Взлёт и посадка: против ветра, закрылки и дистанция

Взлёт и посадка — два ответственных момента полёта, когда встречаются полоса и воздух. В обоих случаях самолёт летит на малой скорости и близко к земле; права на ошибку почти нет. На этом шаге разберём правила, которые управляют этими двумя моментами.

Самолёт взлетает относительно воздуха

Крыло «видит» воздушную скорость, а не скорость относительно земли. Самолёт отрывается, когда достигает воздушной скорости, при которой крыло создаёт достаточную подъёмную силу. Эта скорость немного выше скорости сваливания; в примерах этой статьи мы берём 1,2 скорости сваливания.

Согласно лётному руководству FAA, встречный ветер даёт самолёту некоторую воздушную скорость ещё до начала разбега. Путевая скорость, необходимая для достижения нужной воздушной скорости, уменьшается, а с уменьшением путевой скорости сокращается и разбег.

Встречный ветерПопутный ветеркороткий разбегдлинный разбегветерветерОтрыв при той же воздушной скорости; при встречном ветре она достигается при меньшей путевой скорости.

Длина разбега примерно пропорциональна квадрату путевой скорости. Поэтому влияние ветра больше, чем можно ожидать. Практическое правило из руководства FAA: встречный ветер, равный 10 % скорости отрыва, сокращает взлётную дистанцию примерно на 19 %, а попутный ветер той же величины увеличивает её примерно на 21 %.

Пример с моделью

Представим учебную модель массой 1,4 кг, с площадью крыла 30 дм² и статической тягой 6 Н на асфальтовой полосе. Скорость сваливания около 7,9 м/с, скорость отрыва около 9,5 м/с:

• Без ветра: разбег около 16,6 м
• При встречном ветре 3 м/с: около 8,3 м
• При попутном ветре 2 м/с: около 23,3 м

У моделей скорость ветра велика по сравнению со скоростью отрыва, поэтому его влияние гораздо заметнее, чем у полноразмерных самолётов. Встречный ветер в несколько м/с может сократить разбег вдвое.

Другие факторы

• Вес: у тяжёлого самолёта растут скорость сваливания и скорость отрыва; при той же тяге он разгоняется медленнее. Разбег увеличивается по обеим причинам.
• Покрытие полосы: трава увеличивает сопротивление качению колёс. На высокой или мокрой траве разбег заметно удлиняется.
• Высота по плотности: как мы видели на шаге 7, на жарких и высокогорных площадках одновременно растёт необходимая истинная скорость и падает тяга.
• Направление ветра: если полоса направлена не точно против ветра, разбег сокращает только встречная составляющая ветра, а боковая составляющая сносит самолёт в сторону. Подробно это разберём на следующем шаге.

Закрылки

Закрылки — это отклоняемые вниз поверхности на задней кромке крыла. Согласно руководству FAA, закрылки увеличивают кривизну крыла и тем самым увеличивают и подъёмную силу, и сопротивление. Благодаря этому самолёт:

• сваливается на меньшей скорости и может взлетать и садиться медленнее;
• может снижаться по более крутой траектории на посадке, не разгоняясь.

На взлёте обычно используют небольшое отклонение закрылков (или не используют их вовсе). Большое сопротивление полностью выпущенных закрылков ухудшает разгон и набор высоты. На посадке же полностью выпущенные закрылки уменьшают скорость захода и посадочную дистанцию. Для настоящего самолёта правильное положение закрылков указано в его руководстве.

Посадка: те же правила наоборот

На посадке самолёт тоже летит относительно воздуха. Встречный ветер при той же воздушной скорости захода означает меньшую путевую скорость; самолёт останавливается на меньшей дистанции. Посадка с попутным ветром означает и бо́льшую дистанцию, и риск выкатиться за конец полосы. Поэтому и взлёт, и посадку по возможности выполняют против ветра.

Практические выводы для авиамоделиста

• Придя на поле, сначала определите ветер. Достаточно ветроуказателя, движения деревьев или травинки.
• Не взлетайте с попутным ветром. Разбег удлиняется, а если самолёт «силой» отрывать от земли, возникает риск сваливания.
• При боковом ветре в начале разбега отклоните элероны в сторону ветра; руководство FAA рекомендует это, чтобы не дать подняться наветренному крылу. Направление выдерживайте рулём направления.
• На травяном поле закладывайте более длинный разбег и больше тяги.

Попробуйте сами

Увеличьте ветер с 0 до 3 м/с и посмотрите, как красный флажок (точка отрыва) смещается назад относительно серого флажка (без ветра). Затем установите ветер −2 м/с. Сравните результаты, меняя также закрылки и покрытие полосы.

Следующий шаг

Ветер влияет не только на взлёт, но и на весь полёт. На следующем шаге посмотрим, как при ветре лететь по прямому маршруту, что такое путевая скорость и угол сноса.