Я читал один из документов, связанных по этому вопросу , в частности, я читал тематическое исследование номер 8 этого конкретного документа .
В заключении автор отмечает, что расчеты летных характеристик самолета были перепутаны до такой степени, что все V-скорости рассчитывались для 747 на 100 тонн легче, чем их фактическая взлетная масса (TOW). Таким образом, они попытались развернуться слишком рано, не смогли получить достаточную подъемную силу, и хвост 747-го ударился о землю.
Читая это краткое описание, я предположил, что, возможно, они отклонились на 5-8 узлов или что-то в этом роде. Итак, я был удивлен, увидев, что позже автор заметил, что V r на самом деле отклонялся почти на 30 узлов!
Мне вдруг очень интересно, насколько может измениться скорость вращения 747-го? Мне сказали, что скорость вращения обычно где-то около 130 узлов для этого класса самолетов, но если есть 30-узловая дисперсия. Может ли оно быть где-то от 115 до 145 в зависимости от веса самолета?
Как обсуждает ответ Хеннинга Махольма , разница в весе между самым низким и самым высоким весом значительна. Эксплуатационный пустой вес (OEW) 747-400 составляет 394 100 фунтов, а максимальный взлетный вес (MTOW) составляет 875 000 фунтов. Это означает, что существует разница примерно в 400 000 фунтов между самым легким и самым тяжелым весом, при котором 747 может при взлете, что делает взлетно-посадочную полосу примерно в два раза тяжелее OEW.
Скорость вращения Vr — это точка, в которой самолет может набирать высоту и развивать достаточную подъемную силу для набора высоты. Таким образом, при максимальной взлетной массе Боинг 747 должен развивать примерно в два раза большую подъемную силу, чем ближе к OEW. Большая часть этой силы создается подъемной силой крыльев.
Подъем можно рассчитать по следующему уравнению :
L = 1 / 2 ρv 2 sC L
L = подъемная сила
ρ = плотность воздуха
v = воздушная скорость
s = площадь крыла
C L = коэффициент подъемной силы
Плотность воздуха, безусловно, играет роль. Большие высоты и температуры уменьшают подъемную силу. Но этот пример относится к другим переменным.
Авиалайнер может использовать закрылки и предкрылки для увеличения C L и s своих крыльев.
C L также будет зависеть от угла атаки α крыльев . Приблизительную кривую для 747 можно увидеть здесь (это для 747-200, но должно быть достаточно близко). Когда самолет вращается, он меняет угол атаки, что увеличивает подъемную силу. При проектировании самолета очень важно убедиться, что он может достаточно наклоняться на взлетно-посадочной полосе, чтобы достичь угла тангажа, необходимого для взлета. Боинг 747-400 при взлете поворачивается примерно на 10 градусов . Основываясь на приблизительной диаграмме C L - α , коэффициент подъемной силы изменяется примерно от 0,3 до 1,25, когда α изменяется от 0 до 10 при вращении.
При увеличении веса самолета число закрылков может быть увеличено с 10 до 20 . Однако закрылки 20 могут быть стандартными, потому что так сказали эти ребята , поэтому давайте предположим, что C L и s также не изменятся. Это оставляет воздушную скорость v единственным оставшимся параметром для увеличения подъемной силы.
В этом исследовании на рисунке А-7 показано распределение путевой скорости при отрыве от 140 до 190 узлов. Эти числа, вероятно, будут немного выше, чем V r , из-за ускорения между V r и отрывом и среднего встречного ветра. Это означает, что при минимальном весе разумной оценкой V r будет 130 узлов .
Итак, теперь давайте составим несколько чисел. Возьмем веса 475 000 фунтов и 875 000 фунтов. Предположим, что для взлета самолету требуется подъемная сила на 10 % больше, чем его вес. Это дает нам значения подъемной силы 522 500 фунтов и 962 500 фунтов. Используя уравнение подъемной силы и нижнюю конечную скорость 130 узлов, чтобы найти неизвестную часть.
522500 = 1 / 2 ρ130 2 sC L
ρsC L = 61,8
Поскольку мы предполагаем, что ни одно из этих значений не изменится, мы можем найти v при более высоком значении подъемной силы.
962500 = 61,8 / 2 в 2
v = 176 узлов
Это ненамного меньше максимальной скорости отрыва в 190 узлов. Итак, у вас есть это. Подъемная сила должна быть увеличена, чтобы учесть дополнительный вес, а подъемная сила пропорциональна квадрату воздушной скорости.
Ниже приведены самые низкие и самые высокие Vr, указанные для самолетов 747-100 и -200 с двигателями, показанными для нормального взлета с закрылками 10. Они из Tower Air (ныне давно несуществующей) QRH, которую выпускали пилоты и инженеры.
JT9D-3A 110 to 174
JT9D-7A 114 to 177
JT9D-7F 115 to 179
JT9D-7J 118 to 180
JT9D-7Q 126 TO 182
Фактические таблицы длинные, Vr варьируется в зависимости от взлетного веса, положения закрылков, температуры, барометрической высоты, а также, по крайней мере, еще одной вещи, которую я не могу навскидку вспомнить. В каждой ячейке таблицы указаны значения V1, Vr, V2 и целевое значение вращения для трех двигателей. Самый низкий вес, конечно, дает вам самый низкий Vr.
Фо наносил жирным карандашом значения, которые он искал, на пластиковую карточку, которую затем передал фо, который их проверял. Когда помощник убедился, что они верны, он прислонил карточку к приборной доске перед рычагами управления двигателем. Капитан мог принять их за чистую монету или проверить их сам.
На двух перевозчиках Боинг-747, с которыми я работал, существовала разница в культуре относительно ротации. На первом авианосце вы развернулись на 10 градусов вверх носом и удерживали это положение до тех пор, пока не оторвались от земли, после чего вы развернулись до цели вращения с тремя двигателями. Эта процедура была предназначена для предотвращения ударов хвостом. В Tower Air обучали правильной (на мой взгляд) процедуре вращения прямо до цели вращения с тремя двигателями.
Мне это не кажется удивительным.
Разница между массой пустого самолета и максимальной взлетной массой Боинга 747-400 более чем в 2 раза, поэтому самолет, вылетающий почти пустым, сможет создать подъемную силу, достаточную для отрыва от взлетно-посадочной полосы со значительно меньшей скоростью, чем полностью загруженный - и, следовательно, должен , потому что (при прочих равных условиях) чем быстрее вы набираете высоту, тем короче окно для внезапных проблем, которые могут быть немедленно опасными.
Поскольку подъемная сила увеличивается пропорционально квадрату воздушной скорости, можно было бы ожидать, что v r для почти пустого 747-го будет меньше, чем 70% от этого показателя для того же самолета с максимальной взлетной массой в аналогичных условиях.
Джей Карр
фут