基于飞行过程中V1 的深度研究论文(2)

时间:2021-08-31

  当ASD 增加到与ASDA(可用加速停止距离,等于跑道长度加上停止道的长度)一样时就可以理解为达到了当前重量的最大V1,如果再增加V1将导致V1前中断时飞机可能会冲出铺设的道面,这种可能性会随着中断时的速度的增加而大大增加,也就是说铺设的道面的长度决定了V1变化范围的上限(在只考虑场长因素的时候如此,另外V1上限还受到Vmbe 最大刹车能量以及Vtyre 轮速的限制,在此不作讨论)。V2是到达场面上空英尺高度时需要达到的速度,而场面的长度应限制在可用起飞距离(TODA,TODA=TORA+净空道)之内,如果假设飞机正好在净空道的末端达到35 英尺并且速度达到V2,那如果减小V1,当V1时出现发动机失效,那飞机只使用一台发动机(双发飞机)从V1加速至VR所需的距离将比较大的V1时所用的距离长,从而导致到净空道末端时可能不能满足35 英尺高度和V2速度的要求,也就是说V2限制了V1变化范围的下限,实际上是TODA 限制了V1的最小范围,而且由于V1后如果因为发动机失效需要继续起飞,不仅需要保证飞机在剖面上保证35 英尺以及V2等爬升性能,还需要保证飞机的横侧轨迹的安全,也就是说要保证飞机在V1后单发加速至VR的这一段单发滑跑过程中飞机不能偏出跑道(最基本的安全需要),而且这种方向的保持还必须仅靠蹬舵就能完成。

  V1变化范围受距离的影响。滑跑轨迹的控制通过VMCG来表达,离地后的航迹控制通过VMCA来表达。用文字表述V1,V2,VMCG,VMCA之间的关系就是VMCA 限制了V2的最小值,而V2的最小值又限制了VR的最大值,VR的最大值又限制了V1的最大值,最后VMCG限制了V1的最小值,数学表达式就是VMCG≤V1≤VRVMCA。现在明确了V1是可以变化的,也知道限制它的变化范围的条件,那有没有一个比较理想的V1 值,它既能最大化满足飞机爬升越障的需要(较大的V1),又要在需要中断起飞时在跑道道面内停下来(较小的V1)呢?根据前文我们知道当V1增加时加速停止距离会增加,但是单发起飞距离会较小, V1与ASD 和TODN-1的关系,其中的TODN由于不涉及到单发中断或单发起飞爬升,只是一个正常的起飞,所以V1的大小与一个正常的起飞没有关系,TODN是一个常量。图中ASD 曲线与TODN-1的曲线相交处可以得到一个V1值,在这个V1值可以达到中断性能与单发爬升性能的妥协,也就是在这个V1可以达到最小的距离,这个V1被称为平衡V1,其对应的场长称为平衡场长。这里的“平衡”是指中断性能与单发爬升性能的平衡,而不是指在这个速度中断的话飞机一定会正好在跑道铺设的道面尽头停下来,实际停下来的位置可能距铺设的道面尽头还会有相当的距离。

  最后再来讨论一下报V1的时机,有时我们考虑中断时滑跑的安全性会在V1前5 节左右就报V1了,其实这种做法并不是非常合理:根据FAR/JAR25 部107 款的规定,“从发动机在VEF (发动机故障速度)故障到飞行员在V1时判断发现故障之间所考虑的时间为1秒钟”,如果按静止加速到V1平均加速度计算需要40 秒,那提前5节的速度报V1就提前了1 秒钟以上,这样就可能将VEF放到报出的V1之后,飞行员不得不继续起飞,将本来用中断起飞来处置的发动机失效带到空中来处理,大大增加了处置难度和危险性,这也是具有自动报话功能的飞机会准确报V1的原因。

  关于中断时的距离方面,1978 年3 月1 日生效的FAR25 部第42 次补充条款要求在计算ASD 时还要考虑“V1速度后有2 秒钟的连续加速,而接下来才是飞行员采取任何将飞机停下来的动作”,虽然1993 年后JAA 与FAA 达成一致将“V1后2 秒钟的连续加速”用“以V1速度运动2 秒钟的距离余量”代替,使得要求有所降低,但是依然为飞行员提供了2 秒钟的余地。只要飞机重量、中断起飞的时机和动作是正确的,保证飞机中断起飞时在铺设的道面内停下来是有法律依据的。综上所述,了解了V1相关的概念和理论之后,对于我们理解起飞时V1有重要意义,V1是个范围,在范围许可的情况下,是偏向于起飞爬升性能,还是偏向于中断安全边际,这时作为机长的你即可根据当时机场周边的地形和天气情况去有依据的抉择,做到心中有数,从而保证安全。

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