Скорости летящего самолета

Стартуем с азов: скорости большинства современных самолётов измеряются в узлах. Узел - это морская миля (1.852 км) в час. Связано это с навигационными задачами которые пришли ещё со времён мореплавателей. Морская миля - это минута широты.

Приборная скорость отображается в левой колонке на главном пилотажном дисплее (PFD), здесь же индицируются взлётные скорости V1, Vr и V2. На навигационном дисплее отображаются скорости TAS (истинная скорость) и GS. Давайте разберём каждую скорость по отдельности.

Для начала изучим приборную скорость (IAS). Если вы во время полёта спросите пилота: «Какова наша скорость?» - в первую очередь он укажет вам на индикатор скорости слева от авиагоризонта на главном пилотажном дисплее (PFD). При пилотировании это, пожалуй, наиболее важная скорость, именно она характеризует несущие свойства планера в текущей момент, независимо от высоты полёта. Именно по ней исчисляются взлетные, посадочные, V-сваливания и другие ключевые скорости самолёта.

Каким же образом определяется приборная скорость? На самолетах установлены приемники воздушного давления (ПВД) они же трубки Пито (Pitot tubes). Исходя из динамического давления, замеренного с их помощью, и рассчитывается приборная скорость.

Важный момент, в формуле расчёта приборной скорости используется константа, стандартное давление на уровне моря. А вы же помните, что с увеличением высоты, давление изменяется? Соответственно, приборная скорость совпадает со скоростью относительно земли только у поверхности.

Ещё один интересный факт: какой образ вам приходит в голову, когда вы слышите о пионерах авиации? Кожаная коричневая куртка, шлем с очками и длинный белый шелковый развивающийся шарф. Согласно некоторым легендам, шарф и был первым примитивным индикатором приборной скорости!

Теперь рассмотрим верхний левый угол навигационного дисплея. Здесь отображается наша скорость относительно земли GS (Ground Speed). Это та самая скорость, которую докладывают пассажирам во время полёта. Она определяется, в первую очередь, по данным от спутниковых систем, таких, как GPS. Также её используют для контроля при рулении, так как при малых скоростях на трубки Пито не создаётся достаточный динамический напор для определения IAS.

Чуть правее TAS (True Air Speed) — истинная воздушная скорость, скорость относительно окружающей самолет воздушной среды. Все фотографии сделаны примерно в один момент времени. Как видите, скорости значительно различаются между собой.

Приборная скорость IAS составляет чуть менее 340 узлов. Истинная скорость относительно воздуха TAS — 405 узлов. Скорость относительно поверхности GS — 389. Теперь-то, я думаю, вы понимаете, почему они отличаются.

Также хочу ещё отметить число Маха. Немного упрощая, это скорость тела относительно скорости звука в данной среде. Она отображается под колонкой приборной скорости и составляет в нашей ситуации 0,637.

Теперь обсудим взлётные скорости. Три основных взлётных скорости V1, Vr и V2, обозначения стандартны для всех самолетов, которые имеют больше одного двигателя, начиная с малютки Beechcraft 76 и заканчивая гигантом Airbus A380, они всегда располагаются именно в такой последовательности. Давайте представим, что наш A320 стоит на полосе, чеклист выполнен, разрешение диспетчера получено, мы полностью готовы к взлёту.

Вы перемещаете рычаги управления двигателями на 40%, убеждаетесь в стабилизации оборотов и устанавливаете взлетный режим. Первой будет достигнута скорость V1 (148 узлов в наших условиях). Это скорость принятия решения, проще говоря, после достижения V1, взлёт уже не может быть прерван, в том числе, в случае серьезного отказа. Даже если у вас отказал двигатель, а V1 уже достигнута, вы должны продолжать взлёт. До V1 в этой ситуации вы инициируете процедуру прерванного взлёта, включаете реверс, срабатывает автоматическое торможение, выпускаются спойлеры, и вы успеваете остановиться до конца полосы.

Но у нас всё хорошо, двигатели работают штатно и, после V1, пилотирующий пилот убирает руку с рычагов управления двигателями. Приближается скорость Vr (rotate speed, 149 узлов). На этой скорости пилотирующий пилот тянет штурвал (в нашем случае sidestick) на себя и поднимает носовую стойку шасси в воздух.

В это же мгновение наступила V2, в нашей ситуации Vr и V2 скалькулировались одинаковыми, но зачастую V2 превосходит Vr. V2 - безопасная скорость. В случае отказа одного из двигателей будет поддерживаться именно V2, она гарантирует безопасный градиент набора высоты. Но, как вы помните, у нас всё замечательно, активен режим SRS, и поддерживается скорость V2+10 узлов.

На PFD во время взлёта V1 обозначена голубым треугольником, точкой цвета маджента - Vr, треугольником цвета маджента - V2.

Итак, вы узнали, что же такое взлетные скорости и с чем их едят, а теперь давайте узнаем, как их готовить, и от чего же они всё-таки зависят. Сейчас мы уже подняли наш прекрасный A320 в воздух, но давайте отмотаем время немного вспять.

Представим, что мы готовимся к вылету, и настало время рассчитать скорости V1, Vr и V2. На дворе 21 век, и чудеса прогресса подарили нам электронный лётный портфель (EFB - специально обученный iPad с необходимым комплектом софта) Какую же именно информацию нужно внести в этот портфель, чтобы магия единичек и ноликов рассчитала нам скорости? Прежде всего, длину взлетной полосы. Мы с вами готовимся к вылету с полосы 14 правая столичного аэропорта Домодедово. Её длина 3500 метров.

Настаёт момент истинны. Вносим нашу взлетную массу и центровку. Решаем, можем ли мы вообще взлететь с этой полосы, или придётся оставить пару сотен бутылок из дьюти фри и четырёх самых тучных пассажиров на земле :)

Поскольку 3500 метров - это более, чем достаточно для взлёта, продолжаем вносить данные. На очереди Превышение аэродрома над уровнем моря, Составляющая ветра, Температура воздуха, Состояние полосы (мокрая/сухая), Взлётный режим тяги, Положение закрылок, Использование паков (система кондиционирования) и антиобледенительных систем. Вуаля, скорости готовы, осталось только внести их в MCDU.

Окей, мы обсудили расчёт скоростей с использованием электронного лётного портфеля, но если вы перед рейсом слишком много кидались злыми птичками или, что совсем для пилота зазорно, в танки играли и разрядили свой чудо-девайс? А если вы представитель школы обскурантизма и отрицаете прогресс? Вам предстоит увлекательнейший квест в мир документов с пугающими названиями и содержащимися в них таблицами и графиками.

Для начала проверяем, взлетим ли мы с выбранной полосы: открываем график, в котором по осям разложены необходимые переменные. Ведём пальчиком до пересечения, и, если искомое значение внутри графика, попытка обещает быть удачной.

Далее берём следующий документ и начинаем вычислять V1 Vr и V2. Исходя из веса и выборной конфигурации, получаем значения скоростей. Перемещаясь от таблички к табличке, вносим коррективы, в зависимости от ячейки прибавляем или отнимаем несколько узлов.

И так раз за разом, пока не получите все значения, а их много. Прямо как в первом классе - пальчик передвинул, символ прочитал. Очень занимательно.

Осталось совсем немного: взлететь, на тысяче футов включить автопилот и подождать ещё совсем чуть-чуть. А там уж девчонки касалетки с кормом принесут и можно будет погрузится в школьные воспоминания. А аэрбас сам хорошо летит, главное - не мешайте ему.

Но что-то мы опять замечтались. А тем временем мы оторвались от земли, удерживаем скорость V2+10 узлов и даже успели убрать шасси, чтобы они не мёрзли. На верху ведь холодно, помните? Набирать высоту мы будем без применения процедур по уменьшению шума, пусть все знают, что мы взлетели! Снова старушки на верхних этажах начнут энергично креститься, а дети радостно указывать пальцем в небо на наш блестящий в лучах солнца лайнер.

Не успели мы и глазом моргнуть, как добрались до высоты 1500 футов. Настало время переводить Рычаги Управления Двигателями в режим Climb. Нос опускается ниже, и мы начинаем разгоняться до скорости S-speed, на ней убираем механизацию (Flaps 0), следующий скоростной рубеж - 250 узлов. 10 000 футов, Нос опускается ещё ниже, скорость продолжает увеличиваться быстрее, а высота - медленнее. Выключаем Landing Lights, а самые нетерпеливые уже держат руку на готове для отключения табло «пристегните ремни».

Top of climb, достигнут заданный эшелон полёта, самолет выравнивается, идём с крейсерской скоростью. Самое время пополнить запас калорий!

Ужин на высоте нескольких километров с панорамным видом на окрестности - это прекрасно. Да, еда не тянет на звезду мишлен, зато счёт вам оплатят! Но всё хорошее, как известно, имеет свойство заканчиваться, вот и нам пора снижаться. Опускаем нос, начинаем снижение. После 10 000 футов скорость падает до 250 узлов, продолжаем снижать высоту.

Настало время переходить в фазу подхода (approach phase). При помощи магии аэрбаса (который сам посчитал все скорости) замедляемся до Green dot speed (скорость чистого крыла). Лететь на этой скорости для нас максимально экономично, но вы же помните, что всё хорошее имеет свойство...

Выпускаем закрылки в первое положение, скорость гасится до S-speed. Далее - закрылки 2 и плавно достигаем F-speed. Закрылки 3 и, наконец, закрылки полностью, замедляемся до Vapp. Vapp - минимальная скорость (VLS), но с поправкой на ветер и порывы (минимум 5 максимум 15 узлов).

1000 футов, проверяем соблюдение критериев стабилизированного захода, и, если все в норме, продолжаем снижение. Перед касанием самолет продемонстрирует своё отношение к вам, провозгласив "Retard! Retard! Retard!"" (если вы не сильны в англоязычных обзывательствах, можете воспользоваться интернет-словарём urbandictionary). Устанавливаем малый газ (Idle) и через мгновение мягко касаемся полосы.