Оптимизация продолжительности полёта

При изменении скорости полета изменяются потребная тяга горизонтального полета Ргп и, естественно, расход топлива. В результате изменяется часовой и километровый расход топлива, что вызывает изменение продолжительности и дальности полета.

При скорости наибольшей продолжительности Vt, когда полет осуществляется при минимальной тяге двигателей, аэродинамическое качество самолета становится максимальным. На меньших и больших скоростях полета потребная тяга горизонтального полета увеличивается. При скорости наибольшей продолжительности Vt, часовой расход топлива Q, кГ/час достигает минимального значения, а продолжительность полета — максимального.

Таким образом, режим максимальной продолжительности соответствует скорости минимального часового расхода топлива. Однако эта скорость оказывается довольно близкой к минимально допустимой для горизонтального полета (Vмин.доп).

При полете в сильную болтанку минимальную скорость следует увеличить примерно на 20%. Соответственно увеличится часовой расход топлива и уменьшится продолжительность полета.

Рост часового расхода топлива при увеличении скорости полета более скорости наибольшей продолжительности объясняется увеличением аэродинамического сопротивления самолета и потребной тяги двигателей. В установившемся полете аэродинамическое сопротивление самолета Q и потребная тяга Рг.п равны между собой. Известно, что потребная тяга двигателей и соответствующий ей расход топлива пропорциональны квадрату скорости полета самолета.

где Сх — коэффициент аэродинамического сопротивления;

S — площадь крыла;

ρ — плотность воздуха

Как правило, при выполнении коммерческих полетов большой протяженности возможности оптимизации крейсерской скорости относительно ограничены, но задачей эксплуатанта и экипажа является создание условий, для выполнения полета на оптимальном или близком к оптимальному режиме.

Однако в некоторых районах воздушного пространства крейсерская скорость/число Маха (предписанные органом управления) должны внимательно контролироваться в целях выдерживания безопасных (в том числе сокращенных) интервалов эшелонирования для обеспечения максимальной пропускной способности воздушного пространства. В целом увеличение пропускной способности маршрута обеспечивает возможность выполнения полета по более оптимальным (более коротким) маршрутам большему количеству воздушных судов, и это в значительно большей степени компенсирует потери топлива, обусловленные выполнением полетов на неоптимальной скорости.

Результаты приблизительного подсчета, учитывающего индекс затрат, свидетельствуют о том, что топливная эффективность полетов на скоростях, используемых в настоящее время, как правило, примерно на 0,5 % ниже топливной эффективности полетов на крейсерской скорости, обеспечивающей максимальную дальность. Однако уменьшение расхода на один полет даже на 0,5 % чрезвычайно важно.

Важны фактором, влияющим на выдерживание оптимального профиля полета является этап снижения. Характеристики снижения являются функцией индекса затрат: чем больше индекс затрат, тем выше скорость снижения.

Однако, в отличие от этапа набора высоты, текущий полный полетный вес воздушного судна и эшелон полета, с которого начинается снижение, оказывают незначительное влияние на расчет скорости и продолжительности снижения. По сравнению с этапом набора высоты и крейсерским полетом на этапе снижения потребляется значительно меньше топлива.

Современные методики ИКАО рекомендуют всем заинтересованным сторонам проводить совместную оценку и, там, где это возможно, осуществлять реализацию инициатив, позволяющих пилотам в максимально возможной степени оптимизировать используемые ими траектории снижения. Эта деятельность предусматривает ознакомление с мерами ОрВД, и, при необходимости, оказание поддержки их реализации в целях обеспечения топливной эффективности.

Основные цели в области топливной эффективности на этапе снижения заключаются в следующем:

a) в максимально возможной степени выполнять полет по наиболее эффективному с точки зрения топливной эффективности профилю. Это предусматривает избежание необоснованных участков выравнивания и предоставление информации пилотам относительно продвижения воздушного судна по предложенной траектории полета в целях обеспечения возможности следовать по оптимальному профилю снижения или восстановить его;

b) избегать полета в зоне ожидания;

c) уменьшать масштабы векторения и управления скоростью, предписанной воздушному судну, что также повышает степень предсказуемости расчетов на полет;

d) снижать вероятность возникновения обстоятельств, которые могут привести к уходу на второй круг или прерыванию захода на посадку.

Главной особенностью полетов магистральных самолетов является наличие в полете участка ожидания захода на посадку. Это связано с применением системы эшелонирования из-за большой загруженности аэропортов.

Зона ожидания — воздушное пространство установленного размера, предназначенное для ожидания воздушным судном своей очереди захода на посадку или подхода в район аэродрома.

Полет в зоне ожидания выполняется на определенном уровне, заданном диспетчером. Интервалы между воздушными судами по вертикали выдерживаются согласно правилам эшелонирования. На одном уровне в один момент времени может находиться только одно воздушное судно. По указанию органа управления воздушным движением, во время полета в зоне ожидания может выполняться снижение или набор высоты.

Следует признать, что любой вид ожидания в воздухе или на земле с работающими двигателями приводит к потерям топлива и увеличению эмиссии. Например, согласно оценкам NATS (Соединенное Королевство) порядка 1,5 % общего расхода топлива в национальном воздушном пространстве приходится на ожидание воздушных судов в лондонском аэропорту Хитроу.

Таким образом, обеспечение предсказуемости (в данном случае речь идет о достоверности расчетов на полет) и оптимальное эшелонирование по времени являются основными средствами уменьшения продолжительности ожидания в районе аэродрома.