Взлёт самолёта: фазы, скорости и особенности

Введение

Фаза полета, в которой аппарат покидает поверхность земли или воды.

Взлёт – это фаза полета, в которой летательный аппарат отрывается от земли и становится воздушным. Для летательных аппаратов, взлетающих вертикально, это называется подъёмом. Для самолетов, взлетающих горизонтально, это обычно включает в себя переход от движения по земле на взлетно-посадочной полосе. Воздушным шарам, вертолётам и некоторым специализированным самолётам с фиксированным крылом (самолетам вертикального взлёта и посадки, таким как Harrier и Bell Boeing V22 Osprey) взлетно-посадочная полоса не требуется.

Настройки питания

Для легких самолетов обычно используется полная мощность при взлете. Крупные транспортные самолеты (авиалайнеры) могут использовать пониженную мощность для взлета, когда применяется мощность меньше максимальной, чтобы продлить срок службы двигателя, снизить затраты на техническое обслуживание и уменьшить уровень шума. В некоторых аварийных ситуациях мощность может быть увеличена для повышения летных характеристик самолета. Перед взлетом двигатели, особенно поршневые, обычно запускаются на высокой мощности для проверки наличия проблем с двигателем. Самолету разрешается разгоняться до скорости подъема (часто называемой Vr). Термин "подъем" (ротация) используется, потому что самолет поворачивается вокруг оси своего основного шасси, пока находится на земле, обычно из-за плавного воздействия на органы управления полетом, чтобы осуществить или облегчить это изменение положения самолета (когда происходит надлежащее отклонение воздушного потока под/над крыльями, самолет взлетает самостоятельно; органы управления облегчают этот процесс). Нос поднимается до номинального угла тангажа 5°–15° носом вверх, чтобы увеличить подъемную силу крыльев и обеспечить взлет. Для большинства самолетов попытка взлета без тангажа потребует крейсерской скорости, оставаясь на взлетно-посадочной полосе. Самолеты с фиксированным крылом, предназначенные для высокоскоростных полетов (например, коммерческие реактивные самолеты), испытывают трудности с созданием достаточной подъемной силы на низких скоростях, возникающих при взлете. Поэтому они оснащаются механизацией крыла, часто включающей предкрылки и обычно закрылки, которые увеличивают кривизну и часто площадь крыла, делая его более эффективным на низких скоростях и, таким образом, создавая большую подъемную силу. Механизация крыла выпускается из крыла перед взлетом и убирается во время набора высоты. Она также может быть выпущена в другое время, например, перед посадкой.

Требуемые скорости

Требуемая скорость взлета варьируется в зависимости от массы воздушного судна и его конфигурации (положение закрылков или предкрылков, применительно к данному типу), и предоставляется летному экипажу в виде указанной воздушной скорости. При эксплуатации транспортных самолетов используется концепция скоростей взлета V: V1, VR и V2. Эти скорости определяются не только вышеуказанными факторами, влияющими на взлетную характеристику, но также длиной и уклоном взлетно-посадочной полосы и любыми особыми условиями, такими как препятствия на конце полосы. Ниже V1, в случае критической неисправности, взлет должен быть прерван; выше V1 пилот продолжает взлет и возвращается на посадку. После объявления V1 вторым пилотом, он объявляет VR или "ротацию", указывая скорость, при которой необходимо начать отрыв самолета. VR для транспортных самолетов рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить достижение расчетной высоты на V2 с одним отказавшим двигателем. Затем объявляется V2 (безопасная скорость взлета). Эту скорость необходимо поддерживать после отказа двигателя для достижения целевых показателей вертикальной и угловой скорости набора высоты. В однодвигательных или легких двухдвигательных самолетах пилот рассчитывает необходимую длину взлетно-посадочной полосы для взлета и преодоления любых препятствий, чтобы обеспечить достаточную длину для взлета. Может быть добавлен запас прочности для обеспечения возможности остановки на взлетно-посадочной полосе в случае прерывания взлета. В большинстве таких самолетов любая неисправность двигателя приводит к прерыванию взлета, поскольку даже выкатывание за пределы взлетно-посадочной полосы предпочтительнее взлета с недостаточной тягой для поддержания полета. Если необходимо преодолеть препятствие, пилот набирает высоту на скорости, соответствующей максимальному углу набора высоты (Vx), что обеспечивает наибольший прирост высоты на единицу пройденного горизонтального расстояния. Если препятствий нет или после их преодоления, пилот может ускорить до скорости наилучшего угла набора высоты (Vy), при которой самолет наберет максимальную высоту за минимальное время. Как правило, Vx – это меньшая скорость, чем Vy, и требует большего угла тангажа для достижения. Скорости, необходимые для взлета, относятся к движению воздушной массы (указанная воздушная скорость). Встречный ветер уменьшит необходимую скорость относительно земли для взлета, поскольку увеличится воздушный поток над крыльями. Типичные взлетные скорости для реактивных самолетов находятся в диапазоне. Легкие самолеты, такие как Cessna 150, взлетают со скоростью около. Сверхлегкие самолеты имеют еще более низкие скорости взлета. Для данного самолета скорость взлета обычно зависит от его массы; чем больше масса, тем выше необходимая скорость. Некоторые самолеты специально разработаны для короткого взлета и посадки (STOL), что достигается за счет взлета на очень низких скоростях.

The takeoff speed required varies with aircraft weight and aircraft configuration (flap or slat position, as applicable), and is provided to the flight crew as indicated airspeed. Operations with transport category aircraft employ the concept of the takeoff V speeds: V1, VR and V2. These speeds are determined not only by the above factors affecting takeoff performance, but also by the length and slope of the runway and any peculiar conditions, such as obstacles off the end of the runway. Below V1, in case of critical failures, the takeoff should be aborted; above V1 the pilot continues the takeoff and returns for landing. After the co pilot calls V1, they will call VR or "rotate," marking speed at which to rotate the aircraft. The VR for transport category aircraft is calculated such as to allow the aircraft to reach the regulatory screen height at V2 with one engine failed. Then, V2 (the safe takeoff speed) is called. This speed must be maintained after an engine failure to meet performance targets for rate of climb and angle of climb. In a single engine or light twin engine aircraft, the pilot calculates the length of runway required to take off and clear any obstacles, to ensure sufficient runway to use for takeoff. A safety margin can be added to provide the option to stop on the runway in case of a rejected takeoff. In most such aircraft, any engine failure results in a rejected takeoff as a matter of course, since even overrunning the end of the runway is preferable to lifting off with insufficient power to maintain flight. If an obstacle needs to be cleared, the pilot climbs at the speed for maximum climb angle (Vx), which results in the greatest altitude gain per unit of horizontal distance travelled. If no obstacle needs to be cleared, or after an obstacle is cleared, the pilot can accelerate to the best rate of climb speed (Vy), where the aircraft will gain the most altitude in the least amount of time. Generally speaking, Vx is a lower speed than Vy, and requires a higher pitch attitude to achieve. The speeds needed for takeoff are relative to the motion of the air (indicated airspeed). A headwind will reduce the ground speed needed for takeoff, as there is a greater flow of air over the wings. Typical takeoff air speeds for jetliners are in the range of Light aircraft, such as a Cessna 150, take off at around Ultralights have even lower takeoff speeds. For a given aircraft, the takeoff speed is usually dependent on the aircraft weight; the heavier the weight, the greater the speed needed. Some aircraft are specifically designed for short takeoff and landing (STOL), which they achieve by becoming airborne at very low speeds.

Помощь

Под вспомогательным взлетом понимается любая система, помогающая воздушному судну подняться в воздух (в отличие от взлета исключительно за счет собственной мощности). Это может потребоваться из-за превышения максимального взлетного веса, недостаточной тяги, недостаточной длины взлетно-посадочной полосы, условий горячего и высокогорного аэродрома, или комбинации всех этих факторов. Вспомогательный взлет также необходим для планеров, которые не имеют двигателя и поэтому не могут взлететь самостоятельно. Следовательно, требуется вспомогательный взлет.

Вертикальный

Вертикальный взлет относится к самолетам или ракетам, которые взлетают по вертикальной траектории. Вертикальный взлет устраняет необходимость в аэродромах. Большинство самолетов вертикального взлета также способны садиться горизонтально, однако существовали отдельные ракетопланы Люфтваффе, которые взлетали только вертикально, а приземлялись иным способом. Bachem Ba 349 Natter приземлялся на парашюте после вертикального взлета. Другие поздние проекты, разработанные в нацистской Германии, такие как Heinkel P.1077 Julia или Focke Wulf Volksjäger 2, поднимались к своему потолку под почти вертикальным углом и впоследствии приземлялись на лыже.

VTOL

Вертикально взлетающие и садящиеся (VTOL) самолеты включают самолеты с фиксированным крылом, способные зависать, взлетать и приземляться вертикально, а также вертолеты и другие летательные аппараты с двигательными роторами, такие как конвертопланы (tiltrotors). Некоторые VTOL самолеты могут работать и в других режимах, таких как CTOL (обычный взлет и посадка), STOL (короткий взлет и посадка) и/или STOVL (короткий взлет и вертикальная посадка). Другие, например, некоторые вертолеты, могут работать только в режиме VTOL из-за отсутствия шасси, способного обеспечить движение по земле. VTOL является подмножеством V/STOL (вертикальный и/или короткий взлет и посадка). Помимо вертолетов, на вооружении состоят два типа самолетов VTOL: аппараты с наклоняемым ротором, такие как Bell Boeing V-22 Osprey, и некоторые самолеты с управляемым вектором тяги, такие как семейство Harrier.

Запуск ракеты

Фаза взлета ракеты называется "запуск ракеты". Запуски для орбитальных космических полетов или полетов в межпланетное пространство обычно осуществляются с наземного стартового комплекса, но также могут выполняться с плавучей платформы, такой как платформа San Marco, или с морского стартового комплекса Sea Launch.