Взлетно-посадочная полоса

 

Изобретение относится к оборудованию аэродромов. Полоса выполнена с искусственным покрытием, имеет вогнутый к середине участок с перепадом высот более 10 м, и оборудована радио- и осветительным оборудованием. Вогнутый участок состоит из нисходящего отрезка и восходящего отрезка, между которыми обозначена точка, на уровне которой должна быть достигнута скорость, необходимая для отрыва летательного аппарата от покрытия. Изобретение направлено на повышение безопасности полета. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству аэродромов.

Известны взлетно-посадочные полосы - ВПП (БЭС, том 2, издание третье, Москва, Советская энциклопедия, 1970, стр. 485). Взлетно-посадочные полосы, вследствие геофизических и других причин, ограничены по своим размерам, что накладывает ограничения на возможности аэродромов по обеспечению безопасной эксплуатации летательных аппаратов (ЛА), а также ограничивает допустимую коммерческую нагрузку самих ЛА. Превышение допустимой коммерческой нагрузки приводит к авариям и катастрофам.

Известна ВПП, оборудованная искусственным покрытием, которая имеет вогнутый к середине участок с перепадом высот более 10 метров (заявка Англии 2311263, В 64 F 1/00, 1997). ВПП не имеет радио- и осветительного оборудования и не может быть использована для взлета и посадки ЛА общего назначения (пассажирские и транспортные самолеты).

Известны катапульты (БЭС, том 11, издание третье, Москва, Советская энциклопедия, 1973, стр. 522), предназначенные для придания ЛА стартовой скорости. Применение катапульт ограничено прочностью ЛА.

Известны аэротрамплины (авианесущий крейсер "Адмирал Кузнецов"), предназначенные для обеспечения безопасной начальной высоты полета ЛА.

Известно техническое решение, основанное на использовании искусственного уклона для увеличения скорости движения самолета, предложенное А.Ф. Можайским.

Прототипом изобретения является взлетно-посадочная полоса (заявка Англии 2311263, В 64 F 1/00, 1997).

Статистика летных происшествий показывает, что более 70% аварий и катастроф происходят на взлете и посадке ЛА (В.А. Полтавец. Безопасность полетов и методы ее обеспечения. Учебное пособие. Издательство МАИ, 1995 г., стр 61, рис.15). При этом основными причинами аварий и катастроф являются: - перегрузка ЛА на взлете, - неблагоприятные погодные условия, - ошибки летного состава.

Устранение (снижение влияния) указанных выше причин повышает безопасность полетов (налет на одно летное происшествие).

Поставленная цель достигается тем, что ВПП, оборудованная искусственным покрытием, радио- и осветительным оборудованием, имеет вогнутый участок, состоящий из нисходящего и восходящего отрезков, между которыми обозначена точка, на уровне которой должна быть достигнута скорость отрыва ЛА, необходимая для его взлета. При этом перепад высот составляет не менее 10 метров, а угол наклона восходящего отрезка в периферийной части соответствует углу снижения ЛА при заходе на посадку: -2,5 - -3,5 градусов.

Важными свойствами предлагаемого технического решения также являются: - увеличение допустимой коммерческой нагрузки ЛА за счет использования сил гравитации прв выполнении взлета; - уменьшение ударных нагрузок на ЛА при посадке на наклонную поверхность.

На фиг.1 изображена схема ВПП; на фиг.2 изображены силы, действующие на ЛА.

ВПП состоит из горизонтального отрезка 1, нисходящего отрезка 2, восходящего отрезка 3, точки прекращения взлета - "А".

Достижение поставленной цели осуществляется следующим образом. Летательный аппарат разгоняется на отрезке 2. При достижении ЛА на отрезке 2 скорости отрыва летчик выполняет взлет. Если ЛА на отрезке 2 не достиг скорости отрыва, летчик в точке "А" прекращает взлет, после чего ЛА тормозится на отрезке 3. В том случае, если летчик не прекратил взлет в точке "А", скорость движения ЛА, вследствие возрастающего сопротивления сил гравитации (принудительное торможение), уменьшается и взлет становится невозможным, тем самым исключается одна из основных причин, приводящих к авиакатастрофам.

Эффективность торможения ЛА определяется перепадом высот Н (фиг.1) между верхней и нижней точками ВПП. Потеря скорости ΔV (без учета сил трения и аэродинамического сопротивления) определяется зависимостью: где V - исходная скорость.

Учитывая, что скорость прекращения взлета ЛА составляет 100-200 [км/ч] и, что ЛА оборудованы достаточно эффективными средствами торможения, перепад высот, в зависимости от класса аэродрома, должен составлять более 10 метров.

Наличие значительного перепада высот между верхней и нижней точками ВПП предполагает размещение ВПП во впадине либо в искусственном карьере, которые создают естественную защиту ВПП от ветра, что обеспечивает всепогодность аэродрома и, соответственно, снижает влияние неблагоприятных погодных условий на безопасность взлета и посадки ЛА.

Использование посадочной полосы с углом наклона, соответствующим углу снижения ЛА (-2,5 - -3,5 градусов), позволяет осуществлять посадку ЛА без его предварительного выравнивания и выдерживания, что, наряду с принудительным торможением, существенно упрощает пилотирование ЛА при посадке, снижает психологическую нагрузку на летчика, уменьшает риск ошибки.

В целом, применение предлагаемого технического решения позволит, по предварительной оценке, снизить количество летных происшествий на взлете и посадке ЛА более, чем на треть, что составляет более 20% от общего количества летных происшествий.

Кроме повышения безопасности полетов ЛА, предлагаемое техническое решение позволяет также получить значительный технико-экономический эффект: 1. Повышается допустимая коммерческая нагрузка ЛА.

Для углов α, меньших 0,05 (фиг.1), можно получить соотношение:

где ΔG - увеличение коммерческой нагрузки;
α - средний угол наклона ВПП;
G - вес ЛА;
тяговооруженность ЛА.

Таким образом, коммерческая нагрузка ЛА может быть увеличена на 3-6% от веса летательного аппарата, что эквивалентно 30% и более. В связи с этим строительство вогнутых ВПП, несмотря на их стоимость, экономически оправдано. Эффект увеличения коммерческой нагрузки объясняется, главным образом, увеличением тяговооружснности ЛА при разгоне за счет использования сил гравитации (фиг.2).

2. Уменьшаются ударные нагрузки на ЛА при посадке. На фиг.2 показаны силы, действующие на ЛА при движении по наклонной плоскости. Сила взаимодействия ЛА с ВПП определяется:
F = G•cosα-Y-R•sinγ,
где F - сила взаимодействия ЛА с ВПП;
Y- подъемная сила;
G - вес ЛА;
R - тяга двигателей.

Видно, что сила взаимодействия ЛА с ВПП при увеличении угла наклона α уменьшается.

3. Снижается стоимость эксплуатации ЛА, что связано с отсутствием необходимости использовать специальные технические средства: устройства для форсирования тяги двигателей, ускорители, устройства реверса тяги, тормозные парашюты и др. , обеспечивающие безопасный взлет и посадку ЛА с горизонтальных ВПП.

С целью повышения допустимой коммерческой нагрузки ЛА (за счет увеличения угла наклона α), ВПП может выполняться несимметричной формы, т.е. с различными средними углами наклона отрезков 1, 2 (фиг.1). В этом случае взлет и посадка выполняются с разных сторон ВПП: взлет со стороны большего уклона; посадка со стороны меньшего уклона.

Формула изобретения

1. Взлетно-посадочная полоса, оборудованная искусственным покрытием, имеющая вогнутый к середине участок с перепадом высот более 10 м, отличающаяся тем, что она оборудована радиооборудованием и осветительным оборудованием, упомянутый вогнутый участок состоит из нисходящего отрезка и восходящего отрезка, между которыми обозначена точка, на уровне которой должна быть достигнута скорость, необходимая для отрыва летательного аппарата от упомянутого покрытия.

2. Взлетно-посадочная полоса по п. 1, отличающаяся тем, что угол наклона восходящего отрезка в периферийной части составляет -2,5. . . -3,5^o.

3. Взлетно-посадочная полоса по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый вогнутый к середине участок выполнен несимметричной формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2