Когда срабатывает сигнализация о превышении скорости в самолете?

Превышение скорости срабатывает, когда либо указанная воздушная скорость превышает этот предел, либо скорость Маха превышает предел Маха. По крайней мере, так это работало на самолетах 747-100/200.

Цифра в 350 узлов для максимальной рабочей воздушной скорости кажется мне разумной, пока вы находитесь на низком уровне. Насколько я помню, это была максимальная эксплуатационная УКАЗАННАЯ скорость полета для самолетов 747-100/200. Помните, однако, что указанная воздушная скорость уменьшается с плотностью воздуха. Боинг-747, летящий на высоте более 30 000 футов со скоростью около 550 узлов, ИСТИННАЯ скорость полета будет составлять менее 300 узлов. Однако эта крейсерская истинная скорость полета в 550 узлов или около того будет составлять около 0,86 Маха. Максимальное число Маха для 747 составляло 0,92.

Если бы вы находились, скажем, на высоте 15 000 футов и разгонялись до 350 узлов, число Маха было бы намного меньше 0,86.

Поднимите свой сим до 35 000 и посмотрите, что вы получите.

Сигнал превышения скорости на серии CRJ 200 будет звучать «при» расчетной предельной скорости, которая составляет либо VMO, либо MMO (в зависимости от высоты) в соответствии с документацией, доступной на smartcockpit.com . Точно так же Cessna Citation X ограничена «в» VMO или MMO. Вы можете найти эти цифры в других ответах.

Следует помнить о разнице между истинной воздушной скоростью и указанной воздушной скоростью/откалиброванной воздушной скоростью . При постоянной указанной воздушной скорости истинная воздушная скорость (скорость, с которой вы физически перемещаетесь по воздуху) будет выше на больших высотах и ​​при более высоких температурах. Однако ограничения скорости являются аэродинамическими числами и задаются как указанные числа воздушной скорости , потому что, несмотря на изменения высоты и давления, пределы остаются при одной и той же указанной воздушной скорости. Следовательно, если VMO составляет 350 узлов, вы можете двигаться быстрее, чем 350 узлов истинной воздушной скорости , но только на достаточно большой высоте, где указанная вами воздушная скоростьвсе еще ниже 350 узлов. Например, на высоте 20 000 футов над уровнем моря я могу развивать скорость 450 узлов. истинная скорость полета, не превышающая указанную скорость 350 узлов.

VMO используется вместо MMO, когда VMO ниже. Когда самолет находится на достаточно малой высоте, для ограничения используется постоянная IAS, а на больших высотах расчет выполняется в числах Маха, как показано на диаграмме ниже. Обратите внимание, что на горизонтальной оси указана скорость полета в узлах, а не число Маха или истинная скорость полета.

Образец диаграммы VMO и MMO из «Отслеживание траектории самолета с помощью нелинейной пространственной инверсии» на сайте Research Gate .

Теперь я говорю «на VMO» в кавычках, потому что часто расчетная предельная скорость немного смещается выше VMO/MMO, так что вы можете летать точно на VMO/MMO без срабатывания сигнализации. (См. эту статью Aviation Today для примеров от Airbus). Также иногда есть логика для обнаружения и предупреждения о неизбежных событиях превышения скорости. При быстром ускорении эти предупреждения сработают чуть раньше обычного сигнала VMO/MMO. Cessna Citation X имеет аналогичное поведение, но, похоже, это не влияет на звуковой сигнал, предупреждающий о превышении скорости: «Когда вектор тренда воздушной скорости превышает VMO на один узел, скользящие цифры становятся желтыми, если не требуется красная индикация».

Многие самолеты также имеют аналогичную скорость, когда активируется функция защиты от превышения скорости в системе управления полетом (аналогично режимам защиты от снижения скорости, предотвращающим сваливание), но я не смог найти ничего, что бы упоминало такую ​​функцию для серии CRJ 200. Есть предупреждение о том, что некоторые режимы могут заставить CRJ 200 превысить VMO/MMO при неправильном использовании, поэтому я не думаю, что он использует VMO/MMO для ограничения команд управления полетом. Система управления полетом Cessna Citation X не ведет себя так, как CRJ 200, и будет ограничивать команды «VMO / MMO» в соответствии с руководством для Citation X Model 750 на smartcockpit.com. Таким образом, Citation X имеет функцию защиты от скорости. , но, согласно документации, я могу найти, что это также активируется «в VMO / MMO».

Обратите внимание, что для обоих самолетов эта скорость динамически рассчитывается авионикой в ​​зависимости от конфигурации (выпуск закрылков и опускание шасси уменьшают VMO). Например, Cessna Citation X имеет следующие скорости VMO, указанные для модели 750:

╔═════════════╦═════════════╗
║   Config    ║ Speed Limit ║
╠═════════════╬═════════════╣
║ Flaps 5°    ║ 250 Knots   ║
║ Flaps 15°   ║ 210 Knots   ║
║ Flaps > 15° ║ 180 Knots   ║
║ Gear Down   ║ 210 Knots   ║
╚═════════════╩═════════════╝

Я не могу найти для них V _NE , но в сообщении на Airliners.net указан V _MO , который является самым быстрым, на котором вы должны летать в круизе, для CRJ200 как:

• 0 - 8000 футов 330 узлов

• 8000 футов - FL255 335 узлов

• FL255 - FL280 M0.80

• FL280 - FL316 315 узлов

• FL316 - FL410 M0,85

В этой статье AOPA указано, что V _MO Citation X составляет 0,92 Маха или 547 кт. Соответствующая IAS будет зависеть от высоты над уровнем моря и температуры. Из той же статьи в обновленной версии под названием Citation X+ скорости указаны чуть выше:

• V _MO (максимальная рабочая скорость) на уровне моря до 8000 футов | 270 километров

• V _MO (максимальная рабочая скорость) на высоте от 8 000 футов до 30 650 футов | 350 километров

• M _MO (макс. число Маха) | 0,935 М*

* При 30 650 0,935M будет 549 KTAS.

Я хотел бы добавить небольшое объяснение того, почему правила для$V_{MO}$такие сложные:

Есть три различных явления, которые ограничивают максимальную скорость самолета:

1. Прямые пики и минимумы давления, которые нагружают конструкцию. Они пропорциональны динамическому давлению, которое измеряется как указанная воздушная скорость (ну, эквивалентная воздушная скорость ). При определенной указанной скорости давление будет больше, чем было рассчитано на конструкцию, и вы рискуете повредиться, поэтому существует максимальная рабочая скорость,$V_{MO}$.

   Указанная воздушная скорость пропорциональна плотности воздуха и квадрату скорости. На уровне моря она численно равна истинной воздушной скорости, но на высоких крейсерских эшелонах вы можете получить 460 истинных узлов, скажем, при показанных 270 узлах и 0,80 Маха (фактические значения зависят от высоты, давления и температуры на день).

2. Каждая структура в той или иной степени подвижна и имеет резонансную частоту. Турбулентность вокруг конструкции создает колебания давления с собственной частотой, и эта частота уменьшается со скоростью. На некоторой скорости частота будет соответствовать резонансной частоте конструкции, что вызовет аэроупругий флаттер .

   Поскольку частоты зависят от истинной воздушной скорости, для нее также существует максимум. Но поскольку приборы в самолетах показывают только указанную воздушную скорость, вместо этого есть таблица или график, показывающий уменьшение скорости.$V_{MO}$с высотой.

   В современных самолетах таблица встроена в систему управления полетом, поэтому$V_{MO}$текущая высота отображается на индикаторе воздушной скорости, а при ее превышении звучит сигнал тревоги.

3. Когда обтекание крыла превышает скорость звука, поле давления изменяется, смещая центр подъемной силы назад, что вызывает ярко выраженный момент тангажа. Самолет, не предназначенный для сверхзвукового полета, может не иметь достаточной мощности руля высоты, чтобы компенсировать это, что может привести к потере управления.

   Это зависит от числа Маха (отношение истинной воздушной скорости к скорости звука). Поскольку скорость звука зависит только от температуры, для самолетов, летающих в трансзвуковом режиме,$M_{MO}$обычно выбирается так, чтобы он покрывал и это, и флаттер при температурах, которые можно ожидать на крейсерских высотах, что немного упрощает логику — у вас есть только$V_{MO}$и$M_{MO}$и до некоторой высоты вы достигаете$V_{MO}$сначала и выше этого вы достигаете$M_{MO}$первый.

Кроме того, обычно имеется$V_{MO}$/$M_{MO}$, максимальная рабочая скорость и чуть выше$V_{NE}$/$M_{NE}$, никогда не превышайте скорость. В основном это касается запаса прочности. Максимальная рабочая скорость - это то, чего вы должны придерживаться. Если вы достигаете скорости «никогда не превышайте», ваши запасы прочности становятся очень тонкими.