Какие проблемы, связанные с экстремальной жарой (115°F, плюс 46°C), могут помешать взлету или посадке?

Короткий ответ

Очень высокие температуры ограничивают количество полезной нагрузки и/или топлива, которое вы можете загрузить в самолет.

Двигатели

Чтобы помочь вам визуализировать это, в горячем воздухе молекулы воздуха более энергичны, что означает, что двигателю будет трудно сжимать горячий воздух по сравнению с холодным воздухом. Потеря тяги.

Крылья

Горячий воздух с молекулами, расположенными дальше друг от друга, имеет меньшую плотность, что снижает подъемную силу крыльев.

Горячий и высокий

В Вегасе не только жарко, но и высоко, а значит, давление воздуха уже меньше, чем на уровне моря.

У каждого самолета есть свои рабочие графики, и в каждом полете диспетчер полетов и экипаж следят за тем, чтобы погода, высота над уровнем моря и т. д. позволяли безопасно взлетать и набирать высоту.

Плоскость настраивается для таких изменяющихся элементов. Например, используя более высокую настройку тяги или большее количество закрылков для увеличения подъемной силы.

Если у вас очень тяжелый самолет, жаркая и высокая обстановка и короткая взлетно-посадочная полоса, тогда все становится очень маргинальным…

Двигатель вне

— не только на разбеге, но и в случае отказа двигателя при взлете, т. е. потери двигателя. Самолет еще должен быть в состоянии подняться.

Вот почему в таких местах, как Эфиопия, Южная Африка, Австралия и т. д., авиакомпании предпочитали ^{четырехреактивные} самолеты двухреактивным самолетам. Иметь больший запас прочности при горячих и/или высотных работах, т.е. иметь возможность перевозить более тяжелые грузы.

¹ _{Когда трех/четырехдвигательные двигатели обычно предлагались вместе с двухдвигательными двигателями ETOPS того же класса.}

Пример воздействия

^{(Карта создана с помощью Great Circle Mapper )}

Грузовой самолет MD-11, вылетающий из Эфиопии по пути в Европу, не может взлететь полностью заправленным и вынужден делать остановку в Каире для дозаправки. Обратите внимание, что если бы Эфиопия находилась на уровне моря или ниже, прямой рейс был бы возможен.

Посадка

Для посадки в жарком и/или высоком аэропорту посадочная скорость будет выше, поэтому важна длина взлетно-посадочной полосы, доступная для посадки. Опять же, для этого есть таблицы производительности.

Будьте уверены, эти вещи проверены и перепроверены. И никто не может вмешиваться в сообщения о погоде, потому что это очень важно для безопасности полетов.

Кроме того, в самолетах есть собственные датчики температуры. Новые самолеты могут даже предупредить экипаж, если данных о полной массе, конфигурации, длине взлетно-посадочной полосы, температуре и высоте недостаточно .

Летно-технические характеристики — многогранная тема. Поскольку сейчас так жарко, что операция запрещена, на ум приходит пара вещей.

Показатели летно-технических характеристик самолета предоставляются производителем самолета, как правило, в виде таблиц до определенной температуры. Поскольку операторы должны использовать эти таблицы для определения способности самолета безопасно взлетать, если температура выше максимальной температуры в таблице, то для этого нет доступных проверенных данных, и законная работа будет остановлена. Я только что проверил данные о производительности 747-200 с двигателями P&W JT9D-7Q, и таблицы показывают максимальную температуру 123 °F (50,5 °C).

Еще одним фактором является максимальная температура топлива. Для самолетов 747-100/200 эта температура была 54 °C, насколько я помню, около 129 °F.

Теперь я не могу говорить о сегодняшней рабочей среде, так как я вышел на пенсию в 1999 году, но в 1990-х годах обман или игнорирование температурных требований было обычным явлением в некоторых странах третьего мира. Например, если бы мы находились в странах вокруг южной оконечности Аравийского залива (Иран называл его Персидским заливом) летом, а самолет был заправлен и провел день или два на солнце с полуденными температурами в тени 120 ° F (49 ° C) или более, вы знали, что температура топлива может быть немного выше 54 ° C, но никто никогда не проверял это. Что вы сделали, так это учли эту возможность в своем планировании. Вы можете, например, выбрать полный отбор мощности, а не уменьшенный отбор мощности, который вы могли бы использовать в противном случае.

Я лично никогда не знал о каких-либо неверных отчетах о температуре в США, но в 1980-х годах, когда я летал на Metroliners для пассажиров пригородной зоны, был один аэропорт, который, как само собой разумеющееся, обычно не сообщал о видимости ниже, чем допустимая. минимум, необходимый для начала захода на посадку, когда должен был прибыть пригородный рейс. Как только вы сообщили о приближающемся внешнем маркере (в то время не было радиолокационной среды), они сказали вам, какова фактическая RVR. Поскольку вы находились внутри внешнего маркера, было законно продолжать подход, и мы всегда так и делали, и всегда попадали внутрь. Это радовало всех: авиакомпанию, вышку и местную торговую палату.

Если температура достаточно высокая, взлетно-посадочная полоса может деформироваться . Асфальт расширяется при нагревании и, в конце концов, расширяется настолько, что начинает складываться. Это привело к закрытию взлетно-посадочных полос (в США и других странах), но, похоже, не существует конкретных правил, кажется, что это решается проверками взлетно-посадочных полос и закрытием взлетно-посадочных полос всякий раз, когда обнаруживается проблема.

Шины...

... по крайней мере, так оно и было начато. Мой дедушка был пилотом еще в 30-х годах, и ему довелось видеть, как развиваются все технологии. Продувание шин было большой проблемой для больших самолетов, от бомбардировщиков времен Второй мировой войны до авиалайнеров 70-х годов. Раньше довольно часто видел настоящие лопнувшие шины в конце взлетно-посадочной полосы. Когда я был ребенком, в конце 70-х, такси на Лав Филд в Далласе, штат Техас, попало под обломок лопнувшей шины в июне, когда температура уже превышала 100F.

По сравнению с шинами наземных транспортных средств, авиационные шины имеют относительно тонкие стенки и напоминают воздушные шары, потому что

• они имеют дело с большим изменением давления
• они должны поглощать удар
• они должны катиться со скоростью, которая в наземном транспортном средстве квалифицировала бы их как гоночный автомобиль, который выделяет много тепла.
• им нужны большие пятна контакта, но все же нужно сохранить вес

Однако шины, похожие на баллоны, более чувствительны к расширению из-за нагревания. При температуре 115°F (43°C) шины взлетающих самолетов на летном поле уже будут близки к пределу своих характеристик расширения. В приземляющихся самолетах шины перегреются от нуля до почти перегрева еще до того, как шины коснутся взлетно-посадочной полосы.

Я думаю, что у военных транспортных средств есть какая-то система охлаждения, позволяющая работать в любых погодных условиях. Я видел, как варианты С-130 приземлялись в жаркую погоду, а затем что-то похожее на выхлоп огнетушителя выходит из отверстия в задней части колеса в сборе, т.е. не горит резина. Вероятно, это какая-то технология, вроде азотных топливных баков под давлением, позволяющая приземляться в любую погоду, но слишком дорогая для гражданских самолетов. Но я никогда не смотрел на это, так что я могу ошибаться.

В такие жаркие дни количество взлетов и посадок ограничивает не оператор аэропорта, а производитель самолета. Все самолеты, сертифицированные по Части 25, требуют данных о характеристиках для всех весов, высот и температур, в которых они работают. Скорее всего, производитель самолетов решил ограничить взлеты и посадки в такие жаркие дни, потому что они решили не публиковать соответствующие данные.

§25.105(a) Взлетная скорость, предписанная §25.107, дистанция прерванного взлета, предписанная §25.109, траектория взлета, предписанная §25.111, взлетная дистанция и разбег, предписанные §25.113, и чистая траектория взлета, предписанная §25.113. §25.115, должны быть определены в выбранной конфигурации для взлета при каждом весе, высоте и температуре окружающей среды в пределах эксплуатационных ограничений, выбранных заявителем —

Это из-за плотности воздуха. Плотность воздуха непостоянна и меняется в зависимости от высоты над уровнем моря и температуры воздуха.

… куда$A$площадь крыла,$V$это скорость и$\rho$это плотность воздуха. Если воздух недостаточно плотный, самолет не сможет взлететь, если он не сможет создать достаточную подъемную силу в конце разбега или ему придется приземляться на слишком высокой скорости, чтобы не свалиться. .

Высота по плотности – это высота относительно стандартных атмосферных условий (ISA), при которой плотность воздуха была бы равна указанной плотности воздуха в месте наблюдения. Другими словами, высота по плотности — это плотность воздуха, заданная как высота над средним уровнем моря. «Высота по плотности» также может рассматриваться как барометрическая высота с поправкой на нестандартную температуру.

И повышение температуры, и понижение атмосферного давления, и, в гораздо меньшей степени, повышение влажности вызовут увеличение высоты по плотности. В жарких и влажных условиях высота плотности в определенном месте может быть значительно выше истинной высоты.

В авиации высота по плотности используется для оценки аэродинамических характеристик самолета при определенных погодных условиях. Подъемная сила, создаваемая аэродинамическими профилями самолета, и соотношение между указанной и истинной воздушной скоростью также зависят от изменений плотности воздуха. Кроме того, мощность двигателя самолета зависит от плотности и состава воздуха.

Характеристики самолета напрямую зависят от окружающих атмосферных условий. В частности, подъемная сила крыльев (или винтов), мощность двигателя и тяга в случае реактивных двигателей пропорциональны плотности воздуха. Плотный, холодный воздух создает гораздо большую подъемную силу для данной истинной воздушной скорости, чем горячий, разреженный воздух, и двигатели производят больше мощности в более плотном воздухе и/или тяге в более плотном воздухе, чем в более разреженном.

Плотность воздуха зависит как от атмосферного давления, так и от температуры с использованием закона идеального газа.

р = drТ

d = p/(rT)

где p — давление окружающего воздуха, d — плотность воздуха, а T — температура окружающего воздуха. r - постоянная идеального газа.

Таким образом, плотность прямо пропорциональна температуре воздуха и обратно пропорциональна температуре.

В авиации давление является фактором как высоты поля, так и окружающего атмосферного давления в этом районе. Чем выше вы поднимаетесь над уровнем моря, тем менее плотным становится воздух при любой заданной температуре.

Что все это означает для пилота, так это то, что, поскольку плотность воздуха влияет как на подъемную силу, так и на тягу, летно-технические характеристики самолета будут гораздо более вялыми в жаркий день. Это усугубляется высотой поля и высотой полета, а также отклонением давления от стандартных атмосферных условий.

Эти «жаркие и высокие» условия могут быть чрезвычайно опасными, и многие хорошие пилоты погибли, потому что они не учитывали это при расчетах характеристик, связанных с длиной взлетно-посадочной полосы, необходимой для взлета и градиента набора высоты для преодоления препятствий. Длина взлетно-посадочной полосы, необходимой для разгона до V _r и преодоления препятствия, может быть на 200–300 % больше, чем требуется для взлета с уровня моря, а максимальная скорость набора высоты на V _y в жаркий день может быть вдвое меньше, чем в холодный день. операции на уровне моря. Это особенно опасно для полетов в кустарнике и операций над гористой местностью.

Ниже приведена ссылка на видео легкого самолета Stinson 108 , вылетающего с травяной полосы недалеко от Стэнли, штат Айдахо, с высоты поля более 6000 футов в летний день под углом 85°. Самолет также был загружен четырьмя людьми с превышением полной массы. ВНИМАНИЕ: графическое содержимое; если вас расстраивают авиакатастрофы, не смотрите.

Хорошая новость заключается в том, что всем на борту повезло, и они избежали аварии; большинству людей, вовлеченных в такого рода чрезвычайную ситуацию, не так повезло.

Данные о летно-технических характеристиках воздушных судов публикуются изготовителем в требуемом руководстве по эксплуатации пилота (POH), и расчеты характеристик должны выполняться до выполнения всех полетов. Окружающие атмосферные условия доступны пилоту либо в форме передач ATIS/AWOS/ASOS, либо с помощью портативного оборудования для мониторинга погоды. Трансляции ATIS упрощают этот процесс, передавая высоту плотности поля, которая эквивалентна высоте поля, если бы окружающий воздух имел стандартную температуру и давление 15 ° по Цельсию и 29,92 дюйма ртутного столба.

Я не могу говорить о правилах эксплуатации McCarran International (LAS/KLAS) , но я подозреваю, что они не допускают работы при температуре выше 40°C как потому, что взлетно-посадочных полос там будет недостаточно для запуска и подъема тяжелых транспортов в таких условиях, так и в целом производители самолетов не указывают рабочие характеристики для температур выше 45°C / 110°F.