Элементы теории аэродромов
план-конспект урока на тему

1. ПЛАН-КОНСПЕКТ ОТКРЫТОГО УРОКА   по теме «Элементы теории аэродромов».

• Цель занятия: формирование знаний о  методики  определения размеров летных полос в стандартных условиях, в случае продолжительного взлета, определение летной полосы для случая посадки в стандартных условиях, длина лётной полосы для взлёта в расчётных условиях
•  Задачи урока:

• 1.        Формирование  знаний   о методике определения летных полос в различных условиях.
• 2.        Приобщать студентов к  аналитической деятельности.
• 3.        Через содержание материала урока стимулировать креативно-интеллектуальную активность, рефлексивные способности студентов; стремление к профессиональному осмыслению изучаемого материала.
• 4.         Формировать   устойчивый интерес к знаниям, стремление к сопричастности в процессе познания.
• Вид занятия: комбинированный урок.
•  Оборудование урока:
• -        мультимедийный проектор;
• -        компьютер.
• Структура урока:
• 1.     Организационный момент.
• 2.     Работа по закреплению материала темы «Летно-технические характеристики ВС условий эксплуатации аэродрома и степени его оборудования для полётов в условиях плохой видимости, вида лётной операции».
• 3.     Разбор темы урока.
• 4.     Закрепление темы.
• 5.     Рефлексия.
• 6.     Выдача домашнего задания.
• 7.     Оценка работы студентов.
• Подготовка к уроку:
• 1.     Подготовка видеоматериалов.

• ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
• I.                   Организационный момент – сообщение:

• -      цели урока (исследование   о  методики  определения размеров летных полос в стандартных условиях, в случае продолжительного взлета, определение летной полосы для случая посадки в стандартных условиях, длина лётной полосы для взлёта в расчётных условиях);

• -         ожидаемой позиции сопричастности (максимальное проявление интеллектуальной активности, рефлексивной готовности, обратной связи, подтверждающей поддержки, самостоятельности, творчества, стремления к самопознанию);
• -         структура урока (с последующим обоснованием).
• II.               Повторение темы «Летно-технические характеристики ВС условий эксплуатации аэродрома и степени его оборудования для полётов в условиях плохой видимости, вида лётной операции».
• 2.1.          Проведение «Экспресс-опрос» :
•  - 1 чел. отвечает у доски условий эксплуатации аэродрома и степени его оборудования для полётов в условиях плохой видимости, вида лётной операции, остальные слушают, дополняют, корректируют.
• - подведение итогов разминки, групповое обобщение и выводы.
• -         Обращаю внимание на летно-технические характеристики ВС ,метеоусловия ,условия  эксплуатации аэродрома и  предлагаю дополнить или исправить ошибки в ответе.
• Подвожу студентов к необходимости упорядочения сведений о СБП.
• III.           Разбор новой темы.
• 3.1.          Вопросы для обсуждения (план разбора).
• 1.    Методика определения размеров летных полос в стандартных условиях .
• 2.     Методика определения размеров летной полосы, в случае продолжительного взлета .
• 3.    Методика определения размеров летной полосы , для случая посадки в стандартных условиях

• 4.    Методика определения размеров летной полосы для взлёта в расчётных условиях

•  
• Изучение первого вопроса «Методика определения размеров летных полос в стандартных условиях ».
•  В процессе изложения материала характеризую и обосновываю следующие принципиальные положения:
• 1.           Необходимость четкого понимания из каких параметров  устанавливается безопасность взлёта и посадки ВС .

• 2.          Даю методику определения размеров ИВПП в стандартных условиях .  Схема – разбег продолжается после отказа одного из двигателей.

•  
• Изучение второго вопроса. «Методика определения размеров летных полос в случае прерванного взлета»:

  В процессе изложения материала характеризую и обосновываю следующие принципиальные положения

• 1.        Необходимость четкого понимания методики построения летной полосы в случае продолжительного взлета    

• 2.        Даю методику прекращение разбега и погашение скорости до полной остановки (прерванный взлёт). Схема  методики  

• Изучение третьего вопроса «Методика определения размеров летной полосы , для случая посадки в стандартных условиях».
•  В процессе изложения материала характеризую и обосновываю следующие принципиальные положения:
• 1.       Необходимость четкого понимания  методики определения размеров летной полосы , для случая посадки в стандартных условиях
• 2.      Даю  методику определения размеров летной полосы для случая посадки в стандартных условиях . Схема методики

• Изучение четвертого  вопроса.    Методика определения размеров летной полосы для взлёта в расчётных условиях
•  В процессе изложения материала характеризую и обосновываю следующие принципиальные положения:
• 1.       Необходимость четкого понимания  методики определения размеров летной полосы , для взлета  в расчетных  условиях
• 2.      Даю  методику определения размеров летной полосы для случая посадки в расчетных  условиях . Что такое расчетные условия

• IV.            Закрепление материала урока.
• 4.1.Составление схем  «Методики определения  расчета летной полосы в различных условиях».
• Работа студентов в тетради.
• V.               Рефлексия урока.
• Обобщение материала.
• Подведение итога занятия.
• VI.            Анализ и оценка работы студентов

Параметры оценок:

• -         активность;
• -         самостоятельность суждений;
• -         объем, точность, уровень понимания знаний;
• -         уровень сопричастности в работе;
• -         умение излагать, информировать, анализировать, доказывать.
• VII.        Домашнее задание:
• 7.1.Изучить методики построения летной полосы в различных условиях.
• 7.2.Ответить на вопросы:
• -         от чего зависят размеры летной полосы  
•  -         дать определение  расчетными условиями построения летной полосы называются?

                      Используемая литература.

• Воздушный кодекс РФ № 60-ФЗ от 19.03.1997г.
• ФАП "Порядок  допуска  к эксплуатации аэродромов"Приказ Минтранса 30.09.2010г. №206
• Система сертификации на воздушном транспорте Российской Федерации .Федеральные авиационные правила Сертификация аэропортов. Процедуры . Приказом ФСВТ России  от 24 апреля 2000 г. N 98
• «Пособие  по  проектированию объектов  светосигнального и  Электрического оборудования  систем посадки  воздушных судов в аэропортах» ВСН 8-86
• ФАП  119 от 28.11.2007г. "Размещение маркировочных знаков и устройств на зданиях, сооружениях, линиях связи, линиях электропередачи, радиотехническом оборудовании и других объектах, устанавливаемых в целях обеспечения безопасности полетов воздушных судов»
• РЭГА РФ-94 Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации
• Петухов Г.И. «Аэропорты и их эксплуатация» Учебное пособие для училищ гражданской авиации
• Блохин В.И. Основы проектирования аэропортов
• Азбука аэропортов  В.Н. Иванов.
•  «Наставление по аэродромной службе» (НАС ГА - 86)
• Конспект лекций для курсантов АТК «Аэропорты и аэродромы ГА» 2014г.

 ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ АЭРОДРОМОВ

1 Методика определения размеров лётных полос.

Длина лётных полос (ЛП) устанавливается из условия безопасности взлёта и посадки ВС.

Размеры ЛП зависят главным образом от лётно-технических характеристик ВС, метеоусловий, условий эксплуатации аэродрома и степени его оборудования для полётов в условиях плохой видимости, вида лётной операции.

Лётно-технические характеристики:

• Вес (сила тяжести);
• Тяговооруженность (отношение тяги к весу);
• Величина реверса тяги;
• Аэродинамические качества ВС;
• Удельная нагрузка на крыло;

Метеоусловия:

• Температура
• Давление
• Ветер
• Влажность

Условия эксплуатации аэродрома:

• Рельеф
• Тип покрытия
• Состояние ВПП

В настоящее время при определении длины ИВПП в качестве расчётного принимают случай отказа в работе одного из двигателей ВС в процессе разбега (случай прерванного взлёта и случай продолженного взлёта) и для случая посадки ВС в стандартных условиях. После этого полученные размеры приводятся к местным условиям м помощью соответствующих коэффициентов отдельно для взлёта и посадки. В качестве расчётной величины принимается наибольшая.

Определение длины ЛП для взлётов в стандартных условиях.

I случай – разбег продолжается после отказа одного из двигателей.

Все современные самолёты, имеющие два и более двигателей, при отказе одного из них способны продолжать взлёт. Естественно, длина разбега самолёта будет несколько большей.

Скорость, на которой происходит отказ одного из двигателей, может находиться в пределах от «0» до Vотрыва. Чем раньше после начала разбега откажет двигатель, тем большая дистанция нужна самолёту для достижения скорости отрыва, но меньшая длина участка для торможения и наоборот (см. рис.)

В случае продолженного взлёта

LИВПП=lСТ+l’РАЗБ+l’’РАЗБ+lЗАП

II случай – прекращение разбега и погашение скорости до полной остановки (прерванный взлёт).

График зависимости длины ИВПП+КПБ от скорости отказа двигателя при разбеге изображается в виде парабол.

Vкрит. – скорость самолёта при разбеге, при которой в случае отказа авиадвигателя возможно как безопасное прекращение взлёта, так и продолжение его.

Из рисунка видно, что с увеличением скорости отказа, длина LИВПП+КПБ уменьшается в случае продолженного взлёта (кривая 2) и увеличивается в случае прерванного взлёта (кривая 1).

Таким образом, суммарная длина ИВПП+КПБ зависит от того, какое значение VОТК принять в качестве расчётного.

Оптимальным значением VОТК будет такое, при котором суммарная длина ИВПП+КПБ оказывается минимальной и одновременно обеспечивается безопасность взлёта и его прекращение. Этому условию соответствует точка А, в которой пересекаются обе кривые. Ей соответствует Vкрит.

Определение длины ЛП для случая посадки в стандартных условиях

LИВПП=lприз. + lпроб. +lЗАП

Опыт показывает, что при посадке самолёта пилотами могут быть допущены отключения от схемы захода, увеличение посадочной скорости, что приводит к увеличению посадочной дистанции. Согласно «Нормам летной годности самолётов ГА СССР» длина ИВПП должна быть больше посадочной дистанции самолёты в 1.43-1.82 раза. На практике принимается среднее значение этой величины – 1.67.

Таким образом, при посадке самолёта L°ИВП=1,67L°ПОС.,

Где L°ПОС– длина посадочной дистанции в стандартных условиях.

L°ЛП= L°ИВП + 2 LКПБ

Длина лётной полосы для взлёта в расчётных условиях.

Расчётными называются местные условия расположения аэродрома, на которые пересчитывается длина лётной полосы, определённая для стандартных условий. К основным расчётным условиям относятся:

• Плотность
• Температура
• Давление воздуха
• Величина продольного уклона ИВПП

LИВПП= L°ИВПП*Кt*Кp*Кi

LКПБ= L°КПБ*Кt*Кp*Кi

Где L°ИВПП, L°КПБ – потребные длины ИВПП и КПБ при стандартных условиях,

Кt – поправочный коэффициент для учёта расчётных значений температур воздуха.

Кp – поправочный коэффициент, учитывающий изменение давления воздуха в зависимости от расположения конкретного аэродрома над уровнем моря.

Кi - поправочный коэффициент, учитывающий влияние продольного уклона.

Для определения поправочных коэффициентов имеется ряд формул, полученных опытно-теоретическим путём.

Кt=1+0,01(tрасч +tн)

Где tрасч – расчётная температура воздуха;

tн – температура, соответствующая стандартной атмосфере при расположении аэродрома на высоте Н над уровнем моря.

tрасч=1,07t13-3°

где t13 – среднемесячная температура в 13 часов самого жаркого месяца в году за многие годы.

Кp=1+0,07Н/300

Где Н- высота расположения аэродрома над уровнем моря.

Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние продольных уклонов:

Для ВС I группы   Кi=1+9iср

Для ВС II и III групп Кi=1+8iср

Для ВС IV группы Кi=1+5iср

Где iср – средний уклон ИВПП (отношение разности отметок начала и конца ИВПП к её длине.)

Ширина ИВПП назначается из условия движения по ней одиночных самолётов по условиям безопасности. Факторы, определяющие необходимую ширину ИВПП:

• Прочность приземления;
• Устойчивость пути при посадке и взлёте.

РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ЛЁТНЫХ ПОЛОС, М

2.ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛЁТНОЙ ПОЛОСЫ ПО УСЛОВИЯМ ВЕТРОВОГО РЕЖИМА МЕСТНОСТИ

Ориентирование (расположение) ВПП в плане по отношению к сторонам света требует выполнение условий по обеспечению безопасности полётов, охране окружающей среды, наибольшей экономичности строительства аэропорта в целом.

Безопасности взлёта и посадки ВС повышаются, когда они производятся против ветра. При этом, кроме всего, уменьшаются взлётная и посадочная дистанции.

Попутный же ветер наоборот увеличивает дистанцию. Поэтому взлёт и посадка ВС при попутном и попутно-боковом ветре разрешается лишь в исключительных случаях (например, посадка с курсом обратным взлётному при пожаре одного из авиадвигателей на взлёте).

Подавляющее большинство взлётов и посадок самолётов производится с встречным или встречно-боковым ветром.

Но и встречный ветер тоже имеет допустимые пределы, которые зависят от конструктивных особенностей самолёта (устанавливаются расчётами и при лётных испытаниях ВС).

С целью обеспечения безопасности полётов для ВС установлены ограничения по ветру:

-попутному – не более 5 м/с,

-боковому – от 6 до 15 м/с,

- встречному – не более 25-40 м/с.

Итак, при любых значениях скорости и направления ветра его боковая составляющая не должна превышать допустимую – Wб.д.

Это означает, что посадка (взлёт) данного самолёта на данную ВПП возможен лишь только в случаях, когда направление ветра W=12 м/с к ВПП составляет не более 42°.

Следовательно, ЛП должна быть построена таким образом, чтобы направление её оси возможно меньше отличалось от направления господствующих ветров.

Тогда будет обеспечена наибольшая регулярность полётов, значит, и экономичность работы аэропорта.

Для выбора наиболее выгодного направления ЛП часто необходимо сравнение вариантов. А критерием для их оценки служит коэффициент ВЕТРОВОЙ ЗАГРУЗКИ ЛП «Квз».

Коэффициентом ветровой загрузки называется процент повторяемости ветров, при которых взлёт и посадка ВС совершается непосредственно против ветра или при боковом ветре в допустимых для данного класса аэродрома пределах.

Величину его определяют по формуле

                                                                 360°                     ɤ                

Кв.з.=∑Р0-Wд+∑РW > Wд

1. 0

                            360°                                  

       Где      ∑Р0-Wд  - сумма повторяемости ветров со скоростями от «0» до «Wб.д.»

                        0

  ɤ                

∑РW> Wд   - сумма повторяемости ветров, дующих со скоростью большей Wб.д  с обоих

  0

торцов и с обеих сторон ВПП в пределах допустимого угла «ɤ».

Нормами технологического проектирования устанавливается минимальная ветровая загрузка для аэродромов в зависимости от их класса.

Для аэродромов класса А, Б, В, и Г Квз = 98%

Для аэродромов класса Д – 95%

Для аэродромов класса Е – 90%

Для этих же групп аэродромов максимально допустимый боковой ветер составляет соответственно 12м/с, 8м/с, 6м/с.

Для различных типов ВС также установлены предельно допустимые скорости бокового ветра, которые меняются в зависимости от состояния ИВПП (см. таблицу, ветер в м/с)

Ветровая загрузка будущего аэродрома определяется по данным повторяемости ветров различной скорости, установленным в результате наблюдений за возможно длительный период, но не менее 5 лет метеостанциями или вблизи предполагаемого расположения аэродрома.

Для наглядности табличные данные многолетних наблюдений изображены в виде векторных диаграмм, называемых РОЗАМИ ВЕТРОВ. На диаграмме направление и скорость ветра изображается условно, а повторяемость ветра – отрезками в определённом масштабе.

Масштаб построенной векторной розы ветров 4% в 1 см

ПРИМЕРЫ РАСЧЁТА КОЭФФИЦИЕНТА ВЕТРОВОЙ ЗАГРУЗКИ «КВЗ»

Пример 1. Для аэродромов класса А, Б, В и Г.

Предельно допустимая скорость бокового ветра Wб.д.=12 м/с

Определим угол «ɤ», в пределах которого относительно ВПП допускается взлёт и посадка для скорости ветра W=18 м/с

Sin ɤ=Wб.д./W=12/18=0.67

По таблице определяем, что угол ɤ ≈ 42°. Для удобства расчёта принимаем угол ɤ равным 45°, что совпадает с одним из румбов. Кроме того, величиной ветра более 18 м/с пренебрегаем, т.к. его повторяемость мала и равна нулю.

а) Расчёт Квз для направления ВПП «З» - «В».

         360                  45

Кв.з.=∑P0-12 м/с + ∑Р13-18 м/с =21,2+51,4+19,6+0,75+1,5+0,25+0,1=94,8%

1. 0

Где 0,75% - половина северо-восточного ветра со скоростью 13-18 м/с

0,25% - половина юго-восточного ветра со скоростью 13-18 м/с

0,1% - половина юго-западного ветра со скоростью 13-18 м/с.

Мы считаем, что половина указанных ветров дует под углом чуть меньше 45° к ВПП (аэродром открыт), а другая половина – под углом более 45° (аэродром закрыт).

б) Расчёт Квз для направления ВПП «Север - Юг».

         360                  45

Кв.з.=∑P0-12 м/с + ∑Р13-18 м/с =21,2+51,4+19,6+3,1+0,75+0,25+0,4+0,1=96,8%

             0                    0

Пример 2. Расчёт Квз для аэродрома класса Д.

Предельно допустимая скорость бокового ветра Wб.д. = 8м/с

Угол «ɤ1» для ветра W=12м/с.

Sin ɤ1= Wб.д/W=8/12=0.67

ɤ1≈42° принимаем ɤ1≈45°.

Угол «ɤ2» для ветра W=18м/с.

Sin ɤ2= Wб.д/W=8/18=0.44

ɤ2 = 26° для удобства принимаем ɤ2=22,5 (1/2 румба)

При направлении ВПП «Север - Юг».

         360                 45                 22,5

Кв.з.=∑P0-8 м/с + ∑Р9-12 м/с + ∑Р13-18 м/с =21,2+51,4+5,1+1,9+0,45+0,65+0,3+2,35+3,1+0,4=

             0                    0                    0

=86,85%

Аналогично определяется коэффициент ветровой загрузки, располагая ВПП по другим направлениям относительно частей света.

В случаях, когда не обеспечивается требуемая минимальная ветровая загрузка аэродрома с оной ЛП, следует предусматривать вспомогательную ВПП, с учётом технико-экономических обоснований и требований. Вспомогательную ВПП следует располагать по отношению к главной под углом близким к 90°. Длина вспомогательной ВПП берётся от длины главной ВПП с коэффициентами: для аэродромов класса А и Б – 0,78, класса В, Г, Д – 0,73, класса Е – 0,65.

                      Используемая литература.

• Воздушный кодекс РФ № 60-ФЗ от 19.03.1997г.
• ФАП "Порядок  допуска  к эксплуатации аэродромов"Приказ Минтранса 30.09.2010г. №206
• Система сертификации на воздушном транспорте Российской Федерации .Федеральные авиационные правила Сертификация аэропортов. Процедуры . Приказом ФСВТ России  от 24 апреля 2000 г. N 98
• «Пособие  по  проектированию объектов  светосигнального и  Электрического оборудования  систем посадки  воздушных судов в аэропортах» ВСН 8-86
• ФАП  119 от 28.11.2007г. "Размещение маркировочных знаков и устройств на зданиях, сооружениях, линиях связи, линиях электропередачи, радиотехническом оборудовании и других объектах, устанавливаемых в целях обеспечения безопасности полетов воздушных судов»
• РЭГА РФ-94 Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации
• Петухов Г.И. «Аэропорты и их эксплуатация» Учебное пособие для училищ гражданской авиации
• Блохин В.И. Основы проектирования аэропортов
• Азбука аэропортов  В.Н. Иванов.
•  «Наставление по аэродромной службе» (НАС ГА - 86)
• Конспект лекций для курсантов АТК «Аэропорты и аэродромы ГА» 2014г.