Реверс тяги

Реверс тяги , также называемый обратной тягой , представляет собой временное отклонение авиационного двигателя , тяги чтобы он действовал против движения самолета вперед, обеспечивая замедление . установлены системы реверса тяги, На многих реактивных самолетах которые помогают снизить скорость сразу после приземления, уменьшая износ тормозов и позволяя сократить посадочную дистанцию. Такие устройства существенно влияют на самолеты и считаются важными для безопасности полетов авиакомпаний . Имели место аварии с системами реверса тяги, в том числе со смертельным исходом.
Обратная тяга также доступна на многих винтовых самолетах за счет поворота винтов регулируемого шага на отрицательный угол. Эквивалентная концепция для корабля называется кормовым движением .
Принцип и использование
[ редактировать ]
Разворот при посадке состоит из приземления, доведения самолета до скорости руления и, в конечном итоге, до полной остановки. Однако большинство коммерческих реактивных двигателей продолжают создавать тягу в прямом направлении даже на холостом ходу, препятствуя замедлению самолета. [1] Тормоза шасси большинства современных самолетов в нормальных условиях достаточны, чтобы остановить самолет самостоятельно, но в целях безопасности и для уменьшения нагрузки на тормоза. [2] другой метод замедления может быть полезным. В сценариях, связанных с плохой погодой, когда такие факторы, как снег или дождь на взлетно-посадочной полосе, снижают эффективность тормозов, а также в чрезвычайных ситуациях, таких как прерванный взлет , [3] эта потребность более выражена. [4]
Простой и эффективный метод — изменить направление потока выхлопных газов реактивного двигателя на противоположное и использовать мощность самого двигателя для замедления. В идеале обратный поток выхлопных газов должен быть направлен прямо вперед. [5] Однако по аэродинамическим причинам это невозможно, и используется угол 135 °, что приводит к меньшей эффективности, чем было бы возможно в противном случае. Реверс тяги также можно использовать в полете для снижения скорости полета, хотя это нетипично для современных самолетов. [6] В реактивных двигателях используются три распространенных типа систем реверса тяги: мишенная система, грейферная система и система холодного потока. Некоторые винтовые самолеты, оснащенные винтами изменяемого шага, могут реверсировать тягу, изменяя шаг лопастей винта. Такие устройства есть на большинстве коммерческих авиалайнеров, и они также находят применение в военной авиации. [5]
Типы систем
[ редактировать ]Малые самолеты обычно не имеют систем реверса тяги, за исключением специализированных применений. С другой стороны, большие самолеты (весом более 12 500 фунтов) почти всегда имеют возможность реверса тяги. Поршневые двигатели , турбовинтовые и реактивные самолеты могут быть оснащены системами реверса тяги.
Винтовые самолеты
[ редактировать ]
Самолеты с винтовыми двигателями создают обратную тягу за счет изменения угла наклона винтов регулируемого шага так, что винты направляют тягу вперед. Эта функция обратной тяги стала доступной с разработкой гребных винтов регулируемого шага, которые изменяют угол лопастей гребного винта для эффективного использования мощности двигателя в широком диапазоне условий. Реверс тяги создается при уменьшении угла наклона винта от малого до отрицательного. Это называется бета-позицией. [7]
В то время как самолеты с поршневыми двигателями, как правило, не имеют обратной тяги, турбовинтовые самолеты обычно имеют ее. [8] Примеры включают PAC P-750 XSTOL , [9] Cessna 208 Caravan и Pilatus PC-6 Porter .
Одним из особых применений реверсивной тяги является ее использование на многомоторных гидросамолетах и летающих лодках . Эти самолеты при приземлении на воду не имеют обычного метода торможения и должны полагаться на слалом и / или обратную тягу, а также на сопротивление воды, чтобы замедлиться или остановиться. Кроме того, обратная тяга часто необходима для маневрирования на воде, где она используется для резких разворотов или даже движения самолета задним ходом - маневров, которые могут оказаться необходимыми для выхода из причала или пляжа. [ нужна ссылка ]
Реактивный самолет
[ редактировать ]На самолетах с реактивными двигателями реверс тяги достигается за счет направления реактивной струи вперед. Двигатель не работает и не вращается задним ходом; вместо этого используются устройства реверса тяги, чтобы блокировать взрыв и перенаправлять его вперед. Двигатели с высокой степенью двухконтурности обычно меняют тягу, изменяя только направление воздушного потока вентилятора, поскольку большая часть тяги создается этой секцией, а не активной зоной. Обычно используются три системы реверса тяги реактивных двигателей: [6]
Внешние типы
[ редактировать ]
Целевой реверсор тяги использует пару дверей с гидравлическим приводом ковшовых или грейферных для изменения направления потока горячего газа. [1] Для прямой тяги эти створки образуют ходовое сопло двигателя. В оригинальной реализации этой системы на 707 Боинге [10] Два реверсивных ковша, которые до сих пор распространены, были шарнирно закреплены, поэтому при раскрытии они блокировали поток выхлопных газов назад и перенаправляли его вперед. Реверс этого типа виден в задней части двигателя во время развертывания. [6]
Внутренние типы
[ редактировать ]
Внутренние реверсоры тяги используют дефлекторы внутри кожуха двигателя для перенаправления воздушного потока через отверстия в боковой части гондолы. [1] В турбореактивных и двухконтурных турбовентиляторных двигателях со смешанным потоком в одном типе используются дефлекторы с пневматическим приводом грейферные для перенаправления выхлопных газов двигателя. [6] [5] Реверсивные воздуховоды могут быть оснащены каскадными лопатками для дальнейшего перенаправления воздушного потока вперед. [5]


В отличие от двух типов, используемых в турбореактивных двигателях и турбовентиляторных двигателях с малым байпасом, во многих турбовентиляторных двигателях с большим байпасом используется реверс холодного потока . В этой конструкции дефлекторы размещаются в перепускном канале для перенаправления только той части воздушного потока из секции вентилятора двигателя, которая обходит камеру сгорания . [4] Такие двигатели, как версии CFM56 A320 и A340, направляют воздушный поток вперед с помощью реверсора с поворотной дверцей, аналогичного внутренней раскладушке, используемой в некоторых турбореактивных двигателях. [11] В каскадных реверсах используется каскад лопастей, открытый втулкой по периметру мотогондолы , которая скользит назад с помощью пневматического двигателя. При нормальной работе лопатки обратной тяги заблокированы. При выборе система складывает двери, чтобы заблокировать выходное сопло холодного потока и перенаправить этот поток воздуха на лопатки каскада. [6]
В реверсорах с холодным потоком выхлоп из камеры сгорания продолжает создавать прямую тягу, что делает эту конструкцию менее эффективной. [1] [6] Он также может перенаправить поток выхлопных газов, если оснащен спойлером с горячим потоком. [5] Каскадная система холодного потока известна своей структурной целостностью, надежностью и универсальностью, но может быть тяжелой и ее трудно интегрировать в гондолы, в которых размещены большие двигатели. [12]
Операция
[ редактировать ]
В большинстве конфигураций кабины реверс тяги устанавливается, когда рычаги управления двигателем находятся в режиме холостого хода, оттягивая их еще дальше назад. [1] Реверс тяги обычно применяется сразу после приземления, часто вместе со интерцепторами , чтобы улучшить замедление на ранних этапах разбега при посадке, когда остаточная аэродинамическая подъемная сила и высокая скорость ограничивают эффективность тормозов, расположенных на шасси. Реверс тяги всегда выбирается вручную, либо с помощью рычагов, прикрепленных к рычагам тяги , либо путем перемещения рычагов тяги в «затвор» обратной тяги.
Раннее торможение, обеспечиваемое реверсом, может уменьшить крен при посадке на четверть и более. [5] Однако правила предписывают, чтобы самолет мог приземлиться на взлетно-посадочную полосу без использования реверса тяги, чтобы получить сертификат на посадку там в рамках регулярных рейсов авиакомпаний.
Как только скорость самолета снижается, обратная тяга отключается, чтобы обратный поток воздуха не выбрасывал мусор перед воздухозаборниками двигателя, где он может проглотиться, что приведет к повреждению посторонних предметов . Если того требуют обстоятельства, реверс тяги можно использовать до полной остановки или даже для обеспечения тяги, толкающей самолет назад, хотя авиационные буксиры или буксиры для этой цели чаще используются . Когда обратная тяга используется для отталкивания самолета от ворот, этот маневр называется пауэрбэком . Некоторые производители предостерегают от использования этой процедуры во время гололеда, поскольку использование обратной тяги на земле, покрытой снегом или слякотью, может привести к тому, что слякоть, вода и антиобледенители взлетно-посадочной полосы попадут в воздух и прилипнут к поверхностям крыльев. [13]
Если полная мощность реверса тяги нежелательна, реверс тяги можно использовать с дроссельной заслонкой, установленной на мощность меньше полной, даже до мощности холостого хода, что снижает нагрузку и износ компонентов двигателя. двигателей Реверс тяги иногда выбирается на двигателях, работающих на холостом ходу, чтобы устранить остаточную тягу, особенно в условиях гололеда или скользкой поверхности, а также когда реактивная струя может привести к повреждению. [ нужна ссылка ]
Работа в полете
[ редактировать ]Некоторые самолеты, особенно российские и советские , могут безопасно использовать реверс тяги в полете, хотя большинство из них имеют винтовой привод. Однако многие коммерческие самолеты не могут этого сделать. Использование реверса тяги в полете имеет ряд преимуществ. Это позволяет быстро замедляться, обеспечивая быстрое изменение скорости. Он также предотвращает увеличение скорости, обычно связанное с крутыми пикированиями, позволяя быстро терять высоту , что может быть особенно полезно в агрессивных средах, таких как зоны боевых действий, и при крутых заходах на посадку. [ нужна ссылка ]
Серия авиалайнеров Douglas DC-8 была сертифицирована для работы с обратной тягой в полете с момента ввода в эксплуатацию в 1959 году. Безопасный и эффективный для облегчения быстрого снижения на приемлемых скоростях, он, тем не менее, вызывал значительную тряску самолета, поэтому фактическое использование на пассажирских рейсах было менее распространенным. и чаще встречается на грузовых и паромных рейсах, где комфорт пассажиров не имеет значения. [14]
Hawker Siddeley Trident , авиалайнер на 120–180 мест, был способен снижаться со скоростью до 10 000 футов/мин (3050 м/мин) за счет использования реверсивной тяги, хотя эта возможность использовалась редко.
Сверхзвуковой авиалайнер «Конкорд» мог бы использовать обратную тягу в воздухе для увеличения скорости снижения. Использовались только бортовые двигатели, а двигатели переводились в режим обратного холостого хода только в дозвуковом полете и когда самолет находился на высоте ниже 30 000 футов (9 100 м). Это увеличит скорость снижения примерно до 10 000 футов/мин (3 000 м/мин). [ нужна ссылка ]
Boeing C-17 Globemaster III — один из немногих современных самолетов, использующих в полете реверс тяги. Самолет, произведенный компанией Boeing, способен в полете использовать реверс тяги на всех четырех двигателях для облегчения крутого тактического снижения со скоростью до 15 000 футов/мин (4600 м/мин) в боевых условиях (скорость снижения чуть более 170 миль в час или 274 км/ч). Lockheed C-5 Galaxy , представленный в 1969 году, также имеет возможность реверса в полете, но только на бортовых двигателях. [15]
Saab 37 Viggen (выведенный из эксплуатации в ноябре 2005 года) также имел возможность использовать реверсивную тягу как перед приземлением, чтобы сократить необходимую взлетно-посадочную полосу, так и при рулении после приземления, что позволяло многим шведским дорогам использоваться в качестве взлетно -посадочных полос во время войны .
Учебный самолет «Шаттл» , сильно модифицированный Grumman Gulfstream II , использовал обратную тягу в полете, чтобы имитировать аэродинамику космического корабля «Шаттл» , чтобы астронавты могли отрабатывать приземления. Похожий метод был использован на модифицированном Ту-154, который имитировал российский космический корабль «Буран» . [ нужна ссылка ]
Эффективность
[ редактировать ]Величина тяги и вырабатываемой мощности пропорциональны скорости самолета, что делает обратную тягу более эффективной на высоких скоростях. [2] [ самостоятельно опубликованный источник? ] Для максимальной эффективности его следует применять сразу после приземления. [1] При активации на низких скоростях повреждение посторонним предметом возможно . Существует некоторая опасность того, что самолет с включенными реверсорами тяги на мгновение снова оторвется от земли из-за эффекта обратной тяги и эффекта подъема носа от интерцепторов . На самолетах, подверженных такому происшествию, пилоты должны позаботиться о том, чтобы занять устойчивое положение на земле, прежде чем применять реверс тяги. [2] Если применить его до того, как носовое колесо коснется земли, существует вероятность асимметричного раскрытия, вызывающего неконтролируемое отклонение от курса в сторону большей тяги, поскольку управление самолетом с помощью носового колеса является единственным способом сохранить контроль над направлением. путешествия в этой ситуации. [1]
Режим реверса тяги используется только в течение части времени эксплуатации самолета, но сильно влияет на него с точки зрения конструкции , веса, обслуживания , характеристик и стоимости. Штрафы значительны, но необходимы, поскольку они обеспечивают останавливающее усилие для увеличения запаса безопасности, контроль направления во время разворотов при посадке, а также помогают при прерванном взлете и наземных операциях на загрязненных взлетно-посадочных полосах, где нормальная эффективность торможения снижается. Авиакомпании считают системы реверса тяги жизненно важной частью достижения максимального уровня безопасности эксплуатации самолетов . [12]
Связанные аварии и инциденты
[ редактировать ]Использование реверса тяги в полете напрямую способствовало крушению нескольких самолетов транспортного типа:
- 4 июля 1966 года самолет Douglas DC-8-52 авиакомпании Air New Zealand с регистрационным номером ZK-NZB разбился при взлете во время обычного тренировочного полета из международного аэропорта Окленда из-за реверсивной тяги, примененной во время имитации отказа самолета №. 4 двигателя на взлете. В результате крушения погибли двое из пяти членов экипажа на борту. [16]
- 11 февраля 1978 года рейс 314 авиакомпании Pacific Western Airlines , Боинг 737-200 , разбился при выполнении прерванной посадки в аэропорту Крэнбрук . Левый реверсор не был уложен должным образом; он развернулся во время набора высоты, в результате чего самолет покатился влево и ударился о землю. Из 44 пассажиров и 5 членов экипажа выжили только 6 пассажиров и бортпроводник.
- 9 февраля 1982 года рейс 350 Japan Airlines разбился на расстоянии 1000 футов (300 м) от взлетно-посадочной полосы в токийском аэропорту Ханэда после намеренного применения реверса тяги на двух из четырех двигателей Douglas DC-8 психически неуравновешенным капитаном, в результате чего погибло 24 пассажира. [17] [18] [19]
- ВВС США 29 августа 1990 года самолет Lockheed C-5 Galaxy разбился вскоре после взлета с авиабазы Рамштайн в Германии . Когда самолет начал подниматься за пределы взлетно-посадочной полосы, внезапно сработал один из реверсоров тяги. Это привело к потере управления самолетом и последующей катастрофе. Из 17 человек, находившихся на борту, четверо выжили.
- 26 мая 1991 года на Lauda Air Flight 004 авиакомпании самолете Боинг 767-300ER произошел неконтролируемый срабатывание реверсора тяги левого двигателя, в результате чего авиалайнер перешел в быстрое пикирование и развалился в воздухе. [20] Все 213 пассажиров и 10 членов экипажа погибли.
- 31 октября 1996 года компании TAM Linhas Aéreas , самолет Fokker 100 рейс 402 , разбился вскоре после взлета из международного аэропорта Конгоньяс-Сан-Паулу , Сан-Паулу , Бразилия , в результате чего пострадали два многоквартирных дома и несколько домов. В результате крушения погибли все 90 пассажиров и 6 членов экипажа, а также 3 человека на земле. Причиной катастрофы стало несанкционированное срабатывание неисправного реверсора тяги на правом двигателе вскоре после взлета.
- 10 февраля 2004 года рейс 7170 компании Kish Air , выполнявший самолет Fokker 50 , разбился при подлете к международному аэропорту Шарджи . В общей сложности 43 из 46 пассажиров и членов экипажа на борту погибли. Следователи установили, что пилоты преждевременно перевели винты в режим реверса тяги, в результате чего они потеряли управление самолетом.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Федеральное управление гражданской авиации (1 сентября 2011 г.). Справочник по полетам на самолете: Faa-h-8083-3a . Skyhorse Publishing Inc., стр. 635–638. ISBN 978-1-61608-338-0 . Проверено 9 июля 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Фил Краучер (1 марта 2004 г.). Профессиональные пилотные исследования JAR . Лулу.com. стр. 3–23. ISBN 978-0-9681928-2-5 . Проверено 11 июля 2013 г. [ самостоятельный источник ]
- ^ «Как экипажи реактивных самолетов принимают решение «гонять/не ехать» во время взлета» .
- ^ Перейти обратно: а б Клэр Соарес (1 апреля 2011 г.). Газовые турбины: Справочник по применению в воздухе, на суше и на море . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 315–319, 359. ISBN. 978-0-08-055584-3 . Проверено 11 июля 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Берни МакИсаак; Рой Лэнгтон (6 сентября 2011 г.). Газотурбинные двигательные установки . Джон Уайли и сыновья. стр. 152–155. ISBN 978-0-470-06563-1 . Проверено 11 июля 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж «Реверс тяги» . Двигательная установка Purdue AAE . Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ «Обратная тяга: остановиться стильно» . 3 января 2017 г.
- ^ FAA: Справочник по полетам самолетов (FAA-H-8083-3B) Глава 14: Переход на самолеты с турбовинтовыми двигателями
- ^ «Технические характеристики P-750 XSTOL» . Тихоокеанская аэрокосмическая компания . Проверено 9 сентября 2013 г.
- ^ "Реактивный стратолайнер Boeing". Популярная наука , июль 1954 г., с. 24.
- ^ Линке-Дизингер, Андреас (2008). «Глава 8: Системы реверса тяги». Системы коммерческих турбовентиляторных двигателей: введение в функции систем . Шпрингер Берлин Гейдельберг. дои : 10.1007/978-3-540-73619-6_8 . ISBN 978-3-540-73618-9 .
- ^ Перейти обратно: а б Скотт К. Эсбери; Джеффри А. Йеттер (2000). Статические характеристики шести инновационных концепций реверса тяги для дозвуковых транспортных средств: краткое изложение программы испытаний инновационного реверса тяги НАСА в Лэнгли . Издательство Диана. стр. 1–2. ISBN 978-1-4289-9643-4 . Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ «Безопасные зимние операции» . Корпорация Боинг
- ^ Хамид, Хедаят У.; Маргасон, Ричард Дж.; Харди, Гордон (июнь 1995 г.). «Сервер технических отчетов НАСА (NTRS)» (PDF) .
- ^ Рогоуэй, Тайлер (31 августа 2015 г.). «Каково это — летать на самом большом реактивном самолете Америки, гигантской галактике C-5» . jalopnik.com . Проверено 3 апреля 2018 г.
- ^ «Авиакатастрофа ASN Douglas DC-8-52 ZK-NZB в международном аэропорту Окленда (AKL)» .
- ^ «База данных о происшествиях: Краткий обзор происшествий 02091982» . airdisaster.com . Архивировано из оригинала 2 мая 2008 года . Проверено 3 апреля 2018 г.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Стоукс, Генри Скотт. « Сообщение о драке в кабине самолета, разбившегося в Токио », The New York Times . 14 февраля 1982 г. Проверено 10 ноября 2011 г.
- ^ «Беспокойный пилот» . Время . 1 марта 1982 года. Архивировано из оригинала 2 мая 2008 года . Проверено 10 ноября 2011 г.
- ^ «26 мая 1991 г. - Лауда 004» . Tailstrike.com: База данных диктофонов кабины экипажа . 23 сентября 2004 г. Проверено 14 декабря 2006 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Уменьшение посадочной дистанции
- «Спойлер тяги Power Jets, который может создавать отрицательную тягу при торможении» - летная статья 1945 года о новых разработках двигателей, показывающая Power Jets. устройство реверса тяги