.jpg/1280px-F-GTAR_Air_France_(3698209485).jpg)
Реверсирование тяги , также называемое обратной тягой , представляет собой временное отвлечение тяги двигателя самолета для того, чтобы она действовала против движения самолета вперед, обеспечивая замедление . Системы реверсирования тяги установлены на многих реактивных самолетах, чтобы помочь замедлиться сразу после приземления, уменьшая износ тормозов и позволяя сократить посадочные расстояния. Такие устройства существенно влияют на самолет и считаются важными для безопасной эксплуатации авиакомпаниями . Были аварии с использованием систем реверсирования тяги, в том числе со смертельным исходом.
Обратная тяга также доступна на многих винтовых самолетах путем реверсирования винтов с регулируемым шагом на отрицательный угол. Эквивалентная концепция для корабля называется задним ходом .
Разбег посадки состоит из приземления, перевода самолета на скорость руления и, в конечном итоге, полной остановки. Однако большинство коммерческих реактивных двигателей продолжают создавать тягу в прямом направлении, даже на холостом ходу, действуя против замедления самолета. [1] Тормоза шасси большинства современных самолетов достаточны в нормальных условиях, чтобы остановить самолет самостоятельно, но в целях безопасности и для снижения нагрузки на тормоза [2] может быть полезен другой метод замедления. В сценариях, связанных с плохой погодой, когда такие факторы, как снег или дождь на взлетно-посадочной полосе, снижают эффективность тормозов, и в чрезвычайных ситуациях, таких как прерванный взлет [3] , эта необходимость более выражена. [4]
Простой и эффективный метод — изменить направление выхлопного потока реактивного двигателя и использовать мощность самого двигателя для замедления. В идеале обратный выхлопной поток должен быть направлен прямо вперед. [5] Однако по аэродинамическим причинам это невозможно, и берется угол 135°, что приводит к меньшей эффективности, чем было бы возможно в противном случае. Реверс тяги также может использоваться в полете для снижения скорости полета, хотя это не распространено в современных самолетах. [6] Существует три распространенных типа систем реверсирования тяги, используемых в реактивных двигателях: целевые, грейферные и системы холодного потока. Некоторые винтовые самолеты, оснащенные винтами с изменяемым шагом, могут изменять тягу, изменяя шаг лопастей своих винтов. Большинство коммерческих реактивных лайнеров имеют такие устройства, и они также применяются в военной авиации. [5]
Малые самолеты обычно не имеют систем реверсирования тяги, за исключением специализированных применений. С другой стороны, большие самолеты (весом более 12 500 фунтов) почти всегда имеют возможность реверсирования тяги. Поршневые двигатели , турбовинтовые и реактивные самолеты могут быть спроектированы с включением систем реверсирования тяги.
Винтовые самолеты создают обратную тягу, изменяя угол своих винтов с регулируемым шагом так, чтобы винты направляли свою тягу вперед. Эта функция обратной тяги стала доступна с разработкой винтов с регулируемым шагом, которые изменяют угол лопастей винта, чтобы эффективно использовать мощность двигателя в широком диапазоне условий. Обратная тяга создается, когда угол шага винта уменьшается 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, как правило, имеют ее. [8] Примерами служат PAC P-750 XSTOL , [9] Cessna 208 Caravan и Pilatus PC-6 Porter .
Одним из специальных применений обратной тяги является ее использование на многомоторных гидросамолетах и летающих лодках . Эти самолеты при посадке 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 выполнения крутых поворотов или даже для движения самолета задним ходом, маневров, которые могут оказаться необходимыми для выхода с причала или пляжа. [ необходима цитата ]
На самолетах с реактивными двигателями реверсирование тяги осуществляется путем направления реактивной струи вперед. Двигатель не работает и не вращается в обратном направлении; вместо этого используются устройства реверсирования тяги, которые блокируют струю и перенаправляют ее вперед. Двигатели с высокой степенью двухконтурности обычно реверсируют тягу, изменяя направление только воздушного потока вентилятора, поскольку большая часть тяги создается этой секцией, а не ядром. Существует три широко используемых системы реверсирования тяги реактивных двигателей: [6]
Целевой реверсор тяги использует пару гидравлически управляемых ковшовых или раскладывающихся створок для изменения направления потока горячего газа. [1] Для прямой тяги эти створки образуют сопло двигателя. В первоначальной реализации этой системы на Boeing 707 [10] и до сих пор распространенной сегодня, два реверсивных ковша были шарнирно закреплены , поэтому при развертывании они блокируют обратный поток выхлопных газов и перенаправляют его с помощью переднего компонента. Этот тип реверса виден в задней части двигателя во время развертывания. [6]
Внутренние реверсоры тяги используют дефлекторные створки внутри кожуха двигателя для перенаправления воздушного потока через отверстия в боковой части гондолы. [1] В турбореактивных и двухконтурных турбовентиляторных двигателях со смешанным потоком один тип использует пневматически управляемые грейферные дефлекторы для перенаправления выхлопных газов двигателя. [6] [5] Каналы реверсора могут быть оснащены каскадными лопатками для дальнейшего перенаправления воздушного потока вперед. [5]
.jpg/1280px-PH-BVC_KLM_(3701878334).jpg)
В отличие от двух типов, используемых в турбореактивных и малоконтурных турбовентиляторных двигателях, многие высококонтурные турбовентиляторные двигатели используют реверс холодного потока . Такая конструкция помещает дефлекторные створки в перепускной канал , чтобы перенаправить только часть 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 поворотного дверного реверсора, похожего на внутреннюю раскладушку, используемую в некоторых турбореактивных двигателях. [11] Каскадные реверсоры используют каскад лопаток, который открыт рукавом по периметру гондолы двигателя , который скользит назад с помощью пневмодвигателя. Во время нормальной работы лопатки обратной тяги заблокированы. При выборе система складывает створки, чтобы заблокировать выходное сопло холодного потока и перенаправить этот воздушный поток 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 перенаправлять поток выхлопных газов основного звена, если оснащен спойлером горячего потока. [5] Каскадная система с холодным потоком известна своей структурной целостностью, надежностью и универсальностью, но может быть тяжелой и сложной для интеграции в гондолы, в которых размещаются большие двигатели. [12]
В большинстве установок кабины обратная тяга устанавливается, когда рычаги тяги находятся в режиме холостого хода, путем их дальнейшего перемещения назад. [1] Обратная тяга обычно применяется сразу после приземления, часто вместе с интерцепторами , для улучшения замедления на ранней стадии посадочного пробега, когда остаточный аэродинамический подъем и высокая скорость ограничивают эффективность тормозов, расположенных на шасси. Обратная тяга всегда выбирается вручную, либо с помощью рычагов, прикрепленных к рычагам тяги , либо путем перемещения рычагов тяги в «ворота» обратной тяги.
Раннее замедление, обеспечиваемое реверсом тяги, может сократить пробег при посадке на четверть или более. [5] Однако правила предписывают, что самолет должен иметь возможность приземлиться на взлетно-посадочной полосе без использования реверса тяги, чтобы получить сертификат на посадку там в рамках регулярных авиаперевозок .
После того, как скорость самолета замедлилась, обратная тяга отключается, чтобы предотвратить выброс мусора обратным потоком воздуха перед воздухозаборниками двигателя, где он может быть захвачен, что приведет к повреждению посторонним предметом . Если того требуют обстоятельства, обратная тяга может использоваться до полной остановки или даже для обеспечения тяги, чтобы оттолкнуть самолет назад, хотя для этой цели чаще используются тяговые тяги или буксирные водила . Когда обратная тяга используется для отталкивания самолета от ворот, маневр называется powerback . Некоторые производители предостерегают от использования этой процедуры в условиях обледенения, поскольку использование обратной тяги на покрытой снегом или слякотью земле может привести к тому, что слякоть, вода и противообледенительные реагенты взлетно-посадочной полосы поднимутся в воздух и прилипнут к поверхностям крыльев. [13]
Если полная мощность обратной тяги нежелательна, обратная тяга может работать при дроссельной заслонке, установленной на менее чем полную мощность, даже на холостом ходу, что снижает нагрузку и износ компонентов двигателя. Обратная тяга иногда выбирается на двигателях, работающих вхолостую, чтобы исключить остаточную тягу, в частности, в условиях обледенения или гололеда, или когда реактивная струя двигателей может вызвать повреждение. [ необходима цитата ]
Некоторые самолеты, в частности некоторые российские и советские самолеты , способны безопасно использовать обратную тягу в полете, хотя большинство из них имеют винтовой привод. Однако многие коммерческие самолеты не могут. Использование обратной тяги в полете имеет несколько преимуществ. Оно позволяет быстро замедляться, что позволяет быстро менять скорость. Оно также предотвращает нарастание скорости, обычно связанное с крутыми пикированиями, что позволяет быстро терять высоту , что может быть особенно полезно во враждебных условиях, таких как зоны боевых действий, и при выполнении крутых заходов на посадку. [ необходима цитата ]
Серия авиалайнеров Douglas DC-8 была сертифицирована для использования реверса тяги 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 было менее распространено на пассажирских рейсах и более распространено на грузовых и паромных рейсах, где комфорт пассажиров не является проблемой. [14]
Hawker Siddeley Trident , авиалайнер вместимостью от 120 до 180 мест, был способен снижаться со скоростью до 10 000 футов в минуту (3050 м в минуту) за счет использования реверса тяги, хотя эта возможность использовалась редко.
Сверхзвуковой авиалайнер Concorde мог использовать обратную тягу в воздухе для увеличения скорости снижения. Использовались только внутренние двигатели, и двигатели переводились в режим обратного холостого хода только в дозвуковом полете и когда самолет находился ниже 30 000 футов (9 100 м) высоты. Это увеличивало скорость снижения примерно до 10 000 футов/мин (3 000 м/мин). [ необходима цитата ]
Boeing C-17 Globemaster III — один из немногих современных самолетов, использующих обратную тягу в полете. Самолет производства Boeing способен в полете использовать обратную тягу на всех четырех двигателях для облегчения крутых тактических спусков со скоростью до 15 000 футов/мин (4600 м/мин) в боевых условиях (скорость снижения чуть более 170 миль/ч или 274 км/ч). Lockheed C-5 Galaxy , представленный в 1969 году, также имеет возможность реверса в полете, хотя только на внутренних двигателях. [15]
Самолет Saab 37 Viggen (снятый с вооружения в ноябре 2005 года) также имел возможность использовать реверсивную тягу как перед посадкой, чтобы сократить необходимую длину взлетно-посадочной полосы, так и при рулении после посадки, что позволяло использовать многие шведские дороги в качестве взлетно -посадочных полос во время войны .
Учебный самолет шаттла , сильно модифицированный Grumman Gulfstream II , использовал обратную тягу в полете, чтобы помочь имитировать аэродинамику космического челнока, чтобы астронавты могли практиковать посадку. Похожая техника была использована на модифицированном самолете Туполев Ту-154, который имитировал российский космический челнок Буран . [ необходима цитата ]
Количество тяги и генерируемой мощности пропорциональны скорости самолета, что делает обратную тягу более эффективной на высоких скоростях. [2] [ самостоятельно опубликованный источник? ] Для максимальной эффективности ее следует применять быстро после приземления. [1] При активации на низких скоростях возможно повреждение посторонним предметом . Существует некоторая опасность того, что самолет с включенными реверсами тяги на мгновение снова оторвется от земли из-за как эффекта обратной тяги, так и эффекта тангажа носа от интерцепторов . Для самолетов, подверженных такому явлению, пилоты должны позаботиться о достижении устойчивого положения на земле перед применением обратной тяги. [2] Если ее применить до того, как носовое колесо коснется земли, существует вероятность асимметричного развертывания, вызывающего неконтролируемое рыскание в сторону более высокой тяги, поскольку управление самолетом с помощью носового колеса является единственным способом сохранить контроль над направлением движения в этой ситуации. [1]
Режим реверса тяги используется только для части времени работы самолета, но сильно влияет на него с точки зрения конструкции , веса, обслуживания , производительности и стоимости. Штрафы значительны, но необходимы, поскольку он обеспечивает тормозное усилие для дополнительных запасов безопасности, путевого управления во время посадочных пробегов и помогает при прерванных взлетах и наземных операциях на загрязненных взлетно-посадочных полосах, где нормальная эффективность торможения снижена. Авиакомпании считают системы реверса тяги жизненно важной частью достижения максимального уровня безопасности эксплуатации самолета . [12]
Использование реверса тяги в полете напрямую способствовало крушениям нескольких транспортных самолетов:
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )