исходным данным на бланке аэрологических диаграмм строим кривые распределения (кривые стратификации) средней, минимальной и максимальной температуры соответственно за теплый и холодный период года. Взаиморасположение кривых стратификации и кривой распределения температуры с высотой в СА дает возможность провести качественный анализ температурного режима. Если кривая стратификации расположена правее аналогичной кривой в СА, следовательно, воздух в реальной атмосфере теплее, чем в СА и наоборот.

Для определения количественных характеристик отклонений температуры реальной атмосферы от стандартной снимаем значение с кривых стратификации  средней, минимальной и максимальной температуры, а также температуры СА на высотах 1, 5, 10, 15 км. Используем эти данные для того, чтобы рассчитать ∆t: отклонения реальной температуры tф от стандартной tса на указанных высотах по формуле:

                                                                  ∆t = tф – tса

Таблица расчетов отклонения реальной температуры от температуры СА на определенных высотах.

Таблица 1.

Таблица 2.

Таблица 3.

Таблица 4.

Проанализировав данные нанесенные на аэрологическую диаграмму и данные полученные в таблицах 1-4 можно сделать выводы, что:

• В марте в Дудинке средняя температура ниже СА на 27ºС на высоте 1км. По мере возрастания высоты разница фактической температуры и СА уменьшается. На высоте 15км температура становиться на 12 ºС теплее СА.
• В сентябре в Дудинке средняя температура ниже СА на 8,5ºС на высоте 1км. По мере возрастания высоты разница фактической температуры и СА уменьшается. На высоте 15км температура становиться на 8,5 ºС теплее СА.
• В Екатеринбурге в марте температура на высоте 1км в среднем на 14,5 ºС ниже стандартной. Разница между фактической температурой и СА сокращается по мере набора высоты.
• В Екатеринбурге в сентябре практически совпадает со стандартной во всём диапазоне высот.
• В среднем, при полете по маршруту Екатеринбург-Дудинка в марте будет наблюдаться понижение температуры:
• от -3С ниже СА до -4,5С ниже СА на высоте 10км;

и повышение температуры:

• от +2,5С выше СА до +12С выше СА на высоте 15км;
• При полете по маршруту Екатеринбург в сентябре будет наблюдаться следующий характер температуры:
• от +3С выше СА до +1,5С выше СА на высоте 10км;
• от +6,5С выше СА до +8,5С выше СА на высоте 15км;

В данной главе произведём оценку влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельную допустимую высоту полета ВС, а также на предельно допустимую истинную скорость ВС.

Предельно допустимая высота полета самолета зависит от многих факторов, в т.ч. и от атмосферных условий. При полетах на высотах, близких к потолку, ухудшается устойчивость и управляемость самолетов. Полет на таких высотах выполняется с большим, чем обычно, углом атаки. В случае попадания самолета в область сильных восходящих потоков воздуха и положительных отклонений температуры от СА, возможен выход на закритический угол атаки, и как следствие  возможна потеря устойчивости, срыв воздушного потока, помпаж и остановка двигателей.

Правильная оценка и анализ фактической температуры необходим для обеспечения безопасности полета на высотах близких к практическому потолку.

В гражданской авиации для обеспечения безопасности полета устанавливается предельно допустимая высота полета Нп.д. Она на 1 – 2 км меньше практического потолка.

Изменение потолка (барометрической высоты полета) можно рассчитать по следующей приближенной формуле:

∆Нп.д.= - k*(tф-tca) = -k*∆tca

Где:

k – эмпирический коэффициент (для большинства реактивных самолетов равный приблизительно 50 м/1°∆t), показывающий, на сколько метров изменится потолок самолета, если стандартная температура воздуха изменится на 1˚С;

tф и tст - соответственно фактическая и стандартная температуры воздуха.

Для практического учета изменения потолка ВС и предельных высот полета необходима информация о фактическом состоянии атмосферы. Потолок ВС меняется аналогично изменению высот изобарических поверхностей. Барометрическую и абсолютную высоту полета можно определить с помощью аэрологической диаграммы, содержащей конкретные температуры зондирования атмосферы.

При графическом расчете на аэрологической диаграмме строим вспомогательную номограмму. Для этой цели из РЛЭ самолета Ил-62 выписываем значение предельно допустимой высоты полета в зависимости от полетного веса. По этим данным на кривой распределения температуры воздуха с высотой в СА отмечаем предельно допустимые высоты для каждого полетного веса.

После этого строим номограммы для каждого полетного веса, которые должны быть параллельны друг другу. Данные для построения номограмм заносим в таблицы 5-8 для пунктов вылета и назначения маршрута, и месяца соответственно.

На аэрологической диаграмме построены номограммы, которые наглядно показывают изменение потолка ВС за счет отклонения температуры от СА.

При полете по маршруту Екатеринбург-Дудинка в сентябре средняя температура будет выше СА (на +3С над Екатеринбургом). Данное повышение t относительно СА будет постепенно уменьшаться до +1,5С над Дудинкой. Это потребует уменьшить предельно допустимую высоту над Екатеринбургом на 150 метров, над Дудинкой на 75 метров. Невыполнение данного требования может привести к увеличению угла атаки, потере управляемости и как следствие сваливанию и попаданию самолета в штопор.

При полете по маршруту Екатеринбург-Дудинка в марте средняя температура над Екатеринбургом будет ниже СА на -3C. По мере приближения к Дудинке фактическая температура будет ниже СА на -4,5C. Это даёт возможность незначительно увеличить предельно допустимую высоту над Екатеринбургом на 150 метров. По мере подлета к Дудинке предельно допустимую высоту можно увеличить 225 метров.

Таблица 5

Таблица 6