Взлёт и Посадка самолётов короткого и вертикального взлёта и посадки

Самолётом короткого взлёта и посадки (СКВП) называется самолёт, у которого скорость отрыва и посадки и, соответственно, длины разбега и пробега меньше, чем у самолёта обычной схемы данного класса. Принято считать, что потребная длина ВПП для СКВП равна 400…600 м.

Для осуществления короткого взлёта необходимо увеличение несущих свойств крыла и увеличение вертикальной составляющей тяги двигателей.

Несущие свойства крыла могут быть увеличены за счет использования энергетической механизации крыла, принцип действия которой основан на использовании части энергии двигателей или дополнительных источников энергии для предотвращения отрыва пограничного слоя на поверхности крыла и увеличения циркуляции скорости вокруг крыла.

При единой силовой установке (подъемно-маршевые двигатели) вертикальную составляющую тяги на режимах взлёта и посадки можно получить отклонением вектора тяги на некоторый угол . Это достигается либо поворотом реактивных сопел или струи воздуха за воздушным винтом, либо поворотом силовой установки автономно или вместе с крылом.

При составных силовых установках для получения вертикальной тяги применяются специальные малоресурсные подъёмные двигатели, а для горизонтальной тяги – маршевые, работающие в течение всего полёта.

При комбинированных силовых установках для создания вертикальной тяги используются подъёмные и подъёмно-маршевые двигатели. В свою очередь, подъёмные двигатели для улучшения характеристик переходных режимов используются для создания части горизонтальной тяги. В этом случае они называются подъёмно-разгонными двигателями.

В качестве примера, определим скорость отрыва СКВП с подъёмно-маршевым двигателем. Пусть при разбеге СКВП вектор тяги двигателя отклонен на угол . Тогда вертикальная составляющая тяги будет равна: .

При отрыве самолёта , или , откуда , (8.23)

где – тяговооружённость самолёта на взлёте.

Из формулы (8.23) видно, что чем больше угол и тяговооруженность самолёта, тем меньше , и, следовательно, тем меньше длина разбега и взлётная дистанция. Применение энергетической механизации крыла значительно увеличивает и уменьшает .

Посадка СКВП отличается от посадки обычных самолётов главным образом малыми посадочными скоростями, и, следовательно, меньшими величинами .

При наличии вертикальной составляющей тяги, превышающей силу тяжести самолёта, возможен вертикальный (точечный) взлёт и посадка. Самолётами вертикального взлёта и посадки (СВСП) называются самолёты, у которых вертикальная составляющая тяги превышает их силу тяжести: и которые имеют устройства стабилизации и управления при отсутствии поступательного движения. Для них размеры ВПП соизмеримы с размерами самого самолёта. У таких самолётов применяются единые, составные и комбинированные силовые установки.

Рассмотрим взлёт СВВП. При выборе схемы взлёта необходимо учитывать требования безопасности полёта и обеспечивать взлёт с площадок минимальных размеров. Этим требованиям удовлетворяет вертикальный старт с последующим интенсивным искривлением траектории и разгоном по прямолинейной горизонтальной траектории до заданной конечной скорости на конечной высоте . Взлёт считается законченным, если самолёт набрал заданные значения скорости , высоту и угол наклона траектории . Величина конечной скорости выбирается из условий нормального управления и балансировки моментов с помощью обычных аэродинамических рулей.

Траектория взлёта должна проходить несколько выше стандартных препятствий, а конечная высота должна назначаться в зависимости от характера местности, естественных препятствий и типа самолёта в пределах 25…40 м над землей. Углы наклона траектории в конце взлёта должны быть равны нулю или малыми положительными.

Рассмотрим две схемы вертикального взлёта самолёта.По схеме 1 отрыв самолёта происходит по вертикали с последующим интенсивным переходом в горизонтальный разгон до на высоте . По схеме 2 отрыв самолёта происходит после короткого (20…30 м) разбега с интенсивным уходом от земли и последующим переходом в горизонтальный разгон до на высоте . Эту схему взлёта целесообразно применять при взлёте с недостаточно прочных грунтов для снижения эрозии грунта. При взлёте по второй схеме время достижения конечной скорости меньше, чем по первой схеме.

Рассмотрим посадку СВВП. Посадка самолётов является одним из самых трудных и ответственных этапов полёта. Трудности посадки СВВП усугубляются тем, что самолёт должен погасить всю механическую энергию, находясь в воздухе, до соприкосновения с землей.

У СВВП траектория посадки состоит из следующих участков: прямолинейного предпосадочного снижения (до высоты 45…50 м), выравнивания, торможения и снижения с приземлением. Этаппредпосадочного прямолинейного сниженияпри посадке самолёта не отличается от предпосадочного снижения обычных самолётов.

Угол снижения выбирается, исходя из привычных для лётчика вертикальных скоростей: 3…5 м/с.

Выравнивание для перевода самолёта в горизонтальный полётзаканчивается на высоте порядка Н = 30 м.

На участке торможения самолёта (до скорости порядка 5…10 м/с)для компенсации падения подъёмной силы необходимо плавно увеличивать вертикальную составляющую тяги .

Конечный этап посадки: снижение и приземление.На этом участке самолёт движется по криволинейной траектории, уменьшается вертикальная составляющая тяги до величины . Самолёт начинает снижаться с небольшим ускорением. На высоте 10…15 м увеличивается с таким расчетом, чтобы в процессе снижения самолёт у поверхности земли имел вертикальную скорость , близкой к нулю, а горизонтальную – равную нулю.