Это первая серия цикла, где мы простыми словами расскажем про процесс полета — от подготовки к взлету до посадки
До какой скорости нужно разогнать самолет, чтобы оторвать от земли
Подготовка к взлету начинается задолго до запуска двигателей. Командир воздушного судна и второй пилот приезжают в аэропорт за полтора-два часа до вылета, их задача — проверить всю информацию по рейсу и принять решение: можно или нет отправляться в путь. Для этого они изучают погоду, техническое состояние самолета и маршрут.
Перед запуском двигателей экипаж рассчитывает, до какой скорости нужно разогнать самолет, чтобы оторвать его от земли. Для этого в специальное приложение на бортовых планшетах пилоты вводят три ключевых параметра:
- Точный вес самолета — с топливом, пассажирами и грузом. Чем больше вес, тем выше скорость потребуется для разгона и взлета.
- Актуальные погодные условия. Это температура воздуха, давление, скорость и направление ветра.
- Характеристики взлетно-посадочной полосы (ВПП), ее длину, профиль и слой осадков, например толщину снега.
У капитана и второго пилота на их рабочих местах в самолете есть планшеты, на которых установлена специальная программа для расчета взлетно-посадочных характеристик. Каждый летчик независимо от другого вносит туда данные: погодные условия, вес самолета, параметры ВПП. Программа выдает им показатели скоростей на взлет. Пилоты сравнивают друг с другом расчеты, чтобы исключить ошибку некорректного ввода данных. И только если данные совпадают, они вводят скорости на взлет в бортовой компьютер.
Данные, которые вносят пилоты в планшеты, уникальны для каждого рейса. Чем больше вес воздушного судна и хуже погода, тем выше должна быть скорость самолета и длиннее полоса для разбега. На основе введенных пилотами параметров система рассчитывает критические скорости:
1. Скорость принятия решения (V1). Это скорость, до достижения которой пилот может безопасно прервать взлет, а оставшейся длины полосы хватит, чтобы самолет смог остановиться. Предположим, что Airbus A320 отрывается от земли на скорости 260 км/ч, а скорость принятия решения у него — 240 км/ч. Если на скорости
Пилотам важно заложить на разгон максимально допустимое время: исходя из массы самолета и длины полосы. Ведь чем дольше мы остаемся на земле, тем больше времени и дистанции у нас для прерывания взлета. Это нужно, чтобы при возникновении нештатной ситуации остаться на земле, а не набирать высоту.
2. Скорость отрыва, или скорость подъема передней опоры (Vr). Это скорость, на которой пилот тянет на себя штурвал (или сайдстик, если речь об Airbus), после этого поднимается нос самолета и шасси отрываются от земли. Согласно примеру из абзаца выше, скорость отрыва у Airbus A320 —
3. Безопасная скорость набора высоты (V2). Это минимальная скорость, которую самолет должен набрать, поднявшись на 11 м над ВПП. На этой скорости лайнер сможет продолжать безопасно набирать высоту, даже если откажет один двигатель. Возвращаясь к нашему примеру, если Airbus A320 оторвался от земли на скорости 260 км/ч, то, поднявшись на высоту 11 м, он должен набрать порядка 290 км/ч*.
Точно такие же расчеты мы можем сделать по бумажным таблицам. Просто приложение на планшете работает быстрее. Но не машина принимает решение о взлете. Окончательное решение, основанное на всей собранной информации, всегда остается за капитаном.
Кто управляет самолетом на взлете: автопилот или человек
Абсолютно все самолеты в мире взлетают в ручном режиме, то есть ими управляет не автопилот, а человек. Технологию автоматического взлета в 2020 году впервые испытала французская компания Airbus. Несмотря на то что испытания прошли успешно, система до сих пор полностью не внедрена.
Дело в том, что при взлете автопилот не может нормально «видеть» пространство вокруг: в небе не установлены радиомаяки или другие объекты, которые помогли бы машине сориентироваться. А если что-то пойдет не по плану, то уйти на второй круг не получится. Поэтому процесс разгона, отрыва от земли и набора первых 30 м высоты отдан человеку, а не автоматике.
Разбег и отрыв: какие бывают типы взлета
В зависимости от загрузки самолета, условий аэродрома, качества и длины ВПП, пилот выбирает один из трех способов начала разбега и взлета.
Обычный взлет (Normal Takeoff). Эта методика самая популярная. Самолет выруливает на ВПП и останавливается. Пилот держит его на тормозах, выводит режим двигателей на 40 % мощности и проверяет параметры их работы. Если всё в порядке, то он отпускает тормоза, постепенно выводя режим двигателей на взлетный. Самолет плавно разгоняется и отрывается от земли.
Взлет с тормозов (Static Takeoff). Применяется только по необходимости. Самолет выруливает на ВПП и останавливается. Пилот держит его на тормозах, выводит режим двигателей на 40 % мощности и проверяет параметры их работы. После этого, продолжая держать на тормозах, выводит двигатели на взлетный режим. Пилот отпускает тормоза, самолет резко начинает движение и взлетает. При такой методике нужно меньше длины ВПП для разгона, но повышается нагрузка на тормозную систему.
Взлет с разбегом по полосе (Rolling Takeoff). Эта методика применяется, когда нет очереди на полосе и диспетчер дает пилоту разрешение на взлет. Самолет выруливает на полосу и продолжает движение. В отличие от двух других способов разбега, лайнер не останавливается на ВПП. Пилот выводит режим двигателей на 40 %, проверяет параметры. Если всё в норме, то он выводит двигатель на взлетный режим, разгоняет самолет и поднимает в небо. При таком методе нет нагрузки на тормозную систему, но нужна длинная ВПП.
Набор высоты: как взлетает самолет
После отрыва от полосы через
Дело в том, что для взлета пилот выпускает закрылки и предкрылки — элементы механизации, которые изменяют площадь и кривизну крыла и увеличивают подъемную силу. Это позволяет самолету взлететь на более низкой скорости и уменьшить дистанцию разбега.
После того, как самолет достиг отметки в 250 м (в большинстве случаев), ему уже не нужно столько подъемной силы, зато ему необходимо быстро набирать высоту. Здесь «распущенные» крылья уже создают сопротивление воздуху. Пилот начинает убирать закрылки. В этот момент лобовое сопротивление резко падает — самолету становится «легче» лететь, но и подъемная сила тоже временно уменьшается — крыло становится более обтекаемым.
Именно кратковременное падение подъемной силы при резком снижении сопротивления и ощущается как легкое «проседание». Это подтверждение того, что самолет переходит в более скоростной режим полета и набора высоты.
Представьте, что вы едете на велосипеде в гору на самой низкой передаче, — это как взлет с выпущенными закрылками. Покорив подъем, вы переключаетесь на высокую передачу, чтобы набрать скорость, — это уборка механизации крыла. В момент переключения вы на долю секунды теряете инерцию и можете чуть скатиться назад — это и есть то самое «проседание». После него движение становится быстрее и плавнее.
В следующий раз, когда отправитесь в полет, обратите внимание, как разбегается лайнер: обычным способом или с тормозов. Понаблюдайте за тем, когда пилот убирает закрылки и предкрылки, почувствуйте это легкое «проседание». Теперь вы знаете, как это работает, и будете чувствовать себя увереннее.
Представьте, вы самолет. Или почему нужно взлетать против ветра
Самолет взлетает против ветра. Это обязательное правило с небольшой поправкой: для большинства современных самолетов допускается взлетать с попутным ветром не более
Для понимания этого правила важно держать в голове ключевой принцип полета: самолет держится в воздухе благодаря скорости относительно воздушного потока, а не относительно земли. Именно набегающий поток, обтекая специальный профиль крыла, создает подъемную силу. Воздух быстрее движется над изогнутой верхней поверхностью крыла, где получается низкое давление, и медленнее под нижней поверхностью, где давление выше. Так самолет взмывает вверх. А помогает ему встречный ветер и лопасти двигателя, которые за него «цепляются».
Вспомните плоский эскалатор — движущуюся дорожку в аэропорту, которая помогает быстрее преодолевать залы. Она называется траволатор. Представьте, что вы стоите на ней на скейтборде. В нашем примере траволатор — ВПП, а вы самолет.
Чтобы на скейте поехать вперед быстрее, чем движется полотно, вам нужно цепляться за поручни и тянуть их на себя. В этой аналогии поручни — это воздушная масса, а руки — лопасти двигателя самолета, которые, вращаясь, «хватаются» за воздух и тянут самолет вперед.
Представьте, что поручни траволатора начинают двигаться навстречу вам, помогая удобнее передвигать по нему руки. И разгон идет быстрее. Также и встречный ветер создает набегающий поток на самолет. Двигатели «хватаются» за воздух, и самолету проще набрать необходимую скорость. Это экономит драгоценные метры разбега.
Если ветер попутный, ситуация меняется на противоположную. Чтобы начать эффективно «цепляться» за воздух, самолету сначала необходимо на земле компенсировать скорость попутного ветра, то есть разогнаться до его скорости. Только после этого воздушный поток станет набегающим, и крылья начнут создавать достаточную подъемную силу. На такой разгон требуется значительно более длинная дистанция.
*В примерах все скорости указаны для наглядности, это не абсолютные значения. Каждая скорость зависит от типа и веса самолета, метеоусловий и особенностей ВПП.
Это первая статья из цикла «Этапы полета простыми словами». Дальше мы расскажем, что нужно сделать пилотам, прежде чем оторвать самолет от земли, как погода влияет на взлет и посадку, а также кто и как сажает самолет: летчик или машина.
Фото обложки: Alexander Denisenko / Shutterstock.com