Торможение самолета при посадке: оценка и влияние на управление

Введение

Тормозное действие в авиации – это описание того, насколько легко самолет может остановиться после посадки на взлетно-посадочную полосу. О тормозном действии могут сообщать как пилоты, так и руководство аэропорта в соответствии с Федеральным управлением гражданской авиации США. При сообщении о тормозном действии могут использоваться следующие термины: хорошее, среднее, плохое, отсутствие торможения. Если диспетчер воздушного движения получает сообщение о тормозном действии, которое хуже, чем хорошее, необходимо составить Пилотский отчет (PIREP) и включить предупреждение в автоматическую терминальную информационную службу ("Действуют предупреждения о тормозном действии"). С октября 2019 года FAA использует значения коэффициента сцепления (mu) для описания условий торможения.

Европа

В Европе это отличается от вышеуказанного. Отчеты о торможении в Европе указывают на снижение сцепления с поверхностью взлетно-посадочной полосы из-за ее загрязнения (см. «Посадочные характеристики» в разделе «Поверхность взлетно-посадочной полосы»), что может повлиять на пределы бокового ветра для самолета. Европейские отчеты не связаны с фактической дистанцией остановки на взлетно-посадочной полосе, хотя они должны предупреждать пилотов о том, что дистанция остановки также изменится. Расчет дистанции посадки основан на эмпирических данных о характеристиках посадки на сухих, мокрых и загрязненных взлетно-посадочных полосах для каждого типа воздушного судна.

Пределы порыва

Каждый раз, когда сообщается о состоянии торможения, пилоты информируются о том, что максимальные пределы поперечного ветра для данного воздушного судна на этой взлетно-посадочной полосе могут быть снижены из-за уменьшения коэффициента сцепления (трения) поверхности. Это должно предупредить пилотов о возможной потере бокового/направленного управления при пробеге после посадки. При посадке с боковым ветром пилот выполняет снос на ветер, чтобы компенсировать боковую силу, действующую на самолет (также известную как угол сноса). Эта боковая сила возникает при воздействии ветра на вертикальный стабилизатор, вызывая эффект флюгирования. Это проявляется в виде углового отклонения фюзеляжа от оси взлетно-посадочной полосы. Это угловое отклонение называется углом сноса. Непосредственно перед или в момент касания взлетно-посадочной полосы пилот должен выровнять фюзеляж, чтобы устранить угол сноса (то есть, вернуть его параллельно оси взлетно-посадочной полосы). Это выравнивание осуществляется с помощью руля направления. Когда колеса касаются поверхности взлетно-посадочной полосы, на шины действуют значительные боковые силы и крутящий момент, противодействующие эффекту флюгирования, который продолжает воздействовать на самолет. Сочетание прочности шин и силы трения поверхности взлетно-посадочной полосы позволяет пилоту удерживать самолет на оси взлетно-посадочной полосы во время торможения. Однако, если коэффициент трения поверхности снижается из-за загрязнения, это может нарушить баланс сил, что приведет к недостатку направленного управления и съезду с взлетно-посадочной полосы. Чтобы этого избежать, пределы поперечного ветра для воздушного судна снижаются пропорционально, что, в свою очередь, ограничивает боковые силы, действующие на самолет, обеспечивая достаточный уровень направленного управления. Данное объяснение относится к заходу на посадку и посадке; для взлета ситуация обратная. Руль направления создает силу, противодействующую силам поперечного ветра, когда самолет разгоняется по взлетно-посадочной полосе. Одновременно шины поглощают эти силы за счет деформации боковин и обеспечивают сцепление с поверхностью взлетно-посадочной полосы. В момент перехода самолета из наземного в воздушное транспортное средство пилот прекращает воздействие на руль направления, и самолет начинает флюгировать. Последующий угол сноса позволяет самолету лететь по прямой. Пилоты могут получать эти данные через "декодер состояния ВПП Snowtam", являющийся приложением к международно признанному METAR (METeorological Aerodrome Report). В некоторых странах Европы пилоты не будут получать оперативные сообщения об изменении состояния торможения непосредственно от службы управления воздушным движением (УВД), если не было проведено недавнее тестирование торможения и результаты официально опубликованы. УВД может информировать других пилотов о полученном от других пилотов сообщении о состоянии торможения, но поскольку такие сообщения могут быть изменчивыми и субъективными, не имея эмпирической ценности, к ним следует относиться как к рекомендациям.

Whenever braking actions are issued, they are informing pilots that the aircraft maximum crosswind limits may have to be reduced on that runway because of reduced surface friction (grip). This should alert pilots that they may experience lateral/directional control issues during the landing roll out. In a crosswind landing, the pilot tacks into wind to make allowances for the sideways force that is being applied to the aircraft (also known as using a crab angle). This sideways force occurs as the wind strikes the aircraft's vertical fin causing the aircraft to weathercock or weathervane. This manifests itself as an angular displacement of the fuselage relative to the runway centreline. This angular displacement is known as drift angle. Just before or upon initial ground contact, the pilot must re align the fuselage to zero the drift angle (i. e. correct it to parallel with the runway's centreline). This re alignment is accomplished using the rudder flight control surface. As the wheels make contact with the runway surface there are a lot of side forces and torsion placed on the tyres due to them countering the weathervane effect which continues to try to act upon the aircraft. A combination inherent strength of the tyres and the action of the runway surface friction with them ensures that the pilot can continue to keep the aircraft aligned with the runway as the aircraft decelerates during the landing roll. If however the surface friction is diminished because of contamination then this may upset the balance of forces resulting in insufficient directional control to keep the aircraft on the runway. To ensure this does not occur there is a pro rata reduction in the aircraft's crosswinds limits, which in turn limits the sideways forces acting on the aircraft, thus ensuring sufficient directional control. This is the explanation for approach and landing; for takeoff the converse is true. The rudder applies a force to counter the crosswind forces as the aircraft accelerates down the runway. At the same time the tyres are accommodating these forces through sidewall torsion, and giving grip with the runway surface. As the aircraft transitions from a ground vehicle to a flying vehicle rudder input is stopped by the pilot and the aircraft will weathervane. The subsequent drift angle will allow the aircraft to fly on a straight course. Pilots may receive this data through a "Snowtam runway state decoder" which forms an appendix to the internationally recognised METAR (METeorological Aerodrome Report). In some countries in Europe, pilots will not receive local updated/modified braking action reports directly from an air traffic control (ATC) source unless a recent braking action test has been carried out and is being officially issued. ATC may advise other pilots that they have received a pilot report of a braking action, but since these reports can be variable and subjective, without any empirical value, it should be treated as an advisory.