Почему встречный ветер уменьшает скорость и дистанцию ​​взлета?

Вы правы, что встречный ветер уменьшит разбег (взлетную дистанцию). Что касается взлетной скорости, то воздушная скорость останется прежней, но путевая скорость уменьшится.

Проще говоря, самолет поворачивается для взлета, когда создает достаточную подъемную силу (не считая других соображений). Это зависит от воздушной скорости , поскольку создаваемая подъемная сила пропорциональна квадрату воздушной скорости (при условии, что другие факторы, такие как площадь крыла и коэффициент подъемной силы, остаются постоянными) на высоте плотности. В результате важна скорость полета, а не скорость относительно земли.

Если у вас есть встречный ветер, эффективная путевая скорость уменьшается на ту же величину, что приводит к уменьшению взлетной дистанции. Влияние ветра на посадочную дистанцию ​​аналогично взлетной дистанции. Вы можете увидеть это на следующем рисунке.

Изображение с сайта avstop.com

Как видно, наличие ветра может оказать существенное влияние на требуемые дистанции взлета (обратите внимание, что скорость полета остается неизменной во всех случаях). В связи с этим направление господствующих ветров может оказывать существенное влияние на определение курсов ВПП. Из влияний на планировку аэропорта :

Погодные условия местности, особенно преобладающие ветры, являются основным фактором при определении направления взлетно-посадочной полосы. Преобладающие ветры определяются как направление, с которого ветры дуют чаще всего. Помните, что самолеты взлетают и садятся против ветра. Допустим, что в данном аэропорту преобладающие ветры дуют с запада 65 % года, при этом 30 % года дует ветер с востока, а остальные 5 % дуют с северо-запада. Тогда было бы лучше ориентировать взлетно-посадочную полосу W (27) и E (9). Это означало бы, что примерно 95% самолетов в году будут садиться и взлетать против ветра.

Приборная скорость взлета, отображаемая на приборе ASI в кабине, останется неизменной независимо от ветра. Однако на путевую скорость, необходимую для взлета, сильно влияют ветер и условия окружающей среды.

На очень упрощенном уровне полезно представить указанную воздушную скорость как скорость воздуха над крыльями. Следовательно, если самолет неподвижно стоит лицом к ветру силой 20 узлов, скорость воздуха над крыльями — указанная воздушная скорость — составляет 20 узлов, а путевая скорость (скорость относительно земли) равна 0.

Таким образом, если самолет должен вращаться с указанной воздушной скоростью 120 узлов, при встречном ветре в 20 узлов самолету нужно только разогнаться до 100 узлов относительно путевой скорости, и, таким образом, требуется меньшая взлетная дистанция. Но АСИ все равно будет показывать 120 узлов на скорости вращения.

Да, расстояние будет меньше в обоих случаях, потому что время, необходимое для достижения взлетной скорости, уменьшается, потому что уменьшается необходимая путевая скорость (минус время, необходимое для еще 20 узлов в вашем случае). По той же причине сокращается и посадка — для полной остановки требуется меньше времени, потому что путевая скорость ниже воздушной (также за вычетом времени, необходимого для сбривания этих 20 узлов). Это основная причина, по которой взлетно-посадочные полосы строят по преобладающим направлениям ветра, а авианосцы при выполнении полетов парят против ветра.