ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ НА ЛЕТНОЙ ПОЛОСЕ

3.1. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОЙ ДЛИНЫ ЛЕТНОЙ ПОЛОСЫ ДЛЯ ПРОДОЛЖЕННОГО ИЛИ ПРЕРВАННОГО ВЗЛЕТА САМОЛЕТА (В СЛУЧАЕ ОТКАЗА ОДНОГО ИЗ ДВИГАТЕЛЕЙ)

Кроме требований к аэродромам, изложенным в главе 2, для обеспечения безопасности выполнения взлетно-посадочных операций на летной полосе и в воздушном пространстве над аэродромом должна быть обеспечена возможность безопасного продолженного или прерванного взлета в пределах летной полосы.

В соответствии с международными и Российскими правилами для гражданской авиации принимаются в качестве расчетных две схемы: продолженный или прерванный взлет самолетов (в случае отказа одного из двигателей) при разбеге по ВПП. Эти схемы приведены на рис. 3.1.

Потребная длина ИВПП для безопасного продолжения взлета самолета в стандартных условиях, как следует из рис. 3.1, а, равна:

(3.1)

где: – некоторый запас, учет которого необходим для обеспечения

Рис. 3.1. Расчетные схемы для определения длины ИВПП

- в случае продолженного взлета самолета; - в случае прерванного взлета

безопасности взлета в случаях возможных отступлений от принятой технологии пилотирования на разбеге. Обозначения с индексом «0» здесь и далее указывают на то, что численные характеристики параметров соответствуют стандартным условиям.

При прерванном взлете (рис. 3.1) длина дистанции движения самолета по летной полосе в стандартных условиях равна:

(3.2)

где: - участок торможения самолета до полной его остановки, условно включает также длину участка, проходимого самолетом за время реакции пилота ( с); - необходимый запас, определяется из условия обеспечения разворота самолета на КПТ по кривой эксплуатационного радиуса, принимается равным эксплуатационному радиусу разворота самолета, м.

В формуле (3.2) предполагается, что прерванный взлет завершается в пределах КПТ.

Для анализа формулу (3.1) целесообразно представить в виде

(3.3)

а формулу (3.2) в виде:

(3.4)

где: v_отк и v_отр – скорость, при которой произошел отказ двигателя и скорость отрыва самолета, м/с; j_{ср n} и j_{ср n-1} – среднее ускорение самолета на участке разбега соответственно l_{разб n} и l_{разб n-1}, м/с²; j_{торм ср} – отрицательное среднее ускорение самолета на участке торможения от скорости v_отк до полной остановки, м/с².

Рис.3.2. Графики зависимости длины ИВПП+КПБ от скорости движения самолета, соответствующей отказу двигателя.

Из анализа формул (3.3) и (3.4), а также из рассмотрения на рис.3.2. кривых 1 и 2, построенных по этим формулам, следует, что суммарная длина ИВПП+КПТ с увеличением скорости v_отк уменьшается в случае продолженного взлета и увеличивается в случае прерванного взлета. Очевидно, оптимальным будет такое значение v_отк, при котором суммарная длина ИВПП+КПТ оказывается минимальной и одновременно обеспечивается безопасность взлета и посадки самолетов. Этому условию удовлетворяет скорость отказа двигателя, соответствующая точке пересечения А кривых 1 и 2 на рис.3.2. Эта скорость движения самолета называется критической скоростью взлета, при которой в случае отказа двигателя, возможно как безопасное прекращение взлета в пределах располагаемой длины летной полосы, так и продолжение взлета. Потребная суммарная длина ИВПП+КПТ при этом для продолженного и прерванного взлета равны между собой, т. е. сбалансированы. Суммарная длина ИВПП+КПТ, соответствующая критической скорости взлета, называется сбалансированной длиной ИВПП+КПТ.

В случае отказа двигателя при разбеге до момента достижения критической скорости самолет необходимо перевести на пробег, т. е. на торможение, а при скорости v_отк свыше критической необходимо продолжить разбег и произвести взлет. Размеры элементов летного поля в этом случае выражаются следующими формулами:

(3.5)

(3.6)

(3.7)

где: индекс «кр» показывает, что численные значения характеристик, отмеченных указанным символом, соответствуют случаю отказа двигателя при критической скорости движения самолета.

Для некоторых самолетов расчетной схемой является посадка самолета (из-за невозможности использования реверса двигателя для торможения, превышения посадочной скорости).

Поэтому, для обеспечения безопасности посадки согласно «Норм летной годности самолетов гражданской авиации» потребная длина ИВПП должна быть больше посадочной дистанции самолета в 1.43 – 1.82 раза

Рис.3.3. Расчетная схема для определения длины ИВПП при посадке самолета.

.

Для практических расчетов потребной длины ИВПП, эта величина принимается равной 1.67, т.е.

L⁰_ивпп = 1.67L⁰_пос, (3.8)

где: L⁰_пос – длина посадочной дистанции самолета при стандартных условиях.

Потребная длина летной полосы для посадки самолетов в стандартных условиях определяется как сумма потребной длины ИВПП и двух КПТ:

L⁰_л.и = L⁰_ивпп + 2∙60 (3.9)

где: 60 – длина в м. концевой полосы торможения для посадки самолетов, м. (Имеет искусственное покрытие для аэродромов класса А, Б, В и Г или искусственное укрепление грунта для аэродромов класса Д; предусматривается для приземления самолета в случае недолета до конца ИВПП при визуальных условиях посадки самолета, а также для защиты участка КПТ, примыкающего к концу ИВПП, от воздействия газовых струй при взлете самолета от начала ИВПП).

3.2. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПОТРЕБНЫХ ДЛИН ЛЕТНЫХ ПОЛОС ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ САМОЛЕТОВ (В СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ)

Для установления нормативных значений потребных длин ЛП институтом ГОСНИИ ГА проведены многочисленные испытания всех типов самолетов гражданской авиации. Испытания проводились в условиях, приближенных к стандартным, для возможности использования результатов этих испытаний в любом аэропорту, с пересчетом на местные условия.

Стандартные условия на аэродроме

Стандартные условия, принятые за эталон в ИКАО и в России при определении размеров летных полос аэродромов гражданской авиации, включают физические характеристики воздуха, соответствующие так называемой стандартной атмосфере, и показатели поверхности ИВПП.

Стандартная атмосфера имеет следующие характеристики: воздух является идеально сухим газом; физические константы воздуха – плотность на уровне моря ρ₀=1,23 кг∙м^-3 или массовая плотность ρ₀=0,125 кгс∙с²∙м^-4; температура на уровне моря Т₀=288̊ К, или t₀=15̊ C; давление воздуха на уровне моря 760мм рт. ст.; состояние воздуха спокойное – штиль; закон падения температуры по высоте (до высоты 11 000 м над уровнем моря):

t_н=15̊С-0,0065̊Н, (3.10)

где: Н – высота расположения аэродрома над уровнем моря, м.

Показатели поверхности летной полосы: продольный уклон летной полосы равен нулю, искусственное покрытие бетонное (армобетонное, железобетонное), поверхность сухая.

Результаты испытаний различных самолетов в стандартных условиях, проведенные институтом ГОСНИИГА, приведены в табл. 3.1 согласно «Пособию по проектированию гражданских аэродромов, часть 2. Расчет длин взлетно-посадочных полос и летных полос аэродромов».

Использование нормативных значений для стандартных условий в качестве эталонных дает возможность оценивать пригодность аэродрома для приема различных типов самолетов, сопоставлять между собой потребные длины взлетно-посадочных полос для различных типов самолетов, выбирать из числа заданных расчетный тип самолета для конкретного аэродрома.

3.3. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОЙ ДЛИНЫ ЛЕТНОЙ ПОЛОСЫ ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ УСЛОВИЙ АЭРОДРОМА

Потребная длина ИВПП для конкретных условий аэродрома вычисляется по формуле:

L_ивпп= L⁰_ивпп· к_t· к_н· к_i (3.11.)

где: L_ивпп и L⁰_ивпп – потребная длина ИВПП соответственно в конкретных и стандартных условиях;

к_t к_н к_i –поправочные коэффициенты на температуру воздуха, высоту расположения аэродрома и уклон ВПП;

Таблица 3.1

Нормативные значения потребных длин летных полос для различных самолетов

к_t – поправочный коэффициент, учитывающий температуру воздуха на аэродроме, равен:

к_t=1+0,01 (t_расч-t_cт) (3.13.)

t_расч = 1,07·t₁₃ - 3⁰ (3.14.)

t_расч - расчетная температура воздуха на аэродроме, ⁰С;

t₁₃ – среднемесячная температура воздуха на аэродроме в 13 ч самого жаркого месяца в году, ⁰С, принимается по климатологическим справочникам, выписка из них приведена в табл. 3.2.;

t_cт – температура стандартной атмосферы на высоте расположения аэродрома над уровнем моря, ⁰С, принимается по графику, представленному на рис. 3.4.);

к_н - поправочный коэффициент, учитывающий высоту ИВПП над уровнем моря, равен:

к_н = 1+2,33·10^-4Н_ивпп (3.15.)

Н_ивпп – наивысшая точка поверхности ИВПП относительно уровня моря; определяется по исполнительному продольному профилю ИВПП, м, с увеличением высоты снижается атмосферное давление воздуха;

к_i – поправочный коэффициент, учитывающий средний продольный уклон ИВПП; определяется по следующим формулам:

при L_ф<1000м к_i =1+5i_ср (3.16.)

при L_ф>1000м к_i =1+9i_ср (3.17)

(i_ср – средний продольный уклон ИВПП, определяется отношением разности отметок высот концов ИВПП к фактической длине ИВПП)

3.4. РАСПОЛАГАЕМЫЕ ДИСТАНЦИИ НА ВПП

В современных нормативных документах (НГЭА, МОСНГЭА) приняты следующие элементы ВПП согласно норм ИКАО (рис. 3.6).

Располагаемая дистанция взлета (РДВ)– сумма располагаемой длины разбега (РДР) и длины свободной зоны (СЗ), если она предусмотрена.

Таблица 3.2

Среднемесячная температура воздуха в 13ч самого жаркого месяца в году

Рис. 3.6. Размещение на летной полосе располагаемых дистанций

для взлета и посадки самолетов.

Располагаемая дистанция прерванного взлета (РДПВ) – сумма располагаемой дистанции разбега и длины концевой полосы торможения, если она предусмотрена.

Располагаемая посадочная дистанция (РПД) – длина ВПП, которая объявляется располагаемой и пригодной для пробега самолета после посадки.Для различных вариантов расположения РДВ, РДПВ, РДР, РПД, приведенных на рис.3.6, в Нормах годности приведены следующие пояснения:

-если на ВПП не предусматривается концевая полоса торможения и/или свободная зона, а порог расположен в конце ВПП, то обычно четыре располагаемые дистанции должны быть равны длине ВПП, как указано на рис. 3.6 (А).

-если на ВПП предусматривается свободная зона, то РДВ будет включать свободную зону, как указано на рис. 3.6 (Б).

-если на ВПП имеется смещенный порог, то РПД уменьшается на величину смещения порога ВПП, как указано на рис. 3.6 (Г). Смещенный порог ВПП влияет только на РПД для заходов на посадку, выполняемых в направлении данного порога ВПП.

Все располагаемые дистанции для полетов в обратном направлении остаются неизменными.

На рис. 3.6 (Б), 3.6 (В) и 3.6 (Г) показаны ВПП со свободной зоной, КПТ или со смещенным порогом ВПП.

Если имеется несколько указанных особенностей, то следует изменить несколько располагаемых дистанций – однако изменение будет проводиться по тому же указанному принципу.

Пример, показывающий наличие всех указанных особенностей, приведен на рис. 3.6 (Д).

В случае, когда близко от конца ВПП имеется сложный рельеф местности или препятствия, которые не позволяют обеспечить необходимую длину спланированной части летной полосы за концом ВПП, может потребоваться в целях обеспечения безопасности полетов сокращение располагаемых дистанций (рис. 3.6).

Учитывая, что недалеко от конца ВПП находится овраг и на спланированной части ЛП за концом ВПП длина участка достигает только 50м, дистанции РДР, РДПВ, РПД устанавливаются таким образом, чтобы расстояние от их концов было не менее 150м от конца ЛП.

Все располагаемые дистанции указаны на рис. 3.6 для направления полетов слева на право.

3.5. ДНЕВНАЯ МАРКИРОВКА АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

Согласно «Норм годности гражданских аэродромов к эксплуатации» (НГЭА и МОС НГЭА) на ИВПП должны быть нанесены маркировочные знаки: порога, продольной оси полосы, зоны фиксированного расстояния, зоны приземления и цифровые знаки посадочного магнитного путевого угла (ПМПУ).

Расположение маркировочных знаков на аэродроме, приведены на рис.3.7 и 3.8, размеры и количество знаков приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3.

Расположение, размеры и количество маркировочных знаков на ИВПП

Примечания:

1) На ИВПП точного захода на посадку II, III категорий осевая линия должна иметь ширину 0,9 м.

2) Маркировка осевой линии ИВПП должна располагаться вдоль продольной оси ИВПП.

3) Значение параметров в скобках используется при маркировке параллельных ИВПП.

4) Количество знаков зоны приземления дано с учетом фиксированного расстояния для одного курса посадки.

5) Маркировочные знаки ИВПП: осевой линии, зоны приземления, зоны фиксированного расстояния, края ВПП и ПМПУ располагаются от начала маркировки порога.

Рис.3.7. Схема маркировки аэродрома:

I-ИВПП; II-РД; III-перрон

1-порог ВПП; 2-цифровой знак ПМПУ; 3-ось ВПП; 4-зона фиксированного расстояния; 5-зона приземления; 6-край ВПП; 7-места ожидания ВС; 8-оси РД; 9-участок сопряжения РД с ВПП; 10-пути руления ВС по прямой и кривой; 11-знак остановки ВС; 12-цифра стоянки; 13-контур зоны обслуживания; 14-пути движения спецавтотранспорта.

Рис.3.8. Схема маркировки ИВПП.

А – маркировка параллельных ИВПП; Б – маркировка смещенного порога.

Параллельные ИВПП дополнительно со стороны захода на посадку маркируются латинскими буквами «L» (левая) и «R» (правая), которые располагаются между знаками порога и цифровыми знаками ПМПУ.

Цифровые знаки ПМПУ и знаки обозначения параллельных ИВПП должны располагаться согласно рис. 3.8.

Маркировочные знаки края ИВПП наносятся на ИВПП точного захода на посадку латинскими буквами I, II, III категорий. Маркировка края прерываются в местах примыкания РД к ИВПП и в местах пересечения ВПП.

Все маркировочные знаки ИВПП окрашены в белый цвет.

На РД аэродромов должны наноситься маркировочные знаки: продольной оси, места ожидания ВС перед выруливанием на ИВПП.

Схема маркировки перрона приведена на рис.3.9.

Маркировка осевой линии РД на прямолинейных и криволинейных участках и пересечении РД выполняется в виде сплошной линии шириной 0,15м.

На прямолинейном участке РД маркировка осевой линии наносится по продольной оси. В местах пересечения РД осевая маркировочная линия проводиться (от прямолинейных участков) по минимальному радиусу поворота

Рис.3.9. Схема маркировки перрона

1 – оси руления ВС; 2 – цифра – номер стоянки; 3 – Т – образный знак места остановки ВС на стоянке; 4 – зона обслуживания ВС; 5 – знак места остановки спецмашин; 6 – пути движения спецмашин; 7 – разделительная ось пути движения спецмашин; 8 – знак разрешения на въезд и выезд спецмашин; 9 – знак разрешения только на выезд спецмашин; 10 – знак разрешения только на въезд спецмашин.

расчетного типа ВС для данной РД.

Маркировка осевой линии РД на участке сопряжения с ИВПП продолжена параллельно маркировке осевой линии ИВПП на расстоянии не менее 60м от точки их касания.

Маркировка мест ожидания ВС на РД, примыкающих к ИВПП, оборудованных радиомаячными средствами (РМС), наносится с соблюдением следующих требований:

- расстояние от осевой линии ИВПП до маркировки места ожидания ВС на РД должно составлять не менее 120м;

- маркировка места ожидания ВС на РД не должна располагаться в пределах критических зон РМС.

Маркировка мест ожидания ВС на РД, примыкающих к ИВПП, не оборудованных РМС должна наноситься с соблюдением следующих требований:

- расстояние от осевой линии ИВПП до знака места ожидания ВС должно составлять: не менее 90м для ИВПП классов А, Б, В; не менее 75м для ИВПП классов Г, Д; не менее 41м для ИВПП класса Е;

- ни одна из частей ВС не должна располагаться в пределах спланированной части летной полосы.

Не несущие покрытия обочин РД отделяются от покрытий РД рулежными боковыми маркировочными полосами, состоящими из двух сплошных линий шириной по 0.15м с интервалом между ними по 0.15м.

3.6.ОГРАНИЧЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ НАЗЕМНЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ

НА ЛЕТНОМ ПОЛЕ

«Временное препятствие» в настоящем разделе означает: находящиеся вблизи ВПП (РД) механизмы и материалы, используемые для работ, связанных с развитием или техническим содержанием аэродрома, временные траншеи, земляные валы и др., а также воздушное судно, потерявшее способность двигаться.

Вдоль ВПП выделяются три таких зоны (рис.3.10):

Рис.3.10. Расположение зон временных наземных препятствий

по боковым полосам от ВПП

- зона I находится в пределах 20м от края ВПП для аэродромов всех классов;

- зона II находится в пределах от внешнего края зоны 1 до границы спланированной части летной полосы;

- зона III находится в пределах от внешней границы спланированной части летной полосы до края летной полосы.

Ранее, по нормам СССР эти участки назывались «боковые полосы безопасности» (БПБ), в настоящее время они имеются на всех аэродромах России, построенных до 1990г..

В современных нормах (НГЭА, МОСНГЭА) приняты следующие сниженные требования ИКАО к этим элементам аэродрома.

Зона I

Работа в этой зоне может производиться в одно и тоже время только на одной стороне ВПП. Площадь препятствия не должна превышать 9 кв.м, однако в качестве исключения допускается устройство узких канав площадью не более 28 кв.м. Любое препятствие должно быть ограничено по высоте с целью обеспечения запаса между ними и лопастями винта и гондолой двигателя с учетом типов воздушных судов, использующих этот аэродром. В любом случае высота препятствия над землей не должна превышать 1м. Кучи земли и обломки, которые могут повредить воздушное судно или двигатели, должны быть удалены. Канавы и ямы должны быть как можно скорее засыпаны с последующим уплотнением грунта.

Во время использования ВПП никакое оборудование или транспортное средство не должны находиться в этой зоне.

При нахождении в этой зоне воздушного судна, потерявшего способность двигаться, ВПП должна быть закрыта.

Зона II

В этой зоне проведение работ при сухой ВПП и боковой составляющей ветра не более 5 м/с не ограничивается при условии, что земляные работы или протяженность вынутого грунта в направлении, параллельном ВПП, сводится к минимуму.

Все строительное оборудование, используемое в этой зоне, должно предусматриваться подвижным.

Во время захода на посадку ВС с использованием инструментальной системы посадки ИЛС (СП) никакое оборудование или транспортное средство не должно находиться в этой зоне.

При нахождении в этой зоне воздушного судна, потерявшего способность двигаться, ВПП должна быть закрыта.

По возможности, при производстве работ в зоне II следует стремиться к обеспечению требований к временным препятствиям, объявленным для I зоны, что особенно существенно при значительной интенсивности использования ВПП большой продолжительности выполняемых работ и условиях хуже указанных.

Зона III

Ограничений в отношении работы, выполняемой в данной зоне, нет. Однако работа и используемые при ее выполнении транспортные и строительные средства не должны вносить помех в работу радионавигационных средств.

В случае проведения работ в зонах, примыкающих к концам ВПП, эксплуатант аэродрома должен в максимально возможной степени использовать запасные ВПП, сокращение объявленных дистанций и (или) смещение порога для того, чтобы препятствие не выступало за соответствующую поверхность захода на посадку и не являлось помехой в случае прерванного или продолженного взлета.

При рассмотрении возможности производства работ вблизи РД эксплуатант аэродрома должен учитывать эксплуатируемые на аэродроме типы воздушных судов и наличие запасных наземных маршрутов руления, позволяющих избежать руления по РД, вблизи которой находится препятствие.

Расстояние между препятствием и концом крыла разрешенного для эксплуатации на рулежной дорожке воздушного судна, расположенного на осевой линии РД, должно быть не менее 7,5м. Во всех случаях рекомендуется предупреждать пилота по радиосвязи о приближении к опасной зоне.

Должны предусматриваться ночная и дневная маркировки временных препятствий вблизи РД. Для указанных целей могут использоваться аэродромные знаки для обозначения опасных мест. Знаки должны быть оборудованы огнями красного цвета.

По мнению автора данного учебного пособия принятие в Нормах годности аэродромов ГА России вышеизложенных допущений ИКАО снижает безопасность эксплуатации аэродрома (в случаях выкатывания самолетов за границы ИВПП). Целесообразнее вернуться к нормам СССР, действовавших до 1990г, в которых были более строгие требования к боковым полосам безопасности (БПБ).