Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полёта по маршруту Минеральный Воды - Нижний Новгород

Узнать стоимость написания работы

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(МИНТРАНС РОССИИ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

(РОСАВИАЦИЯ)

ФГБОУ ВПО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ»

Курсовая работа по

АВИАЦИОННОЙ МЕТЕОРОЛОГИИ

Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту

и максимально допустимую скорость полёта по маршруту

Минеральный Воды - Нижний Новгород

Выполнил: студент гр. № 152

(ФИО) Калинин М.Р.

Проверила: Афанасьева Ю.С.

г. Санкт – Петербург

2015 г.

Оглавление

1. Введение……………………………………………………………… стр. 3

2. Глава 1…………………………………………………………… стр. 4 - 10

3. Глава 2………………………………………………………….. стр. 11 - 12

4. Глава 3………………………………………………………….. стр. 13 - 24

5. Заключение (выводы)……………………………………………… стр. 25

6. Список использованной литературы……………………………….стр. 26

Введение

В транспортной системе современной России воздушный транспорт, являющийся основой Гражданской авиации России, является одним из основных видов пассажирского транспорта

На данный момент в России, как и во всём мире, воздушный транспорт является одним из основных видов пассажирского транспорта.

У гражданской авиации есть три основных критерия: безопасность, экономичность, регулярность. Выполнение этих требований во многом зависит от метеорологических условий. Неблагоприятные метеорологические условия были признаны причиной 20% авиационных происшествий, по данным Международной организации ИКАО. По этим же данным, нарушения расписания полетов из-за погоды в зависимости от сезона года и климата района происходят в среднем от 1 до 5% случаев. Больше половины этих нарушений составляют отмены рейсов из-за условий погоды в аэропортах вылета и прилета.

В реальных условиях такие физические характеристики, как температура, плотность воздуха и атмосферное давление могут сильно отличаться от данных в стандартной атмосфере (СА). Эти отличия скажутся на характеристиках полёта воздушного судна (ВС). Поэтому в каждом реальном полете необходимо иметь данные температурно-ветрового зондирования, прогноза температуры воздуха на высотах или наблюдения за температурой непосредственно в полете для расчета изменения предельно допустимой высоты.

Целью данной курсовой работы является ознакомление с влиянием температуры и оценка погодных явлений на выполнение полётов, точнее влияние температуры на максимально допустимую высоту и скорость полёта. Рассмотрим маршрут: Минеральные Воды-Нижний Новгород.

Глава №1.Физико-географические и авиационно-климатические особенности аэропортов и климата.

1.1 Описание климата города Минеральные Воды. Климат города сравнительно сухой, сюда не доходят влажные воздушные массы с Чёрного моря, они задерживаются Главным Кавказским хребтом. Климат города Минеральные Воды отличается контрастностью — лето жаркое, сухое, зима морозная и дождливая. Ясно выражена весна и лето. Самые холодные месяцы — январь и февраль, самые тёплые — июль и август. Весна начинается в конце февраля. Лето начинается в середине мая. Оно тёплое и продолжительное (около 140 дней). Осень начинается в конце сентября — в начале октября.

Осадки на территории города выпадают крайне неравномерно по сезонам года и составляют от 300 мм до 600 мм в год.

Средняя температура воздуха в Минеральных Водах по данным многолетних наблюдений составляет +9.7 °C. Наиболее тёплый месяц — июль, его средняя температура +22.7C. Наиболее холодный месяц - январь с температурой -2.5 °C. Самая высокая температура, отмеченная в Минеральных Водах за весь период наблюдений +41.1 °C ( август 1948 ), а самая низкая -33.3 °C ( январь 1940 )

Описание аэропорта г. Минеральные Воды. (рис. 1)

Международный аэропорт Минеральные Воды

ИАТА: MRV – ИКАО: URMM – Внутр. код:МРВ

Информация

Тип

гражданский

Страна

Россия

Расположение

Минераловодский городской округСтавропольского края

Координаты: 44°13′30″ с. ш. 43°05′00″ в. д.(G)(O)(Я)
Показать географическую карту

Дата открытия

1925

Эксплуатант

ОАО «Международный аэропорт Минеральные Воды»

Высота НУМ

321 м

Часовой пояс

UTC+3

Время работы

круглосуточно

Сайт

Сайт аэропорта

Карта

MRV

Расположение аэропорта на карте России

Взлётно-посадочные полосы

Номер

Размеры (м)

Покрытие

12/30

3900х60

армобетон

(рис. 1) Аэропорт г. Минеральные Воды

1.2 Описание климата города Нижний Новгород. Климат в Нижнем Новгороде умеренно континентальный, с холодной продолжительной зимой и тёплым, сравнительно коротким летом. Из-за больших различий рельефа местности в заречной части города несколько теплее, чем в нагорной. Осадков на ней в среднем за год выпадает на 15-20 % больше. Средние месячные многолетние температуры в низинных районах изменяются от −11,6 °C в январе до +18,4 °C в июле, в нагорных районах от −12 °C в январе до +18,1 °C в июле.

Облачность зимой достаточно велика: 75—80 % времени небо покрыто облаками, а с апреля по август вероятность ясного неба составляет уже 49—56 %. В осенне-зимний период небо чаще закрыто облаками по утрам, а днём погода проясняется. Весной и летом, наоборот, безоблачно в основном по утрам, к середине дня появляются мощные кучевые облака, которые исчезают к вечеру.

Осадков в среднем выпадает 653 мм в год, наибольшее количество — в июле, наименьшее — в марте. В среднем в году бывает 180 дней с осадками. Снег начинает выпадать в октябре, но устойчивый снежный покров ложится около 20 ноября и разрушается к середине апреля. Изредка наблюдаются зимние грозы.

Средняя температура воздуха в Нижнем Новгороде по данным многолетних наблюдений составляет +4.8 °C. Наиболее тёплый месяц — июль, его средняя температура +19.4C. Наиболее холодный месяц - январь с температурой -8.9 °C. Самая высокая температура, отмеченная в Нижнем Новгороде за весь период наблюдений +38.2°C ( июль 2010), а самая низкая -41.4 °C ( декабрь 1978 ).

Описание аэропорта “Стригино” г. Нижний Новгород. (рис.2)

Аэропорт Стригино

ИАТА: GOJ – ИКАО: UWGG

Информация

Тип

совместного базирования

Страна

Россия

Расположение

Автозаводский район,Нижний Новгород

Координаты: 56°13′48″ с. ш. 043°47′12″ в. д.(G)(O)(Я)
Показать географическую карту

Эксплуатант

ОАО «Международный аэропорт Нижний Новгород»

Хабдля

Dexter

Высота НУМ

78 м

Часовой пояс

UTC+3

Сайт

www.airportnn.ru

Карта

GOJ

Расположение аэропорта на карте России

Взлётно-посадочные полосы

Номер

Размеры (м)

Покрытие

18П/36Л

2,805х45

бетон

18Л/36П

2,509х45

асфальт

06/24

500х22

асфальт

15/33

600х22

асфальт

(рис.2) Аэропорт “Стригино” г. Нижний Новгород.

1.3 Описание воздушной трассы. (рис.3)

(рис. 3) План полета и рельеф трассы

1.4. Были представлены исходные данные по температуре в городах Минеральные Воды и Нижний Новгород за декабрь и июнь месяцы, которые отображены ниже в таблицах № 1, № 2.

Табл. №1

Исходные данные г. Минеральные Воды

Изобарические

поверхности

декабрь

июнь

tср

tmin

tmax

tср

tmin

tmax

1000

-1,3

-23

10

19,9

7

35

850

-8,9

-29

4

10,5

-1

22

700

-19,1

-38

-13

2,1

-9

11

500

-38,2

-47

-22

-13,2

-28

-4

300

-49,1

-63

-34

-37,7

-51

-24

200

-52,3

-66

-47

-50,3

-59

-39

100

-55,7

-65

-48

-48,0

-58

-40

Табл. №2

Исходные данные г. Нижнего Новгорода

Изобарические

поверхности

декабрь

июнь

tср

tmin

tmax

tср

tmin

tmax

1000

-8,2

-14

2

16,5

4

32

850

-13,6

-28

-6

10,9

-3

23

700

-27,7

-44

-13

0,7

-11

10

500

-51,1

-57

-26

-14,4

-30

-5

300

-58,4

-64

-45

-39,8

-50

-29

200

-58,0

-71

-46

-49,3

-59

-38

100

-57,5

-70

-45

-46,0

-61

-39

Вывод: из таблиц №1 и №2 видно, что температура с высотой понижается.

Глава № 2. Работа с аэрологической диаграммой.

2.1 Используя данные предыдущей главы (см. табл. № 1 и № 2) и с помощью построенных кривых стратификации рассчитаем 6T отклонения реальной температуры Tф от стандартной СА на указанных высотах по формуле: 6Tса=Tф-Tса. Эти данные представлены ниже (см. табл. № 3 - № 6).

Табл.3

Минеральные Воды. Декабрь.

Высота,

км

Декабрь

tср

tmin

tmax

tса

6 tср

6 tmin

6 tmax

1

-6

-27

6

8,3

-14,3

-35,3

-2,3

5

-34

-45

-20

-17,5

-16,5

-27,5

-2,5

10

-50

-64

-38

-50

0

-14

12

15

-55

-65

-48

-56,5

1,5

-8,5

8,5

Табл. 4

Минеральные Воды. Июнь.

Высота,

км

Июнь

tср

tmin

tmax

tса

6 tср

6 tmin

6 tmax

1

14

2

27

8,3

5,7

-6,3

18,7

5

-10

-24

0

-17,5

7,5

-6,5

17,5

10

-42

-54

-29

-50

8

-4

21

15

-49

-58

-40

-56,5

7,5

-1,5

16,5

Вывод: из таблиц №3 и №4 видно, что с высотой температура понижается и не совпадает со значениями температуры в стандартной атмосфере

Табл. №5

Нижний Новгород. Декабрь.

Высота,

км

Декабрь

tср

tmin

tmax

tса

6 tср

6 tmin

6 tmax

1

-12

-23

-3

8,3

-20,3

-31,3

-2,3

5

-46

-53

-31

-17,5

-28,5

-35,5

-2,5

10

-58

-66

-45

-50

-8

-14

12

15

-58

-70

-45

-56,5

-1,5

-8,5

8,5

Табл. №6

Нижний Новгород. Июнь

Высота,

км

Июнь

tср

tmin

tmax

tса

6 tср

6 tmin

6 tmax

1

13

-1

25

8,3

-4.7

-9,3

16,7

5

-11

-26

6

-17,5

6,5

-8,5

23,5

10

-43

-53

-32

-50

7

-3

18

15

-47

-61

-39

-56,5

9,5

-4,5

17,5

Вывод: из таблиц № 5 и № 6 также можно сделать вывод, что с высотой температура понижается и при этом не совпадает со значениями температуры в стандартной атмосфере.

Глава №3. Количественная оценка влияние многолетнего
режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета
самолета

3.1 В этой главе сначала мы рассмотрим характеристики самолёта Ту-154Б и Ту-154Б, которые представлены ниже (см. табл. № 7)

Табл. №7

Характеристики Ту-154

Ту-154Б

Ту-154М

Габариты

длина

47,9 м

размах крыла

37,55 м

площадь крыла

201,45 м²

202,0 м²

высота

11,4 м

диаметр фюзеляжа

3,8 м

ширина салона

3,58 м

высота салона

2,02 м

Масса

максимальная взлетная

98-100 т

100—104 т

максимальная посадочная

78 т

80 т

пустого

51 т

55 т

коммерческая нагрузка

18 т

запас топлива

39,75 т

расход топлива

6200 кг/час

5400 кг/час

лётные данные

Количество пассажиров

152—180

164—180

Крейсерская скорость

900 км/ч

Максимальная скорость

950 км/ч

935 км/ч

Максимальное число М

0,88

0,86

Дальность полёта с максимальной
коммерческой нагрузкой

2650 км

3900 км

Длина разбега

2300 м

Длина пробега

2200 м

Высота полёта

11100 м

Потолок

12100 м

Экипаж, чел

4

Двигатели

3×10500 кгс НК-8-2

3×11000 Д-30КУ-154

Фотография Ту-154 представлена на рисунке 4.

Рис. 4 Ту-154Б

3.2 Количественная оценка влияние многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую высоту полета самолета.

Для этой цели используется выражение:

Hпр.д=-ktСа

Где: Δ Hпр.д – изменение потолка или предельно допустимой высоты полета за счет отклонения температуры от СА; κ – эмпирический коэффициент, показывающий, насколько изменяется предельно допустимая высота полета при отклонении температуры от СА на 1°С.

Для турбореактивных самолетов κ ≈ 50 м/1ºΔt

Δt – отклонение температуры от СА на соответствующем уровне.

Теоретический потолок самолёта Ту-154 зависит от его массы. Эта зависимость приведена ниже (см. табл. №8)

Табл.№ 8

Теоретический потолок

Ту-154

86

11000

80

11400

74

11700

≤70

12000

Вывод: потолок увеличивается при уменьшении загрузки ВС.

3.3.Проделав расчёты по вышеприведённым формулам, я получил результаты отклонения предельной допустимой высоты, которые представлены ниже (см. табл. №9 - № 12)

Табл. 9

Минеральные Воды. Декабрь.

Полётный вес, т.

Н п.д.,км

Декабрь

Δtmin°C

ΔНпр.доп.min м

Δtср°C

ΔНпр.доп.ср м

Δtmax°C

ΔНпр.доп.max м

86

11

-8,5

425

5,5

-275

3,5

-175

80

11,4

-9,5

475

4,5

-225

11,5

-575

74

11,7

-9,5

475

4,5

-225

10,5

-525

≤70

12

-9,5

475

3,5

-175

9,5

-475

Табл. №10

Полётный вес, т.

Н п.д.,км

Июнь

Δtmin°C

ΔНпр.доп.min м

Δtср°C

ΔНпр.доп.ср м

Δtmax°C

ΔНпр.доп.max м

86

11

0

0

10,5

-525

22,5

-1125

80

11,4

-1,5

125

7,5

-375

20

-1000

74

11,7

-2,5

225

6,5

-325

18,5

-925

≤70

12

-2,5

225

6,5

-325

17,5

-875

Минеральные Воды. Июнь.

Полётный вес, т.

Н пред. доп. км

Декабрь

Δtmin°C

ΔНпр.доп.min м

Δtср°C

ΔНпр.доп.ср м

Δtmax°C

ΔНпр.доп.max м

86

11

-12,5

625

-1,5

-75

10,5

-525

80

11,4

-13,5

675

-1,5

-75

10,5

-525

74

11,7

-14

700

-1,5

-75

10,5

-525

≤70

12

-15

750

-1,5

-75

10,5

-525

Табл. №11

Нижний Новгород. Декабрь.

Полётный вес, т.

Н пред. Доп. Км

Июнь

Δtmin°C

ΔНпр.доп.min м

Δtср°C

ΔНпр.доп.ср м

Δtmax°C

ΔНпр.доп.max м

86

11

0,5

-25

10,5

-525

21,5

-1075

80

11,4

-1

50

9

-450

20

-1000

74

11,7

-2,5

125

8

-400

19

-950

≤70

12

-2,5

125

7,5

-375

18,5

-925

Табл. №12

Нижний Новгород. Июнь

3.4 Оценка влияния многолетнего режима температуры воздуха на предельно допустимую скорость. В этом пункте будет рассчитана максимально допустимая скорость на заданных эшелонах. Расчеты выполняются исходя из соотношения:

Mмакс.доп.=Vмакс.доп./a

откуда:

Vмакс.доп.=Mмакс.доп.*a

где:

Mмакс.доп.– максимально допустимое число маха;

a – скорость звука, с достаточной степенью точности, равная: 20,1

При расчете Vмакс.доп. берут значение средней, минимальной, максимальной температуры в градусах Кельвина, Mмакс.доп – для спокойной и турбулентной атмосферы. Результаты вычислений представляются в виде таблицы, которую нужно проанализировать. (см. табл. №13) 3

Табл. № 13

Значения Ммах(доп) на предельно допустимой высоте полета для спокойной и турбулентной атмосферы:

Тип самолета

Предельно допустимые значения в атмосфере

Спокойной

Турбулентной

Ту-154

0,85

0,80

3.5 Результаты расчетов Vmax(доп) для выбранного типа ВС. Проделав расчёты по вышеприведённым формулам, я получил результаты отклонения предельной допустимой высоты, которые представлены ниже (см. табл. №14 - № 17)

Таблица 14

Минеральные Воды. Декабрь

Декабрь

Вес

86

80

74

≤70

tcр

-51

-52

-52,5

-53

tmin

-65

-65

-66

-66

tmax

-43

-45

-46,5

-48

Спокойная атмосфера

Vмакс.доп.ср

254

253

253

253

Vмакс.доп.мин

246

246

245

245

Vмакс.доп.макс

259

257

257

256

Турбулентная

Атмосфера

Vмакс.доп.ср

239

239

238

238

Vмакс.доп.мин

231

231

231

231

Vмакс.доп.макс

243

242

242

241

Наивыгоднейшая скорость в декабре месяце, в спокойной атмосфере достигается при температуре (t=-46)-(V=259 м/с) а в турбулентной при (t=-43)-(V=243 м/с)

Табл. № 15

Минеральные Воды. Июнь.

Июнь

Вес

86

80

74

≤70

tcр

-56,5

-58

-59

-59

tmin

-47

-58

-59

-58

tmax

-34

-37

-38

-39

Спокойная атмосфера

Vмакс.доп.ср

256

255

255

255

Vмакс.доп.мин

251

250

249

249

Vмакс.доп.макс

264

262

261

261

Турбулентная

Атмосфера

Vмакс.доп.ср

241

240

240

240

Vмакс.доп.мин

236

235

235

235

Vмакс.доп.макс

248

247

246

245

Наивыгоднейшая скорость в июне месяце, в спокойной атмосфере достигается при температуре (t=-34)-(V=264 м/с), а в турбулентной при (t=-34)-(V=248 м/с)

Вывод: Проанализировав данные из таблиц, можно сказать, что чем меньше температура на высоте, тем меньше скорость ВС относительно воздушного потока.

Табл. № 16

Нижний Новгород

Декабрь

Вес

86

80

74

≤70

tcр

-58

-58

-58

-58

tmin

-69

-70

-70,5

-71

tmax

-46

-46

-46

-46

Спокойная атмосфера

Vмакс.доп.ср

250

250

250

250

Vмакс.доп.мин

244

243

243

242

Vмакс.доп.макс

257

257

257

257

Турбулентная

Атмосфера

Vмакс.доп.ср

235

235

235

235

Vмакс.доп.мин

229

229

228

228

Vмакс.доп.макс

242

242

242

242

Наивыгоднейшая скорость в декабре месяце в спокойной атмосфере, достигается при температуре (t=-46) –(V=257 м/с), а в турбулентном при температуре(t=-46)-(V=242 м/с)

Табл. № 17

Июнь

Вес

86

80

74

≤70

tcр

-46

-47

-48,5

-49

tmin

-56,5

-58

-59

-59

tmax

-35

-36,5

-37

-38

Спокойная атмосфера

Vмакс.доп.ср

257

256

255

255

Vмакс.доп.мин

251

250

249

249

Vмакс.доп.макс

263

262

262

261

Турбулентная

Атмосфера

Vмакс.доп.ср

242

241

240

240

Vмакс.доп.мин

236

235

235

235

Vмакс.доп.макс

248

247

247

246

Наивыгоднейшая скорость в июне месяце в спокойной атмосфере, достигается при температуре (t=-35) –(V=263 м/с), а в турбулентном при температуре(t=-35)-(V=248 м/с)

Вывод: Атмосферные условия существенно влияют на тягу двигателей. Прежде всего они сказываются на располагаемой тяге. Повышение температуры приводит к ухудшению показателей тяги. Вследствие повышения температуры воздуха уменьшается его плотность. Поэтому масса воздуха, проходящая за 1 с через двигатель, уменьшается. Кроме того, уменьшение температуры воздуха приводит к уменьшению скорости истечении струи газов из двигателей.

3.6 Влияние изменения полетного веса на потолок Ту-154. В этом пункте требуется сравнить изменение потолка ВС за счёт изменения температуры и полётного веса, т.е. за счёт сгорания топлива. Для этого заполняются таблицы и строятся графики:

Ту-154,Минеральные Воды - Нижний Новгород;

Полетный вес: G=86 т

Длина трассы: L=1337 км

Средняя скорость: Vcр= 900 км/ч

Среднее время полета: t=1,4 ч

Средний расход топлива:6,6 т/ч

Общий расход топлива в пути: 6,6*1, 5=9,9 т

При уменьшении веса на 9,9 т высота увеличиться на 571 м, т.е. Н=11571.

Потолок самолета зависит от веса и времени полета. Чем меньше вес самолета, тем большую высоту можно набрать, и чем продолжительнее время полета, тем больше топлива сжигает самолет. Исходя из того, что Ту-154 сжигает примерно 6 тонн в час, вес уменьшится на 9,9 тонн и самолет достигнет максимальной предельной высоты. Построим график, которые покажет зависимость предельно допустимой высоты полета от уменьшения веса, за счёт сжигания топлива, для начального веса 86 тонн (рис. 5):

Рис. 5 Зависимость предельно допустимой высоты полета от уменьшения веса, за счёт сжигания топлива, для начального веса 86 тонн.

Вывод.

В данной курсовой работе были проанализированы и приведены данные по маршруту Минеральные Воды – Нижний Новгород.

Проделана оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полета.

Потолок самолета зависит от веса и времени полёта. Чем меньше вес самолета, тем большую высоту можно набрать, и чем продолжительнее время полета, тем меньше топлива остаётся, следовательно, можно набрать большую высоту.

Из проделанной работы стало ясно, что температура с высотой понижается и не совпадает со значениями СА, что потолок увеличивается с понижением температуры и наоборот, что максимальная допустимая скорость увеличивается с повышением температуры и наоборот.


Список использованной литературы и другие ресурсы.

1.Руководство по летной эксплуатации Ту-154;

2.Л. Ю. Белоусова, Н. В. Соколова, Афанасьева Ю.С. Методические указания к изучению дисциплины и выполнению курсовой работы / СПб ГУ ГА. С.-Петербург, 2012.

Электронные ресурсы:

3.http://ru.wikipedia.org

Источник: портал www.KazEdu.kz

Другие материалы

  • Рекреационные ресурсы Черноморского побережья России
  • ... собственности, что улучшило бы финансирование государственных организаций и повысило бы качество общественных услуг.   1.2 Структура рекреационных ресурсов черноморского побережья России на примере курорта г. Сочи В 1989 году туризм в Сочи был представлен в основном: санаторным (курортным ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info