Почему попутный ветер при заходе на посадку и посадке так опасен?

Дело не столько в том, что «пилоты обычно чувствуют себя очень некомфортно», сколько в том, что «пилоты признают, что это по своей сути менее безопасная ситуация», и пилоты (по крайней мере, те, с которыми вы хотите летать), как правило, несколько одержимы безопасностью.

Так почему попутный ветер при посадке "плохой"?
Попутный ветер в крейсерском полете хорош по той же причине: вы движетесь над землей на более высокой скорости.
Количество энергии, которой обладает самолет (и, следовательно, его посадочная дистанция) примерно пропорционально квадрату путевой скорости.

Давайте рассмотрим в качестве примера самолет, на котором я летаю ( Piper Cherokee ), потому что я знаю цифры:
если я лечу по книге, то, когда колеса моего самолета коснутся земли, моя указанная скорость полета должна быть около 45 узлов.

• Без ветра
  Если нет ветра, моя путевая скорость и моя приборная воздушная скорость будут примерно одинаковыми - моим тормозам придется замедлить меня с 45 узлов до остановки, прежде чем я выбегу за пределы взлетно-посадочной полосы.
  Тормоза на Cherokee не тормоза Porsche (это крошечные штучки), но они справляются со своей задачей, и при идеальной посадке я бы остановился на высоте 600 футов.

• Встречный ветер со скоростью 15 узлов
  Встречный ветер со скоростью 15 узлов снижает мою путевую скорость до 30 узлов — при 2/3 скорости я могу остановиться намного раньше с тем же тормозным усилием, что означает меньший износ тормозов и больший запас прочности оставшейся взлетно-посадочной полосы.
  При идеальной посадке в таких условиях я бы остановился примерно через 270 футов.

• Попутный ветер со скоростью 15 узлов
  Попутный ветер со скоростью 15 узлов увеличивает мою скорость до 60 узлов. Крошечные тормоза на Cherokee МОГУТ остановить меня, но на это у них уйдет гораздо больше времени: идеальная посадка займет более 1000 футов, чтобы остановиться (почти в два раза больше, чем «обычный» разбег при безветренной посадке).

Вышеупомянутое важное соображение - это посадочное расстояние - как вы отметили в своем вопросе, вы можете решить это с помощью более длинной взлетно-посадочной полосы (больше тротуара означает больше места для остановки), но есть и другие опасности при посадках с попутным ветром , в основном в том, что приземления не всегда иду по плану .
Чем медленнее ваша скорость при приземлении, тем меньше энергии вам придется потратить, если что-то пойдет не так.

Рассмотрим три приземления, которые я описал выше, но давайте добавим к этому еще одну проблему: одно из моих колес лопнуло прямо при приземлении, и самолет слетел с взлетно-посадочной полосы в кювет.
При встречном ветре со скоростью 15 узлов (скорость относительно земли 30 узлов) рассеивается гораздо меньше энергии, чем при попутном ветре со скоростью 15 узлов (скорость относительно земли 60 узлов) — это примерно такая же разница, когда ваш автомобиль разбивается при движении по школьной зоне, а не при превышении скорости на шоссе.

К счастью, очень легко избежать посадки при попутном ветре - большинство взлетно-посадочных полос являются двунаправленными (Аспен, который вы упомянули в своем вопросе, является заметным исключением из-за географии).

УВД (или на неконтролируемых полях сами пилоты) «развернут аэропорт» после достижения определенного предела попутного ветра. Когда именно это произойдет, зависит от аэропорта и состава трафика (на моем домашнем поле, в основном с небольшими поршневыми самолетами, служба УВД обычно переключает взлетно-посадочную полосу, когда попутная составляющая ветра превышает 5 узлов — в аэропорту Джона Кеннеди они могут посадить реактивный самолет со скоростью 10 узлов). попутный ветер, а не испортить прибытие).
Конечно, ничто не говорит о том, что пилот должен согласиться на посадку при попутном ветре: если пилота не устраивают условия, он может запросить выровненную взлетно-посадочную полосу, чтобы ветер был более благоприятным. (Есть довольно известный случай с пилотом авиалинии в Кеннеди Кеннеди , который в конце концов решил объявить чрезвычайную ситуацию, чтобы обеспечить посадку на подходящей взлетно-посадочной полосе).

Основной проблемой является увеличение посадочной дистанции из-за увеличения скорости относительно земли . Посадочный и тормозной пути увеличиваются более чем линейно с увеличением скорости на каждом узле. Учитывая другую динамику приземляющегося самолета, это может стать той соломинкой, которая сломает хребет верблюду.

Идеальный шторм

Правдивая история. С-141 на заходе с попутным ветром - сам по себе не так уж и плох. Добавьте взлетно-посадочную полосу длиной 7000 футов и указанную скорость полета немного выше.

1. Самолет так сказать не хотел садиться из-за возросшей подъемной силы из-за превышения приборной скорости . Также к скорости приближения добавляется любой порыв (дифференциал). Другими словами, самолет не мог занять посадочное положение из-за избыточной подъемной силы.
2. Полет над землей еще быстрее из-за 1, выше и увеличения путевой скорости, вызванного попутным ветром .
3. Пилот понимает, что слишком много парит в воздухе, и нажимает вниз, чтобы приземлиться.
4. Носовое колесо касается земли, но не сети! Пилоты этого не понимают.
5. Пилот нажимает на тормоза и ничего не происходит, сеть еще в воздухе и все. Начинается паника.
6. Конец взлетно-посадочной полосы приближается, и пилот агрессивно нажимает на тормоза.
7. Сеть приземляется, и шины немедленно начинают лопаться из-за заблокированных тормозов.
8. Самолет отклоняется от центральной линии из-за лопнувших шин с одной стороны.
9. Пилот изо всех сил пытается сохранить управление, когда самолет приближается к концу взлетно-посадочной полосы.
10. Все еще слишком быстро для безопасного руления, пилот пытается развернуть самолет на последнюю рулежную полосу перед концом взлетно-посадочной полосы.
11. Нос самолета поворачивает, но инерция, превышение скорости, сопротивление из-за лопнувших шин, дифференциальное торможение - теперь самолет скользит вбок.
12. Самолет останавливается сразу за концом взлетно-посадочной полосы под углом 90 градусов.
13. Самолет загорается. То, что это на стороне лопнувших шин и волочащейся стойки, неудивительно.
14. Все выходят благополучно.
15. НОТАМ предупредил самолет, чтобы он остерегался сгоревшего корпуса в конце взлетно-посадочной полосы. Соответственно отрегулируйте данные взлета и посадки.

И самое худшее во всем этом?

1. Это должен был быть "финальный полет" командира самолета - его последняя (с несколькими остановками) миссия перед уходом из ВВС. Так и было, только больше.

Чтобы частично ответить на вопрос о том, как иногда смягчается попутный ветер, в эксплуатационных спецификациях авиаперевозчика обычно указывается, какая часть попутного ветра разрешена для их полетов. Два авианосца 747, на которых я летал, допускали максимальный попутный ветер 10 узлов.

Вопрос о том, должен ли капитан выбрать посадку при максимальном попутном ветре, может быть сложным решением. Например, взлетно-посадочная полоса 02 в Нади, Фиджи, составляет около 9000 футов, что делает ее немного короткой полевой операцией для посадки Боинга-747 с максимальным или близким к максимальному посадочному весу, что является обычным явлением для грузовых судов. В случае, о котором я думаю, мы были глубоко внутри внешнего маркера, когда башня сообщила нам, что ветер изменился и что теперь попутный ветер 10 узлов.

Я решил приземлиться и вот почему:

• Обойти значило бы и дальше впутываться в грозы вокруг поля.
• Не было никакой гарантии, что при заходе с противоположного конца ветер снова не поменяется и мы снова приземлимся с попутным ветром.
• Приземляясь там много раз, я знал, что наше место на рампе находится очень близко к концу взлетно-посадочной полосы, времени на руление будет меньше минуты.
• Я знал, что люди из наземной службы Нади привыкли использовать хаффер на горячих грузовых тормозах.
• Я сказал бортинженеру позвонить в наземную службу и сказать им, что у нас будут очень горячие тормоза.

Шины 747 имеют шины с давлением 225 фунтов на квадратный дюйм, заполненные азотом, и каждая шина имеет тепловую пробку, которая сгорает раньше, чем шина. В QRH по обращению с горячими тормозами включены инструкции, предупреждающие наземную бригаду, чтобы они не стояли сбоку от шин, но люди из Нади прекрасно знали об этом.

Все датчики температуры тормозов загорелись красным. Я вышел из самолета как можно быстрее, чтобы взглянуть. У них уже был хрип с каждой стороны самолета, дующий на тормоза.

Как подчеркивали другие, вопрос в том, с какой скоростью вы приземляетесь. Вы можете подумать, что плюс/минус несколько узлов не имеют большого значения, но:

• ваша кинетическая энергия квадратична по скорости: E = 1/2 mv^2.
• если тормозное ускорение постоянно, посадочная дистанция квадратична по скорости: s = v^2/2a

Итак, чтобы адаптировать пример voretaq7, если ваша скорость захода на посадку составляет 45 узлов, при встречном ветре 15 узлов вы приземляетесь со скоростью 30 узлов, а при попутном ветре вы приземляетесь со скоростью 60 узлов - теперь вы приземляетесь с в четыре раза большей энергией , необходимой для рассеивания . , и для остановки ему требуется в четыре раза больше взлетно -посадочной полосы (что, к счастью, хорошо согласуется с его цифрами POH).

Теперь, наконец, еще один пример:

Предположим, что взлетно-посадочная полоса такова, что при отсутствии ветра вы можете приземлиться со скоростью захода на посадку v и просто остановиться до конца.

При (мягком) встречном ветре в 10% от вашей воздушной скорости вы приземляетесь с 0,9v, таким образом, теперь вы используете только 81% доступной взлетно-посадочной полосы и получили приличный буфер.

Принимая во внимание, что если у вас попутный ветер 10%, вы приземляетесь с 1,1v. Таким образом, ваш требуемый тормозной путь теперь в 1,21 раза превышает доступную взлетно-посадочную полосу. Когда вы доберетесь до конца сейчас, вам понадобится 21% дополнительной длины взлетно-посадочной полосы, чтобы остановиться. Теперь это становится немного сложнее, но не стесняйтесь делать математику, это означает, что вы врезаетесь в стену в конце почти с половиной вашей скорости подхода, все еще имея около 21% вашей (1v) энергии приземления, оставшейся для рассеивания.

Итак, что бы вы предпочли: 20-процентный буфер оставшейся полосы (при встречном ветре) или достижение конца взлетно-посадочной полосы на более чем 40% посадочной скорости (при попутном ветре)? :-)

1. потому что путевая скорость будет больше, чем ваша воздушная скорость, чего вы не хотите во время посадки (или взлета): вам нужна по крайней мере определенная воздушная скорость, чтобы иметь достаточную подъемную силу, а попутный ветер сделает вас слишком быстрым относительно земли, что сделает вашу посадку расстояние намного больше, чем на самом деле необходимо
2. это зависит от того, насколько «дополнительно долго» и насколько «более высокая путевая скорость», производитель самолетов включит таблицы в Справочник по эксплуатации пилотов, вам придется свериться с ними, чтобы проверить, безопасно это или нет.
3. да, действительно переключается.

Просто дополнительный аспект, приправленный человеческим фактором:

Ваша скорость относительно взлетно-посадочной полосы больше, чем обычно. Если вы начнете корректировать относительную скорость по обычному (встречному ветру) визуальному ориентиру, это вполне может привести к ситуации сваливания, что никогда не бывает хорошо вблизи земли.

При действительно хорошем встречном ветре и небольшом размере самолета (Cessna 150) вы можете снизить скорость до рыси и просто поставить ее на землю. Сделали это в PDK в Атланте в марте.

Не делайте этого с пассажирами. Безопасность — одна из причин. Не пугать их — это другое.

Дополнительная проблема заключается в том, что когда вы спускаетесь через градиент ветра — в более медленно движущийся воздух у земли — с попутным ветром, самолет будет реагировать так же, как если бы он испытывал усиливающийся встречный ветер — он действительно хотел бы парить. . Скорость погружения уменьшится.

Затем, когда пилот осознает свою ошибку и добавляет мощность для ухода на второй круг, самолету снова приходится подниматься вверх по градиенту ветра. Теперь эффект тот же, что и при ослаблении встречного ветра — скорость набора высоты паршивая.

Использование такого рода эффектов и есть суть «динамического парения», практикуемого главным образом альбатросами (птицами, а не бипланами времен Первой мировой войны).

Одним из побочных эффектов дополнительной «плавучести» при посадке с попутным ветром из-за градиента ветра является то, что фактическое приземление имеет тенденцию быть действительно «смазанным» даже при далеко не совершенной технике со стороны пилота. Если вы не хотите рисковать жизнью и здоровьем, исследуя этот эффект на полноразмерном самолете, вы можете сделать это с радиоуправляемой моделью - сделать сокращенную схему посадки со "шпилькой" после каждого разворота на взлетную полосу. взлет, так что вы можете чередовать посадки против ветра и против ветра. Вы можете быть удивлены тем, что приземление с подветренной стороны всегда более плавное, чем с наветренной стороны.

Один из плохих сценариев — это когда вы взлетаете (возможно, после приземления по схеме «касание и движение») при почти прямом боковом ветре и случайно позволяете курсу повернуться к подветренному краю взлетно-посадочной полосы. Теперь ваша скорость выше, чем обычно, И градиент ветра работает против вас, когда вы пытаетесь выбраться наружу. Шансы попасть во что-нибудь намного, намного выше, чем если бы вы повернули в противоположном направлении, против ветра. И если вы ДЕЙСТВИТЕЛЬНО во что-то врежетесь, вы ударите по этому предмету с гораздо большей кинетической энергией, чем если бы вы повернули против ветра.

Пилоты легких, медленно летящих самолетов должны иметь большую дополнительную воздушную скорость для закругления и выравнивания при посадке против ветра при наличии сильного градиента ветра. В течение последних десяти футов или около того снижения воздушная скорость имеет тенденцию к нулю, что не очень хорошо, если траектория полета по-прежнему направлена ​​круто вниз.