Standuri de mare altitudine - cât de bine le înțelegeți; Articole privind siguranța transportului aerian de Shem

Confidențialitate și module cookie

Acest site folosește cookie-uri. Continuând, sunteți de acord cu utilizarea lor. Aflați mai multe, inclusiv cum să controlați cookie-urile.

Standuri de mare altitudine - cât de bine le înțelegeți?

De căpitanul Shem Malmquist

Mulțumiri

Meritul pentru impulsul acestui articol trebuie acordat prietenului meu, aerodinamicianul Clive Leyman, care a inițiat o discuție pe aceste probleme. El a oferit fundamentele tehnice, inclusiv corectarea și clarificarea porțiunilor acestui articol. Porțiuni din acest articol se bazează pe o lucrare scrisă de Clive Leyman, care a fost revizuită după cum este necesar pentru un public pilot mai general.

Standuri și modele moderne de aripi

Au fost multe lucruri scrise în urma accidentului Air France 447 în ceea ce privește tarabele de aeronave, pregătirea piloților și aspecte similare. Într-un articol anterior am prezentat câteva dintre aspectele cognitive care au fost probabil implicate în accident. Mulți piloți s-au întrebat de ce echipajul Air France nu a recunoscut standul în sine. În acest articol voi explora unele dintre efectele aerodinamice implicate în tarabele de mare altitudine care pot face problema mult mai complexă decât ar putea realiza mulți piloți.

Aripile moderne ale avioanelor au fost proiectate pentru a minimiza rezistența la numărul Mach de croazieră proiectat. Designul aerodinamic al aripii se bazează pe necesitatea de a reduce rezistența la undă și ridicarea rezistenței induse și poate fi modificat pentru a reduce momentele de îndoire și greutatea aripii. Aceste compromisuri înseamnă că modul în care aerul începe să se separe pe măsură ce unghiul de atac se apropie de tarabă și ce forțe sunt generate în timp ce se întâmplă acest lucru, pot fi semnificativ diferite de ceea ce se așteaptă majoritatea piloților.

Așa cum este subliniat în figura de mai jos, pe o aripă tipică de avion, aerul va începe să se separe aproximativ 2/treimi din drum de la rădăcină la vârf. Începe pe porțiunea din spate, astfel încât secțiunea din față a aripii dezvoltă încă o ridicare normală. Acest lucru are ca rezultat un pitch blând.

Pe măsură ce unghiul de atac este mărit, separarea se va deplasa înainte și peste anvergura aripilor, dar aceste separări sunt încă la pupa CG, astfel încât aeronava va continua să aibă un pas ușor în sus. Abia după ce partea interioară a aripilor se oprește, va exista vreun pitch în jos, dar în realitate, acest lucru va apărea probabil ca o încetare a pitch-ului în sus.

Aripile moderne sunt concepute pentru a fi „supercritice”, ceea ce înseamnă că sunt proiectate astfel încât în timpul croazierei normale pe o mare parte a suprafeței superioare a aripii, fluxul de aer să fie supersonic, decelerând printr-o undă de șoc situată între două treimi și trei sferturi de coardă de aripă. De-a lungul acestei unde de șoc va începe cel mai probabil separarea inițială a fluxului de aer, care se află aproape de marginea din spate a aripii. Acest lucru va fi perceptibil ca bufet. În plus, o parte din ascensor este produsă de o presiune pozitivă pe suprafața inferioară, lângă marginea din spate. Acest lucru are ca efect creșterea ridicării pe aripă cu unghiul de atac crescut pentru destul de mult timp după fluxul de aer pe suprafața superioară, după ce a început să se deterioreze.

Experiența pe care au avut-o majoritatea piloților în pregătirea primară este puțin diferită. În majoritatea avioanelor de antrenament în timpul staționării, separarea fluxului de aer are ca rezultat o pierdere a ridicării la începutul procesului. Pe măsură ce fluxul de aer continuă să se deterioreze, apare un punct în care există un pas destul de semnificativ în jos, cunoscut sub numele de „pauză de blocare”, care este cuplat cu o pierdere semnificativă simultană de ridicare. Bufetul este semnificativ și foarte evident.

Spre deosebire de aceasta, aripa modernă a avionului va vedea în continuare ascensiunea crescând oarecum după momentul în care s-a produs bufetul pre-stand. Acest lucru poate coincide sau nu cu AoA la care este declanșată avertizarea de blocare, cu o alegere a acelui punct lăsată în sarcina proiectantului. Dincolo de acel bufet pre-stand, ascensorul continuă să crească foarte încet (de la fluxul de suprafață inferior), dar tamponarea se înrăutățește constant. La un moment dat, există o schimbare a caracterului bufetului (amplitudine și frecvență) însoțită de o pierdere a ridicării. Luate împreună, acestea pot defini „stand”, dar este dificil de identificat punctul exact fără a recurge la instrumentație. Acest lucru este destul de diferit de orice s-a întâlnit în antrenament.

Un cuvânt despre bufet de mare viteză

În plus față de bufetul cu viteză redusă asociat cu taraba, mulți piloți au mai citit despre, sau au fost învățați că aeronava va experimenta un bufet „de mare viteză” dacă zboară peste viteza maximă a mach. Este posibil ca unii piloți să fie preocupați de coborârea nasului, deoarece ar putea crede că intră în „colțul sicriului” și ar pierde controlul aeronavei. În realitate, deși acest lucru a fost un factor în transporturile timpurii cu jet, nu mai este în general cazul proiectelor moderne datorită îmbunătățirilor aerodinamice. Din raportul de accident pentru Air France 447, pagina 42-43:

Piloții consideră că excesul de viteză în zbor constituie un risc serios. Această percepție a riscului are mai multe origini:

? Instruire teoretică a zborului (în special în timpul ATPL):

- pericolul unui „stand de șoc” este considerat la fel cu cel mai clasic stand de „viteză redusă”;

-pericolele asociate cu viteza mare (de exemplu, apariția flutterului sau efectul de coborâre (2)) sunt prezentate chiar dacă aeronavele moderne nu mai suferă în general de aceste caracteristici, care ar putea fi într-adevăr periculoase pe unele avioane cu design mai vechi;

? - VMO/MMO corespunde unei limite importante în curbele de performanță și limitare, pentru piloții de linii aeriene; deși standul „clasic” este perceput ca fiind destul de cunoscut și este experimentat de piloți (cel puțin în timpul antrenamentului inițial), excursiile mult deasupra VMO/MMO nu sunt demonstrate în antrenament.

Ar fi nevoie de o excursie foarte mare deasupra Mmo înainte de efecte adverse, iar cele mai multe astfel de efecte ar fi probleme cu momentele de flutter sau balamale cu intrări mari de control. Orice bufet cu experiență va fi cu siguranță datorat pre-standului sau bufetului de stand. De asemenea, bufetul de mare viteză se va simți diferit (vezi discuția de mai jos), probabil o frecvență mai mare și mai puțin probabil să incite frecvența naturală a aeronavei.

Identificarea standului

Regulile JAR (a se vedea anexa) și FAR specifică acest lucru; indicațiile acceptabile ale unei tarabe sunt -

Un pas în jos, care nu poate fi ușor arestat și care poate fi însoțit de o mișcare de rulare care nu este controlabilă imediat (cu condiția ca mișcarea de rulare să fie conformă cu JAR 25.203 (b) sau (c) după caz; sau
Împiedicarea severă de o amploare și severitate care să prevadă o descurajare puternică și eficientă pentru reducerea în continuare a vitezei; sau
Numai în cazul tarabelor dinamice, o rulare semnificativă în sau în afara virajului care nu este controlabilă imediat.

Așa cum s-a descris anterior în multe modele moderne de aripi, separarea fluxului de aer se va răspândi încet spre exterior și înainte de la punctul inițial. Aceasta înseamnă că orice schimbări de pitch sau roll de la standul care se apropie pot avea loc pe o perioadă relativ lungă de timp (în funcție de rata AoA este crescută) și nu există indicații bruște. Acest lucru poate masca oarecum standul care se apropie, care poate fi identificat doar prin intermediul criteriilor severe de tamponare. O complicație suplimentară este că bătăile inițiale ar putea fi confundate cu turbulențe, așa cum părea să fie cazul în celelalte evenimente descrise în articolul meu despre prejudecată cognitivă. Este posibil ca acțiunea valului de munte sau turbulența să poată induce un avertisment de staționare și, eventual, chiar un bufet preinstalat la altitudine mare, deși este puțin probabil să provoace o staționare reală.