Почему самолет не падает, а корабль не тонет
Если запустить в воздух бумажный самолетик, он немного покружится и упадет. Упадёт и любой тяжелый предмет, который мы подбросим. А если положить камень или кусочек металла на воду, то он просто опустится на дно. Почему же тогда тяжелые самолеты не падают, а огромные корабли не тонут? У них есть свои секреты.
Как самолеты держатся в воздухе
Люди создали летательные аппараты, наблюдая за птицами: не падать самолетам помогают те же самые законы физики и те же приспособления, что и пернатым.
Большую роль играют крылья: снизу их делают ровными, а сверху – выпуклыми. Благодаря такой форме воздух, проходящий под крылом, давит на на него больше, чем воздух над крылом. Возникает так называемая подъемная сила, которая буквально выталкивает самолет вверх. Когда эта сила становится больше веса самолета, он взмывает в воздух. Представьте, насколько она большая, если большой самолет весит от 50 тонн – это вес десяти слонов.
Пока действует подъемная сила, самолет не упадет.
Но эта сила будет держать летающий транспорт в воздухе, пока он движется. Попробуйте подбросить мяч: он будет лететь, пока есть скорость, и чем она выше, тем дольше он будет лететь. То же самое с самолетом: чтобы держаться в воздухе, ему нужно набрать нужную скорость и продолжать движение. Самолет не взлетит, пока не наберет скорость, которая требуется для взлета. Здесь задействуется другая сила: сила тяги, которую создает двигатель внутри самолета, – именно это и направляет его вперед. И чем большую скорость набирает самолет, тем сильнее воздух его выталкивает.
Получается, что самолет не падает благодаря особой форме, которая помогает ему парить в воздухе, и скорости полета, которую обеспечивает двигатель.
Как корабли держатся на воде
Секрет плавательных средств не только в воде, но и в воздухе, который в сотни раз легче воды. Корабли строят так, чтобы внутри было много пространств, заполненных воздухом, который будет держать корабль на воде, не давая ему пойти ко дну.
Это можно проиллюстрировать на простом опыте: положите на воду металлическую пластину – она сразу же утонет. Но если вы опустите на воду миску из того же металла, она будет оставаться на плаву, даже если вы положите в нее что-то еще. Причина все та же: в ней есть воздух.
Физика объясняет такой эффект тем, что в воде тонут предметы, плотность которых выше воды. И наоборот: не тонут предметы, плотность которых ниже. Металл плотнее воды, но если из него сделать предмет и наполнить его воздухом, его плотность будет ниже, и он будет держаться на поверхности.
Кроме того, на любой предмет в воде действует выталкивающая сила – сила Архимеда. Чем больший объем воды корабль вытесняет своим объемом, погруженным в воду, тем больше сила, которая давит на него снизу, выталкивая на поверхность. Эта сила равна весу вытесненной воды.
Получается, что корабль не тонет благодаря объему воздуха, который в нем находится.
Но попробуйте заполнить миску из нашего примера предметами – и она затонет.
Точно так же с кораблем, именно поэтому есть строгие нормативы по весу груза, которое можно взять на борт.
На самолетах тоже действуют правила провоза багажа: есть определенная взлетная масса, превышать которую нельзя. Так что еще один секрет того, почему самолет не падает, а корабль не тонет, в его правильном весе и послушных пассажирах.
Почему самолеты не падают. Почему самолёты не могут взлететь при сильной жаре
Почему самолеты не падают. Почему самолёты не могут взлететь при сильной жаре- Главная ←
org/ListItem»>
ФранцияСамолет – это летательный аппарат, имеющий массу больше массы воздуха, и подъемную силу, созданную по аэродинамическому принципу (отбрасывание вниз части воздуха за счет обтекания крыла). Подъемная сила — это и есть ответ на вопрос о том, почему самолеты летают. Ее создают несущие поверхности (в основном, крылья) при движении навстречу воздушному потоку самолета, развивающего скорость при помощи силовой установки или турбины. За счет силовой установки, создающей силу тяги, самолет способен преодолевать сопротивление воздуха.
Самолеты летают по законам физики
В основе аэродинамики как науки заложена теорема Николая Егоровича Жуковского, выдающегося русского ученого, основателя аэродинамики, которая была сформулирована еще в 1904 году.
Спустя год, в ноябре 1905 года Жуковский изложил свою теорию создания подъемной силы крыла летательного аппарата на заседании Математического общества.
Для того чтобы подъемная сила смогла поднять в воздух современный самолет, даже весом в десятки тонн, его крыло должно иметь достаточную площадь. На подъемную силу крыла влияет множество параметров, таких как профиль, площадь, форма крыла в плане, угол атаки, скорость и плотность воздушного потока. Каждый самолет имеет свою минимальную скорость, при которой он может взлетать и лететь, не падая. Так, минимальная скорость современных пассажирских самолетов находится в пределах от 180 до 250 км/ч.
Почему самолеты летают с разной скоростью?
От требуемой скорости самолета зависит и его размер. Площадь крыльев медленных транспортных самолетов должна быть достаточно большой, так как подъемная сила крыла и скорость, развиваемая самолетом, прямо пропорциональны. Большая площадь крыльев у медленных самолетов обусловлена тем, что при достаточно малых скоростях подъемная сила невелика.
Скоростные самолеты, как правило, имеют гораздо меньшие по размерам крылья, обладающие при этом достаточной подъемной силой. Чем меньше плотность воздуха, тем меньшей становится подъемная сила крыла, поэтому на большой высоте скорость самолета должна быть выше, чем при полете на малой высоте.
Почему самолеты летают так высоко?
Высота полета современных реактивных самолетов находится в пределах от 5000 до 10000 метров над уровнем моря. Это объясняется очень просто: на такой высоте плотность воздуха намного меньше, а, следовательно, меньше и сопротивление воздуха. Самолеты летают на больших высотах, потому что при полете на высоте 10 километров самолет расходует на 80% меньше горючего, чем при полете на высоте в один километр. Однако почему же тогда они не летают еще выше, в верхних слоях атмосферы, где плотность воздуха еще меньше? Дело в том, что для создания необходимой тяги двигателем самолета необходим определенный минимальный запас воздуха. Поэтому у каждого самолета имеется наибольший безопасный предел высоты полета, называемый также «практический потолок».
Наверно, нет человека, который глядя, как летит самолёт, не задавался вопросом: «Как он это делает?»
Люди всегда мечтали летать. Первым воздухоплавателем попытавшимся взлететь с помощью крыльев, можно, наверное, считать Икара. Затем, на протяжении тысячелетий у него было множество последователей, но настоящий успех выпал на долю братьев Райт. Именно они считаются изобретателями самолёта.
Видя на земле огромные пассажирские лайнеры, двухэтажные Боинги, например, совершенно невозможно понять, как эта многотонная металлическая махина поднимается в воздух, настолько это кажется противоестественным. Мало того, даже люди, всю жизнь проработавшие в смежных с авиацией отраслях и, безусловно, знающие теорию воздухоплавания, иногда честно признаются, что не понимают, как летают самолёты. Но мы все же попробуем разобраться.
Самолёт держится в воздухе благодаря действующей на него «подъёмной силе», которая возникает только в движении, которое обеспечивают двигатели, закреплённые на крыльях или фюзеляже.
- Реактивные двигатели выбрасывают назад струю продуктов сгорания керосина или другого авиационного топлива, толкая самолёт вперёд.
- Лопасти винтового двигателя как бы ввинчиваются в воздух и тянут самолёт за собой.
Подъемная сила
Подъемная сила возникает, когда набегающий поток воздуха обтекает крыло. Благодаря особой форме сечения крыла, часть потока над крылом имеет большую скорость, чем поток под крылом. Это происходит потому, что верхняя поверхность крыла выпуклая, в отличие от плоской нижней. В итоге воздуху, обтекающему крыло сверху, приходится пройти больший путь, соответственно с большей скоростью. А чем больше скорость потока, тем меньше давление в нём, и наоборот. Чем меньше скорость — тем больше давление.
В 1838 году, когда ещё аэродинамики, как таковой, не существовало, швейцарский физик Даниил Бернулли описал это явление, сформулировав закон, названный по его имени. Бернулли, правда, описывал течение потоков жидкости, но с возникновением и развитием авиации, его открытие оказалось как нельзя более кстати.
Давление под крылом превышает давление сверху и выталкивает крыло, а с ним и самолёт, вверх.
Другое слагаемое подъёмной силы — так называемый «угол атаки». Крыло располагается под острым углом к встречному потоку воздуха, благодаря чему давление под крылом выше, чем сверху.
С какой скоростью летают самолёты
Для возникновения подъёмной силы необходима определённая, и довольно высокая, скорость движения. Различают минимальную скорость, она необходима для отрыва от земли, максимальную, и крейсерскую, на которой самолёт летит большую часть маршрута, она составляет около 80% максимальной. Крейсерская скорость современных пассажирских лайнеров 850-950 км в час.
Ещё есть понятие путевой скорости, которая складывается из собственной скорости самолёта и скорости воздушных потоков, которые ему приходится преодолевать. Именно, исходя из неё, рассчитывают продолжительность рейса.
Скорость, необходимая для взлёта зависит от массы самолёта, и для современных пассажирских судов составляет от 180 до 280 км в час.
Примерно на такой же скорости производится посадка.
Высота
Высота полёта тоже выбирается не произвольно, а определяется большим количеством факторов, соображениями экономии топлива и безопасности.
У поверхности земли воздух более плотный, соответственно, он оказывает большое сопротивление движению, вызывая повышенный расход топлива. С увеличением высоты воздух становится более разряжённым, и сопротивление уменьшается. Оптимальной высотой для полёта считается высота около 10 000 метров. Расход топлива при этом минимален.
Ещё одним существенным плюсом полётов на больших высотах является отсутствие здесь птиц, столкновения с которыми не раз приводили к катастрофам.
Подниматься выше 12 000-13 000 метров гражданские самолёты не могут, так как слишком сильное разряжение препятствует нормальной работе двигателей.
Управление самолётом
Управление самолётом осуществляется путём увеличения или уменьшения тяги двигателя. При этом изменяется скорость, соответственно подъёмная сила и высота полёта.
Взлёт и посадка
Чтобы подъёмная сила стала достаточной, для отрыва самолёта от земли, он должен развить достаточную скорость. Для этого служат взлётно-посадочные полосы. Для тяжёлых пассажирских или транспортных самолётов нужны длинные ВПП, длиной 3-4 километра.
За состоянием полос тщательно следят аэродромные службы, поддерживая их в идеально чистом состоянии, так как инородные предметы, попадая в двигатель, могут привести к аварии, а снег и лёд на полосе представляют большую опасность при взлёте и посадке.
При разбеге самолёта наступает момент, после которого отменить взлёт уже нельзя, так как скорость становится настолько велика, что самолёт уже не сможет остановиться в пределах полосы. Это так и называется — «скорость принятия решения».
Посадка — очень ответственный момент полёта, лётчики постепенно сбрасывают скорость, вследствие чего уменьшается подъёмная сила и самолёт снижается.
Перед самой землёй скорость уже такая низкая, что на крыльях выпускаются закрылки, которые несколько увеличивают подъёмную силу и позволяют мягко посадить самолёт.
Таким образом, как бы странно нам это не казалось, самолёты летают, причём в строгом соответствии с законами физики.
Если вы часто летаете или часто наблюдаете за самолетами на сервисах вроде , то наверняка задавали себе вопросы, почему самолет летит именно так, а не иначе. В чем логика? Давайте попробуем разобраться.
Почему самолет летит не по прямой, а по дуге?
Если смотреть на траекторию полета на дисплее в салоне или дома на компьютере, то она выглядит не прямой, а дугообразной, выгнутой в сторону ближайшего полюса (северного в северном полушарии, южного в южном). На самом же деле самолет на протяжении практически всего маршрута (и чем он длиннее, тем это справедливее) старается лететь именно по прямой. Просто дисплеи плоские, а Земля круглая, и проекция объемной карты на плоскую видоизменяет ее пропорции: чем ближе к полюсам, тем более изогнутой окажется «дуга».
То есть, самолет всегда летит по прямой?
Самолет летит не как ему заблагорассудится, а по воздушным трассам, которые прокладываются, конечно, таким образом, чтобы минимизировать расстояние. Трассы состоят из отрезков между контрольными точками: в их качестве могут использоваться как радиомаяки, так и просто координаты на карте, которым присвоены пятибуквенные обозначения, чаще всего легко произносимые и поэтому запоминающиеся. Вернее, произносить их нужно побуквенно, но, согласитесь, запомнить сочетания вроде DOPIK или OKUDI проще, чем GRDFT и UOIUA.
При прокладке машрута для каждого конкретного полета используются различные параметры, в том числе тип самого самолета. Так, например, для двухдвигательных самолетов (а они активно вытесняют трех- и четырехдвигательные) действуют нормы ETOPS (Extended range twin engine operational performance standards), которые регламентируют планирование маршрута таким образом, чтобы самолет, пересекая океаны, пустыни или полюса, находился при этом в пределах определенного времени полета до ближайшего аэродрома, способного принять данный тип ВС.
Благодаря этому при отказе одного из двигателей он сможет гарантированно дотянуть до места совершения аварийной посадки. Разные самолеты и авиакомпании сертифицированы на разное время полета, оно может составлять 60, 120 и даже 180 и в редких случаях 240 (!) минут. Между тем планируется сертифицировать Airbus A350XWB на 350 минут, а Boeing-787 на 330; это позволит отказаться от четырехдвигательных самолетов даже на маршрутах вроде Сидней-Сантьяго (это самый протяженный в мире коммерческий маршрут, проходящий над морем).
По какому принципу самолеты движутся в районе аэропорта?
Во-первых, все зависит от того, с какой полосы в данный момент происходят взлеты в аэропорту вылета и на какую садятся в аэропорту прибытия. Если вариантов несколько, то для каждого из них существует по несколько схем выхода и захода: если объяснять на пальцах, то каждую из точек схемы самолет должен проследовать на определенной высоте на определенной (в пределах ограничений) скорости. Выбор полосы зависит от текущей загрузки аэропорта, а также, в первую очередь, ветра.
Дело в том, что и при взлете, и при посадке ветер должен быть встречным (или дуть сбоку, но все равно спереди): если ветер дует сзади, то самолету для поддержания нужной скорости относительно воздуха придется иметь слишком большую скорость относительно земли – может и длины полосы не хватить для разбега или торможения. Поэтому в зависимости от направления ветра самолет при взлете и посадке движется или в одну сторону, или в другую, и полоса имеет два взлетных и посадочных курса, которые, будучи округлены до десятков градусов, используются для обозначения полосы. Например, если в одну сторону курс 90, то в другую будет 270, и полоса будет называться «09/27». Если же, как это часто бывает в крупных аэропортах, параллельных полос две, они обозначаются как левая и правая. Например, в Шереметьево 07L/25R и 07R/25L, соответственно, а в Пулково – 10L/28R и 10R/28L.
В некоторых аэропортах полосы работают только в одну сторону – например, в Сочи с одной стороны – горы, поэтому взлетать можно только в сторону моря и заходить на посадку только со стороны моря: при любом направлении ветра он будет дуть сзади или при взлете, или при посадке, так что пилотов гарантированно ждет небольшой экстрим.
Схемы полетов в зоне аэропорта учитывают многочисленные ограничения – например, запрет на нахождение ВС непосредственно над городами или специальными зонами: это могут быть как режимные объекты, так и банальные коттеджные поселки Рублевки, жителям которой не очень нравится шум над головой.
Почему в одну сторону самолет летит быстрее, чем в другую?
Это вопрос из разряда «холиварных» – пожалуй, больше копий сломано только вокруг задачки с самолетом, стоящим на движущейся ленте – «взлетит или не взлетит». Действительно, на восток самолет летит быстрее, чем на запад, и если из Москвы в Лос-Анджелес добираешься за 13 часов, то обратно можно за 12.
То есть, быстрее лететь с запада на восток, чем с востока на запад.
Гуманитарий думает, что Земля-то крутится, и когда летишь в одну из сторон, то точка назначения приближается, ибо планета успевает провернуться под тобой.
Если вы слышите такое объяснение, срочно дайте человеку учебник географии за шестой класс, где ему объяснят, что, во-первых, Земля вращается с запада на восток (т.
е. по этой теории должно быть все наоборот), а во-вторых, атмосфера вращается вместе с Землей. Иначе можно было бы подняться в воздух на воздушном шаре и висеть на месте, ожидая проворота до того места, где нужно приземлиться: бесплатные путешествия!
Технарь пытается объяснить этого явления силой Кориолиса , которая действует на самолет в неинерциальной системе отсчета «Земля-самолет»: при движении в одну из сторон его вес становится больше, а в другую, соответственно, меньше. Вот только беда в том, что разница в весе самолета, создаваемая силой Кориолиса, весьма мала даже по сравнению с массой полезного груза на борту. Но это еще полбеды: с каких пор масса влияет на скорость? Вы же на автомобиле можете ехать 100 км/ч и один, и впятером. Разница будет только в расходе топлива.
Истинная причина того, что самолет на восток летит быстрее, чем на запад, заключается в том, что ветры на высоте нескольких километров чаще всего дуют именно с запада на восток, и так что в одну сторону ветер получается попутным, увеличивающим скорость относительно Земли, а в другую – встречным, замедляющим.
Почему ветры дуют именно так – спросите Кориолиса, например. Кстати, изучение высотных струйных течений (это сильные ветра в виде относительно узких воздушных потоков в определенных зонах атмосферы) позволяет прокладывать маршруты таким образом, чтобы, попав “в струю”, максимально увеличить скорость и сэкономить топливо.
Человечество издавна интересовал вопрос, как же так получается, что многотонный летательный аппарат легко поднимается к небесам. Как же происходит взлет и как летают самолеты? Когда авиалайнер движется на большой скорости по взлетной полосе, у крыльев появляется подъемная сила и работает снизу вверх.
При движении воздушного судна вырабатывается разница давлений на нижнюю и верхнюю стороны крыла, благодаря чему получается подъемная сила, удерживающая воздушное судно в воздухе. Т.е. высокое давление воздуха снизу толкает крыло вверх, при этом низкое давление сверху затягивает крыло на себя. В результате крыло поднимается.
Для взлета авиалайнера, ему необходим достаточный разбег.
Подъемная сила крыльев увеличивается в процессе набора скорости , которая должна превысить предельный взлетный режим. Затем пилот увеличивает угол взлета , отводя штурвал к себе. Носовая часть лайнера поднимается вверх, и машина поднимается в воздух.
Затем убираются шасси и выпускные фары . С целью уменьшения подъемной силы крыла, пилот постепенно выполняет уборку механизации. Когда авиалайнер достигнет необходимого уровня, летчик устанавливает стандартное давление, а двигателям – номинальный режим . Чтобы посмотреть, как взлетает самолет, видео предлагаем просмотреть в конце статьи.
Взлет судна выполняется под углом . С практической точки зрения этому можно дать следующее объяснение. Руль высоты – это подвижная поверхность, управляя которой можно вызвать отклонение самолета по тангажу.
Рулем высоты можно управлять углом тангажа, т.е. изменять скорость набора или потери высоты. Это происходит вследствие изменения угла атаки и силы подъема.
Увеличивая скорость двигателя, пропеллер начинает крутиться быстрее и поднимает авиалайнер вверх. И наоборот, направляя рули высоты вниз, нос самолета опускается вниз, при этом скорость двигателя следует уменьшать.
Хвостовая часть авиалайнера укомплектована рулем направления и тормозами на обе стороны колес.
Как летают авиалайнеры
Отвечая на вопрос, почему летают самолеты, следует вспомнить закон физики. Разница давлений воздействует на подъемную силу крыла.
Скорость потока будет больше, если давление воздуха будет низким и с точностью, наоборот.
Поэтому, если скорость авиалайнера большая, то его крылья приобретают подъемную силу, которая толкает воздушное судно.
Еще на подъемную силу крыла авиалайнера влияют некоторые обстоятельства: угол атаки, скорость и плотность потока воздуха, площадь, профиль и форма крыла.
Современные лайнеры имеют минимальную скорость от 180 до 250 км/час , при которых осуществляется взлет, планирует в небесах и не падает.
Высота полета
Какая же предельная и безопасная высота полета самолета.
Не все суда имеют одинаковую высоту полета , «воздушный потолок» может колебаться на высоте от 5000 до 12100 метров . На больших высотах плотность воздуха минимальная, при этом лайнер достигает наименьшего сопротивления воздуха.
Двигателю лайнера необходим фиксированный объем воздуха для сжигания, потому как двигатель не создаст нужной тяги. Также, при полетах на большой высоте, самолет экономит топливо до 80% в отличие от высоты до километра.
За счет чего самолет находится в воздухе
Чтобы ответить, почему самолеты летают, необходимо поочередно разобрать принципы его перемещения в воздухе. Реактивный авиалайнер с пассажирами на борту достигает несколько тонн, но при этом, легко взлетает и осуществляет тысячекилометровый перелет.
На движение в воздухе влияют и динамические свойства аппарата, конструкции агрегатов, формирующие полетную конфигурацию.
Силы, влияющие на движение самолета в воздухе
Работа авиалайнера начинается с запуска двигателя.
Небольшие суда работают на поршневых двигателях, вращающих воздушные винты, при этом создается тяга, помогающая воздушному судну перемещаться в воздушном пространстве.
Большие авиалайнеры работают на реактивных двигателях, которые в процессе работы выбрасывают много воздуха, при этом реактивная сила приводит летательный аппарат к движению вперед.
Почему же самолет взлетает и находится долгое время в воздухе? Так как форма крыльев имеет разную конфигурацию: сверху округлая, а снизу плоская , то поток воздуха с обеих сторон не одинаковый. Сверху крыльев воздух скользит и становится разреженным, а давление его меньше, чем воздух снизу крыла. Потому, посредством неравномерного давления воздуха и форме крыльев, возникает сила, приводящая к взлету самолета вверх.
Но чтобы авиалайнер мог легко оторваться от земли, ему необходимо на высокой скорости совершить разбег по взлетной полосе.
Из этого следует вывод, чтобы авиалайнер беспрепятственно находился в полете, ему необходим движущийся воздух, который рассекают крылья и создает подъемную силу.
Взлет самолета и его скорость
Многих пассажиров интересует вопрос, какую скорость развивает самолет при взлете? Существует ошибочное представление, что скорость взлета для каждого самолета одинакова. Чтобы ответить на вопрос, какая скорость самолета при взлете, следует обратить внимание на немаловажные факторы.
- Авиалайнер не имеет строго фиксированной скорости. Подъемная сила воздушного лайнера зависит от его массы и длины крыльев . Взлет совершается тогда, когда при встречном потоке создается подъемная сила, которая на много больше массы самолета. Поэтому, взлет и скорость воздушного аппарата зависит от направления ветра, атмосферного давления, влажности, осадков, длины и состояния взлетной полосы.
- Чтобы создать подъемную силу и удачно выполнить отрыв от земли, самолету необходимо набрать максимальную взлетную скорость и достаточный разбег . Для этого требуются длинные взлетные полосы. Чем большегрузный самолет, тем требуются длиннее взлетно-посадочная полоса.
- Для каждого самолета существует своя шкала взлетных скоростей, потому что все они имеют свое предназначение: пассажирский, спортивный, грузовой. Чем легче самолет, тем взлетная скорость значительно ниже и наоборот.
Взлет пассажирского реактивного самолета Boeing 737
- Разбег авиалайнера по взлетной полосе начинается, когда двигатель достигнет 800 оборотов в минуту, пилот потихоньку отпускает тормоза и держит рычаг управления на нейтральном уровне. Затем самолет продолжает движение на трех колесах;
- Перед отрывом от земли скорость лайнера должна достигнуть 180 км в час . Затем летчик тянет рычаг, что приводит к отклонению щитков – закрылков и поднятию носовой части самолета. Далее разгон производится на двух колесах;
- После, с приподнятой носовой частью, авиалайнер разгоняется на двух колесах до 220 км в час , а затем производится отрыв от земли.
Поэтому, если вы хотите подробнее узнать, как взлетает самолет, на какую высоту и с какой скоростью, мы предлагаем вам эту информацию в нашей статье.
Надеемся, что от воздушного путешествия вы получите огромное удовольствие.
Человек всегда мечтал летать в небе. Помните историю об Икаре и его сыне? Это, конечно, всего лишь миф и как было на самом деле мы никогда не узнаем, но жажду парить в небе эта история раскрывает сполна. Первые попытки взлететь в небо были сделаны при помощи огромного который сейчас скорее средство для романтических прогулок в небе, затем появился дирижабль, а вместе с этим позже появляются самолеты и вертолеты. Сейчас уже практически ни для кого не является новостью или чем-то необычным то, что можно слетать за 3 часа самолетом на другой континент. Но как это происходит? Почему самолеты летают и не падают?
Объяснение с физической точки зрения довольно простое, но тяжелее это исполнить на практике
Многие годы проводились различные эксперименты по созданию летающей машины, было создано много прототипов. Но чтобы понять, почему самолеты летают, достаточно знать второй закон Ньютона и уметь это воспроизвести на практике.
Сейчас уже люди, а точнее инженеры и ученые, стараются создать такую машину, которая бы летала на колоссальных скоростях, превышающих в несколько раз скорость звука. То есть вопрос уже состоит не в том, как летают самолеты, а как сделать так, чтобы они летали быстрее.
Две вещи для того, чтобы самолет взлетел — мощные двигатели и правильная конструкция крыльев
Двигатели создают огромную тягу, которая толкает вперед. Но этого недостаточно, ведь нужно еще и вверх подняться, а при таком раскладе выходит, что пока что мы можем только разогнаться по поверхности до огромной скорости. Следующим важным моментом является форма крыльев и самого корпуса самолета. Именно они создают поднимающую силу. Сделаны крылья так, что под ними воздух становится медленнее, чем над ними, и в итоге выходит, что воздух снизу толкает корпус вверх, а воздух над крылом неспособен сопротивляться этому воздействию при достижении самолетом определенной скорости. Это явление называется в физике подъемной силой, и, чтобы разобраться в этом подробнее, нужно иметь немного познаний в аэродинамике и в прочих сопутствующих законах.
Но для понимания того, почему самолеты летают, этих знаний достаточно.
Посадка и взлет — что нужно для этого машине?
Для самолета необходима огромная взлетная полоса, а точнее — длинная взлетная полоса. Это связано с тем, что ему в первую очередь нужно набрать определенную скорость для взлета. Для того чтобы сила подъема начала действовать, необходимо разогнать самолет до такой скорости, что воздух снизу крыльев начнется подымать конструкцию вверх. Вопрос о том, почему низко летают самолеты, касается именно этой части, когда машина идет на взлет или на посадку. Низкий старт дает возможность подняться самолёту очень высоко в небо, и мы это часто видим в ясную погоду — рейсовые самолеты, оставляя за собой белый след, перемещают людей из одной точки в другую намного быстрее, чем это можно сделать при помощи наземного транспорта или морского.
Топливо для самолетов
Также интересует, почему самолеты летают на керосине. Да, в основном так и есть, но дело в том, что некоторые типы техники используют в качестве топлива привычный бензин и даже солярку.
Но в чем преимущество керосина? Таковых несколько.
Первым, наверное, можно назвать его стоимость. Он значительно дешевле, чем бензин. Второй причиной можно назвать его легкость, в сравнении с тем же бензином. Также керосин имеет свойство гореть, если можно так сказать, плавно. В машинах — легковых или грузовых — нам нужна возможность резкого включения и выключения двигателя, когда самолет рассчитан на то, чтобы его запустить и постоянно поддерживать движение турбин на заданной скорости длительное время, если говорить о пассажирских самолетах. Легкомоторная авиация, которая не предназначена для перевозок огромных грузов, а по большей части связана с военной промышленностью, с агрохозяйством и прочее (в такой машине могут разместиться только до двух человек), мала и маневренна, а потому бензин является подходящим для этой области. Его взрывное горение подходит для того типа турбин, которые установлены в легкой авиации.
Вертолет — конкурент или друг самолету?
Интересное изобретение человечества, связанное с перемещением в воздушном пространстве — вертолет.
У него есть главное преимущество перед самолетом — вертикальные взлет и посадка. Он не требует огромного пространства для разгона, а почему самолеты летают только с оборудованных для этих целей мест? Правильно, необходима достаточно длинная и гладкая поверхность. Иначе исход посадки где-то в поле может стать чреватым разрушением машины, а того хуже — человеческими жертвами. А посадку вертолета можно совершить на крыше здания, которая приспособлена, на стадионе и т. п. Для самолета эта функция недоступна, хотя конструкторы уже работают над тем, чтобы объединить мощность и с вертикальным взлетом.
Почему самолеты не падают?. В 2017 году Сеть авиационной безопасности… | Джефф Фостер | Гениально просто
В 2017 году Сеть авиационной безопасности сообщила, что в коммерческих пассажирских самолетах не было зарегистрировано ни одного случая смерти. Учитывая, что самолеты летают со скоростью 600 миль в час, на высоте 40 000 футов и заполнены легковоспламеняющимися жидкостями, это довольно удивительное достижение.
Как авиационной отрасли удается поддерживать такой высокий уровень безопасности?
Чтобы понять, почему мы должны отправиться в прошлое, в Чикаго 1940-х годов, и начать понимать образ мышления авиационной промышленности. Оттуда мы двинемся вперед и посмотрим, как отрасль реагирует на неудачи и как на самом деле работает ее культура непрерывного совершенствования.
Чикагская конвенция
Международная организация гражданской авиации (ИКАО) была создана Чикагской конвенцией о международной гражданской авиации. Это произошло в темное время человеческой истории; Вторая мировая все еще бушевала. Несмотря на это, 55 стран направили для участия более 700 делегатов, часто с большим личным риском. Конференция проходила с 1 ноября по 7 декабря, и в конце была подписана следующая декларация:
Церемония подписания«Будущее развитие международной гражданской авиации может в значительной степени способствовать созданию и сохранению дружбы и взаимопонимания между нациями и народами мир, но злоупотребление им может стать угрозой для общей безопасности; и желательно избегать трений и способствовать тому сотрудничеству между нациями и народами, от которого зависит мир во всем мире»9.
0003Это очень громкое заявление, но не это является тем, что настраивает авиаиндустрию на безопасность. Вместо этого именно эта статья, статья 37, устанавливает международные стандарты и рекомендуемую практику.
Статья 37. Рекомендуемая практикаБыло решено стандартизировать наиболее важные методы, но, что еще более важно, установлен процесс расследования авиационных происшествий и открытого и прозрачного обмена этими данными.
В модели Westrum это известно как генеративная модель. В этой модели неудача побуждает к расследованию, а не к правосудию. Именно создание этой культуры помогло повысить безопасность авиакомпаний на протяжении многих лет.
Комета
Наше путешествие начинается в 1950-х годах с самолета Comet Jetliner, построенного недалеко от Хатфилда в Великобритании. Это действительно удивительный самолет, и в то время он летал быстрее и выше, чем что-либо еще. Он превзошел Boeing 707 и стал первым пассажирским самолетом с реактивными двигателями.
К сожалению, за год ввода в эксплуатацию было потеряно три самолета. Все переживали катастрофические разрывы, и кажется, что нет общей причины. Флот был остановлен. Из-за отсутствия основной причины производитель (de Havilland) внес около 60 различных модификаций, чтобы охватить все возможные причины аварии (включая добавление управляющих поверхностей, дополнительное усиление и т. д.). Управление гражданской авиации посчитало, что это сделало самолет безопасным, и они были перезапущены.
Отказ кометыЭто оказалось плохим решением, и всего через две недели после повторного ввода в эксплуатацию аналогичный отказ произошел над Неаполем. Эксплуатация кометы была приостановлена до выяснения причины.
Структурные разрушения были редкостью в то время, и следователи приложили огромные усилия, чтобы найти первопричину.
На изображении ниже показан напорный бак, созданный вокруг фюзеляжа Comet. Этот бак был заполнен 200 000 литров воды, чтобы имитировать давление полета.
Бак был слит, проверки проводились, и это повторялось. Потребовалось 3060 цикла давления перед разрушением фюзеляжа. Это послужило ключевым доказательством, которое изменило направление расследования авиакатастрофы.
Ученые нашли безошибочный отпечаток усталости металла.
Усталость металла в углах окон является наиболее частой причиной аварии. Квадратные окна вызывают концентрацию стресса в этой области и приводят к дополнительному стрессу и, в конечном итоге, к неудаче. Легенда гласит, что именно поэтому все современные самолеты имеют овальные иллюминаторы.
Сравнение результатов имитации давления (слева) и обломков (справа) Но это еще не все. Авиакомпания всегда стремится к безопасности, и будущий анализ пришел к другому выводу. Первопричина была не в квадратных окнах, а в способе их крепления к раме. Для квадратных окон использовались заклепки, а для овальных – клей. Это и было истинной причиной поломки окон.
Моя цель здесь не в деталях, а в неустанном процессе поиска подробностей о том, что пошло не так.
Гранд-Каньон
Наша следующая история перенесет нас в 1950-е годы. Сразу после 9 утра из аэропорта Лос-Анджелеса с разницей всего в 5 минут вылетели два самолета: Galaxy Super Constellation и DC7.
Galaxy Super Constellation (внизу), DC7 (вверху)Вылетая из Лос-Анджелеса, они действовали в соответствии с так называемыми правилами полетов по приборам. Согласно этим правилам, управление воздушным движением и приборы на самолете обеспечивают пилотам основные механизмы управления.
Оба самолета направлялись через США, и когда они приблизились к Неваде, они перешли на так называемые правила визуальных полетов (VFR). При полетах по ПВП пилоты несут ответственность за предотвращение столкновений. Я не пилот, поэтому я нахожу это пугающим, но это распространенный метод полета.
Оба пилота столкнулись с облаками возле Гранд-Каньона. Приближаясь к облакам, они применяли те же правила.
Поднимитесь, чтобы получить лучшую видимость. Когда они поднимались сквозь облака, они столкнулись. Оба самолета были смертельно повреждены, и это была первая коммерческая авария, в которой погибло более 100 человек.
Следствие пришло к выводу, что причина была удручающе простой. Самолеты просто не увидели друг друга вовремя, чтобы избежать столкновения. Облака в этом районе ограничивали видимость, и самолеты столкнулись. К сожалению, в то время существовала технология, позволяющая решить эту проблему, и в отчете не было ничего примечательного.
«недостаточность консультативной информации о воздушном движении на маршруте из-за неадекватности средств и нехватки персонала в управлении воздушным движением»
В результате этого отчета Конгресс потребовал действий, и в 1958 году Конгресс принял Федеральный Закон об авиации. Это создало единое агентство, контролирующее воздушное пространство США. Это привело к значительному увеличению инвестиций как в технологии управления воздушным движением, так и в набор большего количества авиадиспетчеров.
Непосредственным следствием создания этого органа стало снижение частоты столкновений в воздухе.
United Airlines
Рейс 389 United Airlines вылетел из нью-йоркского аэропорта La Guardia и направился в Чикаго. Когда в 21:00 самолет приблизился к О’Харе, авиадиспетчерская служба попросила самолет снизиться до высоты 6000 футов.
Самолет начал контролируемо снижаться со скоростью около 2000 футов в минуту. Когда он прошел 6000 футов, он не смог остановить снижение. Через несколько минут рейс 389 United Airlines врезался в озеро Мичиган, в результате чего все находившиеся на борту погибли.
Расследование началось немедленно. Самолет был в отличном техническом состоянии, осмотр тел не выявил признаков потери трудоспособности в полете. Диспетчер «черного ящика» не показал никаких проблем, и управление воздушным движением дало правильные инструкции. Очевидной причины гибели самолетов не было.
Но этого недостаточно для авиационной промышленности. Ни один камень не остался неперевернутым.
Необходимо было расследовать все возможные причины крушения. Следователи отметили, что конструкция 9-го0031 Высотомер отличался от других типов самолетов и начал расследование. Вам может быть интересно, как считывание высоты может быть ошибкой? Наверняка все просто?
Вы измеряете высоту с помощью трехточечного альтиметра. В предложенном названии у вас есть три точки размером 10000, 1000 и 100. Самая длинная стрелка указывает на 100 футов. Короткий короткий указывает на 1000 футов. А средний (с крестом) указывает на 1000.
Зернистые фотографии показывают альтиметры данных. Довольно легко представить, что вы можете неправильно их понять, взглянув на них беглым взглядом. Дальнейшее расследование пришло к выводу, что конструкция этого конкретного самолета была наиболее подвержена неправильному считыванию, особенно на высоте, на которой самолет не смог остановить снижение.
Последующие исследования направлены на упрощение конструкции. В этом дизайне линия 10000 футов всегда видна, что сводит к минимуму вероятность неправильного чтения.
Признаюсь первым, для меня это не намного яснее, но, судя по исследованиям, это было понятно пилотам того времени. Эта улучшенная конструкция альтиметра была рекомендована и развернута для приборных панелей самолетов.
Рейс Air Florida 90
Флорида — один из самых теплых штатов США. Это означало, что у экипажа этого самолета был небольшой опыт взлетов в холодных погодных условиях. Как и все пилоты, они осознавали опасность, но не думали об этом.
Пока они сидели на взлетно-посадочной полосе, капитан и его второй пилот начали прорабатывать контрольный список взлета, как они делали это уже миллион раз. Работая по списку, они действуют на автопилоте, не принимая во внимание контекст, в котором они находились (было очень холодно!). Упрощенная версия диалога (доступна на черном ящике) показана ниже:
Крылья? 2, проверьте!
Шасси? Подарите, проверьте!
Противообледенительная система двигателя включена? Выкл., проверьте!
Теперь мы выходим на взлетно-посадочную полосу.
Вот диалог из черного ящика. Посмотрите, как говорит второй пилот:
Капитан: Он намотался. Настоящий холод, настоящий холод.
Второй пилот: Боже, посмотри на эту штуку. Это кажется неправильным, не так ли? Это неправильно.
Капитан: Да, восемьдесят.
Второй пилот: Нет, я не думаю, что это правильно. Ах, может быть, это так.
Капитан: Сто двадцать.
Второй пилот: Не знаю
Капитан: Ви-один. Полегче, ви-два.
Язык не является директивным. Самолет не развил столько мощности, сколько нужно для взлета, несмотря на то, что приборы говорят об обратном. Пушистый язык замаскировал истинную опасность, которая подстерегает. Капитану легко отмахнуться от этих опасений и продолжить полет.
Капитан: Вперед, вперед, легко. Нам нужно всего пятьсот.
Капитан: Давай вперед….
Капитан: Я знаю это.
[ЗВУК УДАРА]
вперед, едва поднимись. Только в последнюю минуту второй пилот получает указание: «Мы идем ко дну, Ларри». Самолет глохнет, потому что ему не удалось создать достаточную подъемную силу, и рейс 90 разбился.
Отчет о происшествииРасследование пришло к выводу, что в крушении виновато несколько факторов. Я выделил одну область, которая привела к изменениям в результате этого крушения, а именно отказ капитана отклонить взлет, когда внимание было привлечено к аномальным показаниям двигателя в этих конкретных погодных условиях.
Экипаж был неопытен, однако, если бы они осознали всю серьезность ситуации, взлет можно было бы прервать и спасти жизни.
Это (и подобные несчастные случаи) привело к введению того, что известно как «управление ресурсами кабины».
Цель — создать психологически безопасную среду. Это означает способность «показывать и использовать себя, не опасаясь негативных последствий для самооценки, статуса или карьеры».
В случае крушения 1982 года было две проблемы. Контрольный список в начале полета был просто зачитан без ситуационной осведомленности (было холодно!), а затем была еще одна возможность, когда второй пилот понял, что самолет движется слишком медленно, но не смог сообщить о своих опасениях капитану.
Суть CRM заключается в создании климата или культуры, в которых авторитет может быть подвергнут сомнению с уважением (независимо от роли).
Однако в случае проблем с общением этот процесс обманчиво прост. Внимание → Беспокойство → Проблема → Решение → Соглашение.
Давайте представим выполнение этого процесса для прерванного взлета. Это может выглядеть примерно так:
Прежде всего, возьмите Внимание — Эй, капитан. может не хватить скорости для достижения подъемной силы
Возможное Решение — Мы должны прервать взлет
Искать Соглашение — Капитан, пожалуйста, подтвердите.
Это звучит просто; это не.
А теперь представьте, что вы проходите через подобный сценарий в состоянии сильного стресса. Вот почему обучение CRM является обязательным во всем мире, и все члены экипажа регулярно проходят курсы повышения квалификации.
Это больше, чем любое другое технологическое усовершенствование, является важнейшим фактором спасения жизней во всем мире.
Рейс 143 Air Canada
Рейс 143 Air Canada был обычным рейсом из Монреаля в Эдмонтон.
Когда самолет пролетал над Онтарио на нормальной высоте 41000 футов и двигался со скоростью более 400 миль в час, система оповещения Боинга 767 издала четыре коротких звуковых сигнала, предупреждая экипаж о проблеме с давлением.
В этот момент пилоты решили, что у них отказал топливный насос в левом кольце, и отключили его. Хотите верьте, хотите нет, но это не большая проблема, когда самолет запущен, гравитация выполняет работу по наполнению двигателя топливом. Бортовой компьютер показывал более чем достаточное количество топлива, и других признаков каких-либо проблем не было.
Через несколько минут загорелась вторая лампочка топлива. Вспоминая историю, капитан сказал:
«Обстоятельства тогда стали складываться довольно быстро».
Он не ошибся!
Еще одна тревога в кабине. Пилоты сохраняли спокойствие и направились в Виннипег.
Через две минуты поступила совершенно новая тревога. В симуляторе этого не было. Все стало очень тихо.
Из-за нехватки топлива оба двигателя Pratt и Whitney сгорели.
В 1:21 этот современный самолет стоимостью 40 миллионов долларов превратился в планер.
С обоими отказавшими двигателями , пилоты просмотрели свой аварийный контрольный список, чтобы найти раздел, озаглавленный «Как управлять самолетом без двигателей». Неудивительно, что такого раздела не существовало.
По счастливой случайности капитан самолета Боб Пирсон был опытным пилотом-планеристом. Когда самолет планирует, ему необходимо снизиться, чтобы сохранить достаточную подъемную силу.
Он нашел оптимальный угол планирования, в то время как его второй пилот начал вычислять, как далеко они смогут улететь. Они не собирались достигать Виннипега.
Второй пилот служил в ВВС Канады из Гимли. Именно здесь они намеревались приземлиться на базе, известной как Станция Гимли. При их текущей скорости снижения он был в пределах досягаемости. Была надежда.
Как пилот запомнил тренировочный лагерь…Оба пилота не знали, что в тренировочной зоне произошли некоторые изменения.
Gimli Motorsports ParkКогда самолет снизился, стало очевидно, что они приближаются слишком высоко и слишком быстро, что повышает опасность того, что они сбегут с конца трассы. помог предотвратить беду. Самолет врезался в ограждение между тормозными полосами, это дополнительное трение замедлило самолет. Передняя стойка шасси вышла из строя, что еще больше увеличило трение.
Самолет полностью остановился. Все благополучно покинули самолет. Несмотря на то, что двигатели выключаются на высоте 40 км.
ВСЕ выжили.
Так что же пошло не так?
Ну, во время инцидента Канада переходила на метрическую систему, и новые 767 были первыми, которые были откалиброваны для метрических единиц вместо имперских.
Когда вы заправляя самолет топливом, требуемый объем топлива зависит от температуры, поэтому вы используете коэффициент преобразования. Масса литра топлива 0,803 кг. К сожалению, техники использовали коэффициент пересчета для массы фунта топлива (1,77). Этот неверный коэффициент пересчета (примененный как к добавленному топливу, так и к топливу в баке) привел к тому, что самолет взлетел всего с 25% топлива. необходимое топливо!
Следователи занимались целым рядом вопросов. Исследователи самолетов не остановились на достигнутом. Тщательное расследование выявило многочисленные сбои, связанные с взаимодействием наземного экипажа с самолетом, выделенными ролями, независимыми проверками и модернизированными расчетами полетного топлива.
топливо не кончится
F22 Raptor
Наша последняя история связана с F22 Raptor.
F22 Raptor, один из самых удивительных самолетов, которые я когда-либо видел.Это один из немногих самолетов, который может поддерживать сверхзвуковой полет без использования форсажных форсунок, а если он поворачивает фитиль вверх, то может летать со скоростью, превышающей 2 Маха.
Это совершенно сумасшедший самолет. Двигатели имеют направленные новинки, повышающие маневренность самолета. Однако за это приходится платить: вам нужно очень много программного обеспечения, чтобы этот самолет летал по прямой. Шесть самолетов перелетели с Гавайев в Японию.
Гавайи в Японию.Примерно так они и пошли. Это долгое путешествие по северной части Тихого океана, но оно включает в себя фиолетовую линию посередине. Международная линия перемены дат.
Когда эскадрилья пересекла международную линию перемены дат, система управления полетом вышла из строя. Они не смогли вернуть «Текущая позиция».
Как вы можете себе представить, несколько систем в самолете зависят от знания вашего местоположения. Это привело к цепной реакции отказов, оставивших пилотов в полном неведении.
Они пытались перезагрузить свои системы, но это не сработало. Они были беспомощны, им пришлось вернуться к визуальной навигации.
К счастью, это была небоевая ситуация, и погода была хорошей. Их сопровождали самолеты-заправщики КС-10. Военные самолеты стоимостью в миллиард долларов медленно следовали за самолетами-заправщиками домой и, в конце концов, доковыляли до дома.
Так почему же это произошло?
Почему F22 не сработал?Программное обеспечение для программы оперативного полета было написано в виде четырех программ, написанных на коде Ада 83 и переведенных на Ада 9.5.
Даже тогда, около 20 лет назад, было трудно найти программистов ADA. Это было в то время, когда технология переходила от аналогового к цифровому управлению полетом (fly by wire), и это был один из первых самолетов, для которого требовалось так много строк кода.
Ада была навязана командам по распоряжению правительства, поэтому причиной могло быть отсутствие обучения в среде. Расследование показало, что требования были плохо определены, и этот конкретный случай не был протестирован. Тестирования не было достаточно — на самом деле, тестовая оснастка авиасимулятора даже не включала это как возможный пункт назначения для полета. Они не добились качества.
В качестве утешения хоть фикс вышел через 2 дня!
Этот сбой привел к дополнительным указаниям по программному обеспечению в самолетах. Для обеспечения безопасности полетов в программном обеспечении авионики использовалось больше инструментов. Например, использование формальных методов или разработка на основе моделей. Это позволило производителям авионики объединиться, применить более строгие испытания и провести их независимую проверку.
Учитывая недавний инцидент с 737-MAX, очевидно, что эту область еще можно улучшить.
Тренд в правильном направлении. Итак, это подводит меня к концу.
Так почему же самолеты не разбиваются? Что ж, правда в том, что самолеты и разбиваются, но именно процессы, вытекающие из той первой конвенции 1944 года, постоянно повышали безопасность авиакомпаний. Каждое происшествие (фатальное или нет) побуждает к расследованию. На основе запросов орган по стандартизации воздуха ищет ответы (а не обвинения) и обязуется адаптироваться на основе результатов.
Именно это стремление всей авиационной отрасли к росту значительно повысило безопасность и будет продолжать делать это в будущем.
Итак, что из этого может извлечь индустрия разработки программного обеспечения? Ниже есть несколько отличных книг, которые вдохновляют.
- Ускорение — анализ влияния культуры на результаты развития.
- Бесстрашная организация — работа Эми Эдмонсон о психологической безопасности.
- Скромное расследование — классическая книга Эдгара Шейна о расследовании!
- Мышление «черного ящика» — легкое для чтения руководство Мэтью Сайеда по установке на рост
- Мышление — работа Кэрол Двек по установке на рост
Первоначально это был доклад, сделанный на конференции Redgate’s Level Up 2019.
Узнайте больше о нас на https://ingeniouslysimple.com, и мы нанимаем!
Почему самолеты не врезаются друг в друга?
Содержание
Когда вы летите в качестве пассажира на коммерческом авиалайнере, трудно представить, какой уровень координации и планирования необходим для обеспечения безопасности вашего полета. Поскольку эта координация в значительной степени остается за кадром, пилоты авиакомпаний и бортпроводники часто слышат вопросы от обеспокоенных клиентов о полетах слишком близко к другим самолетам!
«Могу ли я пойти и поговорить с пилотами, потому что я думаю, что мы чуть не столкнулись с другим самолетом»?
На самом деле любой пересекающий границу самолет, скорее всего, находится значительно дальше, чем может показаться, и совершенно безопасен!
Итак, если вы нервничаете и считаете, что ваш самолет слишком близко подошел к впереди идущему, или вам просто любопытно, в этой статье мы надеемся дать вам некоторую уверенность.
К концу статьи вы будете знать:
- Могут ли пилоты видеть другие самолеты?
- Как коммерческие самолеты не сталкиваются друг с другом?
- Современное оборудование, помогающее самолетам избегать столкновений
Мы рассмотрим, как пилоты избегают столкновений с другими самолетами, используя как устаревшие, так и современные методы. И помните, , благодаря этим строгим системам безопасности практически не бывает столкновений в воздухе между современными коммерческими самолетами.
Нервные летчики, обратите внимание, риск погибнуть при столкновении в воздухе просто слишком мал, чтобы его можно было рассчитать!
Как летчики избегают самолетов: по старинке!
В современных авиалайнерах используется множество причудливых технологий, но, несмотря на все достижения, некоторые ключевые правила, которым пилоты следовали десятилетиями, остаются неизменными.
Двумя ключевыми методами обеспечения эшелонирования воздушных судов являются правило север-юг во время крейсерского полета и соблюдение процедурных методов после взлета и во время захода на посадку до посадки.
Правило Север/Юг
Одно из самых основных правил полета, правило север-юг или полукруг, определяет, на какой высоте должны лететь самолеты в зависимости от их направления.
Это гарантирует, что самолеты, летящие навстречу друг другу, пересекаются над головой на расстоянии не менее 1000 футов (около 305 м) по вертикали.
Вот краткий обзор:
- Перед достижением крейсерской высоты все пилоты меняют свои приборы, чтобы использовать одни и те же данные — среднюю высоту над уровнем моря Участки высотой 2000 футов, между которыми нет самолетов
- Это означает, что все воздушные суда, летящие на высотах, указанных на их приборах, разделены по вертикали не менее чем на 1000 футов (около 305 м).
Что делать, если два самолета летят на одном уровне навстречу друг другу? Эта проблема решается правилом север/юг.
Самолет, летящий по курсу между севером и югом (000-179 градусов), летящий на нечетном эшелоне полета (например, FL 350, FL 370, FL390)
Самолет, летящий по курсу между югом и севером (180-359градусов) летите на ровном эшелоне полета (например, FL 360, FL 380 и т.
д.).
Это гарантирует, что самолеты, летящие навстречу друг другу в одной и той же части неба, сохраняют разницу высот не менее 1000 футов (около 305 м) авиадиспетчерами. Под постоянным контролем управление воздушным движением направляет пилотов на правильные взлетно-посадочные полосы и предоставляет информацию о векторе (курсе и высоте), чтобы избежать других самолетов в этом районе.
Однако во многих частях мира, где отсутствует управление воздушным движением, используются процедурные полеты. Это означает, что все перемещения выполняются без прямой связи с УВД. Итак, как это работает?
Каждый аэропорт публикует стандартный маршрут вылета по приборам (SID) или стандартный маршрут прибытия в терминал (STAR).
В этих документах подробно описаны точные процедуры входа и прибытия в воздушное пространство аэропорта, направления и высоты, на которых должен лететь самолет, чтобы в конечном итоге выровняться со взлетно-посадочной полосой, избегая при этом других самолетов в этом районе.
Пилоты будут сообщать об обозначенных точках над головой в каждой процедуре, а авиадиспетчер, слушая (но не наблюдая!) точно поймет, где находится каждый самолет во время процедуры. Часто используя только секундомер и отсчет скорости полета самолета, когда между прибывающими самолетами есть безопасное расстояние, пилотам разрешается лететь к следующей контрольной точке.
Это трудоемкий и сравнительно неэффективный метод вылета и захода на посадку, но он все же играет ключевую роль в обеспечении безопасности самолетов. Несмотря на то, что пилоты летают на современных авиалайнерах, коммерческие пилоты по-прежнему регулярно проверяются на «возврат к основам» процедурных полетов практически каждые шесть месяцев при проверке тренажера.
Как пилоты избегают столкновения с самолетами: современные методы
Как мы видели, старомодные методы, такие как правило полукруга и процедурные траектории полета, хорошо удерживают самолеты друг от друга, но они являются грубыми ориентирами и часто трудоемкий.
Разве технологии не продвинулись? Для коммерческих самолетов ответ однозначно положительный.
Сегодня есть два основных инструмента, которые пилоты используют для предотвращения столкновений: система предотвращения столкновений (TCAS) и радар управления воздушным движением (ATC).
TCAS
Система предотвращения столкновений (TCAS) — это разновидность бортовой системы предотвращения столкновений (ACAS), предназначенная для снижения вероятности столкновений самолетов в воздухе.
Самолеты с поддержкой TCAS постоянно передают свое местоположение по радиочастотам, аналогично тому, как корабли используют AIS. Все находящиеся поблизости самолеты, оборудованные системой TCAS, постоянно прослушивают эти передачи и сравнивают их со своим местоположением.
Это сравнение учитывает скорость и курс обоих самолетов, и если обнаруживается, что столкновение неизбежно, пилоты обоих самолетов предписывают уклоняться. Некоторые современные системы TCAS — например, в последних самолетах Airbus A380 и A350 — даже автоматически инициируют маневр, который может заключаться в наборе высоты, снижении или выравнивании.
Однако «настоящей» пользой для пилотов является повышенная осведомленность, которую обеспечивают системы TCAS. В то время как пилоты надеются, что им никогда не придется выполнять настоящий маневр уклонения, современные системы используются в каждом полете, чтобы отображать все находящиеся поблизости самолеты и информировать пилотов о потенциальных конфликтах до того, как они произойдут.
Радар УВД
Радар управления воздушным движением (УВД) — еще один основной инструмент, который пилоты используют для предотвращения столкновений.
В самом загруженном воздушном пространстве служба управления воздушным движением использует комбинацию первичного и вторичного обзорных радаров.
Основной обзорный радар (PSR) работает, передавая микроволновый сигнал, который отражается от самолета и возвращается на наземную станцию. Время, необходимое для возврата сигнала, используется для расчета расстояния до самолета, а направление, откуда он пришел, используется для определения пеленга самолета.
- Современный PSR исключительно точен и не требует ввода данных с самолета. Все, что летает в небе, будет подробно показано на экранах авиадиспетчеров.
- Однако первичные радары имеют некоторые ограничения. Они дороги, и для покрытия больших участков воздушного пространства необходимы мощные радары.
- Кроме того, он может «видеть» только те самолеты, которые находятся в пределах прямой видимости передатчика (т. е. не за холмами или горами), и на него может повлиять плохая погода (например, сильный дождь или снег).
Вторичный обзорный радар (SSR) был разработан для устранения ограничений PSR. Вместо того, чтобы полагаться на микроволновый сигнал, отраженный от самолета, SSR использует «импульсную» передачу, которая принимается транспондером на борту самолета.
Затем транспондер отвечает на запрос, передавая сигнал обратно на наземную станцию, который включает в себя такую информацию, как высота над уровнем моря, опознавательный индекс и скорость.
Затем эти данные используются авиадиспетчерами для обеспечения эшелонирования воздушных судов.
SSR может использоваться в любых погодных условиях и не требует прямой видимости, поэтому его можно использовать для отслеживания самолетов, летящих за холмами или горами. Все современные коммерческие самолеты должны быть оснащены транспондером и использовать код, назначенный УВД. Он также предлагает преимущество, заключающееся в возможности отслеживать гораздо больше самолетов, чем PSR, что делает его предпочтительной радиолокационной системой в загруженном воздушном пространстве.
Часто задаваемые вопросы
На каком расстоянии друг от друга летают самолеты?
Минимальное горизонтальное разделяющее расстояние между воздушными судами в крейсерском режиме обычно составляет 5 морских миль. При радиолокационном контроле в строго регулируемом воздушном пространстве, таком как крупные международные аэропорты, это расстояние может быть уменьшено до 3 морских миль.
Для вертикального разделения 2000 футов является стандартным расстоянием разделения. Однако с развитием технологий многие занятые участки воздушного пространства позволяют коммерческим самолетам использовать сокращенные минимумы вертикального эшелонирования (RVSM). В этом воздушном пространстве самолеты разделяются всего на 1000 футов по вертикали.
Когда самолеты ближе всего друг к другу?
Вас может удивить тот факт, что два коммерческих самолета, которые когда-либо летели друг к другу, находятся ближе всего во время взлета и посадки.
В самых загруженных аэропортах мира службам управления воздушным движением приходится максимизировать скорость прибывающих и вылетающих самолетов, размещая самолеты как можно ближе друг к другу. В хорошую погоду загруженные аэропорты обычно делают это, давая пилотам разрешение на посадку после.
В то время как самолеты первоначально прибывают на окончательный заход на посадку на расстоянии около 3 морских миль, самолеты «сбиваются в кучу», когда предшествующий самолет замедляется во время посадки.
В результате некоторым коммерческим самолетам разрешено приземляться, когда самолет впереди находится всего в нескольких сотнях метров впереди, и у них может быть свободная взлетно-посадочная полоса только на высоте 100 футов.
Могут ли коммерческие пилоты видеть другие самолеты?
Первое правило — быть начеку! Или так говорят… На самом деле, это только половина правды. Пилоты коммерческих авиакомпаний обычно не высматривают в иллюминаторах другие самолеты.
- Обнаружение других летательных аппаратов абсолютно необходимо для частных пилотов, управляющих легкими самолетами, но это не всегда практично для коммерческого пилота, управляющего авиалайнером.
- Из-за их высокой скорости, в зависимости от времени суток, погодных условий и положения солнца, пилоту может быть очень трудно физически увидеть другой самолет.
- Коммерческие пилоты обучены пользоваться своими приборами, включая дисплеи TCAS, и полагаться на диспетчерскую службу, чтобы держаться подальше от других самолетов.
