Minsta styrhastigheter
Den lägsta kontrollhastigheten ( V MC ) för ett flermotorigt flygplan (särskilt ett flygplan ) är en V-hastighet som specificerar den kalibrerade flyghastigheten under vilken riktnings- eller lateral kontroll av flygplanet inte längre kan upprätthållas, efter fel på en eller fler motorer. V MC gäller endast om minst en motor fortfarande är i drift, och kommer att bero på flygstadiet. Faktum är att flera V MC :n måste beräknas för landning, flygresor och markresor, och det finns fler fortfarande för flygplan med fyra eller fler motorer. Dessa är alla inkluderade i flygplanets flygmanual för alla flermotoriga flygplan . När konstruktionsingenjörer dimensionerar ett flygplans vertikala svans och flygkontrollytor måste de ta hänsyn till effekten detta kommer att ha på flygplanets lägsta styrhastigheter.
Minsta kontrollhastigheter fastställs vanligtvis genom flygtester som en del av en flygplanscertifieringsprocess. De ger en guide till piloten i säker drift av flygplanet.
Fysisk beskrivning
När en motor på ett flermotorigt flygplan havererar blir dragkraftsfördelningen på flygplanet asymmetrisk , vilket resulterar i ett girmoment i riktning mot den havererade motorn . En sidoslip utvecklas, vilket gör att flygplanets totala motstånd ökar avsevärt, vilket resulterar i en minskning av flygplanets stigningshastighet . Rodret , och i viss mån skevroder via användandet av krängningsvinkel, är de enda aerodynamiska kontrollerna som är tillgängliga för piloten för att motverka det asymmetriska dragkraftens girmoment [ citat behövs ] .
Ju högre hastighet flygplanet har, desto lättare är det att motverka girmomentet med hjälp av flygplanets reglage. Den lägsta styrhastigheten är den flyghastighet under vilken kraften som rodret eller skevrorna kan utöva på flygplanet inte är tillräckligt stor för att motverka den asymmetriska dragkraften vid en maximal effektinställning. Över denna hastighet bör det vara möjligt att behålla kontrollen över flygplanet och upprätthålla rak flygning med asymmetrisk dragkraft.
Förlust av motoreffekt för vingmonterade propellerflygplan och blåst lyftplan påverkar lyftfördelningen över vingen, vilket orsakar en rullning mot den inoperativa motorn. I vissa flygplan är rollbehörighet mer begränsande än roderbehörighet vid bestämning av V MC :er.
Certifiering och varianter
Luftfartsregler (som FAR och EASA ) definierar flera olika V MC: er och kräver att konstruktionsingenjörer dimensionerar den vertikala svansen och flygplanets aerodynamiska flygkontroller för att följa dessa regler. Den lägsta kontrollhastigheten i luften (V MCA ) är den viktigaste lägsta kontrollhastigheten för ett flermotorigt flygplan, vilket är anledningen till att V MCA helt enkelt listas som V MC i många flygregler och flygmanualer . På flyghastighetsindikatorn för ett tvåmotorigt flygplan på mindre än 6000 lbs (2722 kg) indikeras V MCA med en röd radiell linje, som standardiserat av FAR 23 .
De flesta testpilotskolor använder flera, mer specifika lägsta kontrollhastigheter, eftersom V MC kommer att ändras beroende på flygstadiet. Andra definierade VMC inkluderar minsta kontrollhastighet på marken ( VMCG ) och minsta kontrollhastighet under inflygning och landning (VMCL ) . Dessutom, med flygplan med fyra eller fler motorer, finns V MC: er för fall med antingen en eller två motorer ur funktion på samma vinge. Figur 1 illustrerar V MC :erna som definieras i relevanta civila luftfartsbestämmelser och i militära specifikationer.
Lägsta styrhastighet i luften
Den vertikala svansen eller vertikala stabilisatorn på ett flermotorigt flygplan spelar en avgörande roll för att upprätthålla riktningskontrollen medan en motor havererar eller inte fungerar. Ju större svansen är, desto mer kapabel kommer den att ge den kraft som krävs för att motverka det asymmetriska dragmomentet. Detta betyder att ju mindre svansen är, desto högre blir V MCA . En större svans är dock dyrare och svårare att ta emot, och kommer med andra aerodynamiska problem som ökad förekomst av slipströmmar . Ingenjörer som designar den vertikala svansen måste fatta ett beslut baserat på bland andra faktorer, deras budget, flygplanets vikt och den maximala krängningsvinkeln på 5° (bort från den inoperativa motorn), enligt FAR .
V MCA används också för att beräkna den lägsta säkerhetshastigheten för start . En hög V MCA resulterar därför i högre starthastigheter och därför krävs längre landningsbanor, vilket är oönskat för flygplatsoperatörer.
Faktorer som påverkar lägsta styrhastighet
Alla faktorer som har inverkan på kraftbalansen och på gir- och rullmomenten efter motorbortfall kan också påverka V MC s. När den vertikala svansen är utformad och V MCA mäts, beaktas det värsta scenariot för alla faktorer. Detta säkerställer att V MC: erna som publiceras i AFM garanterat är säkra.
Tyngre flygplan är mer stabila och mer motståndskraftiga mot girmoment och har därför lägre V MCA- värden. Den längsgående tyngdpunkten påverkar också V MCA: ju längre från svansen den är, desto lägre är den lägsta styrhastigheten, eftersom rodret kommer att kunna ge ett större girmoment och det är därför lättare att motverka obalansen i sticka. Den laterala tyngdpunkten har också en effekt: ju närmare motorn den är ur funktion, desto större moment har den arbetande motorn, och desto mer kraft måste rodret anbringa. Det betyder att om den laterala tyngdpunkten skiftar mot den inoperativa motorn kommer flygplanets V MCA att öka. Drakraften hos de flesta motorer beror på höjd och temperatur; ökande höjd och högre temperaturer minskar dragkraften. Detta innebär att om lufttemperaturen är högre och flygplanet har en högre höjd, kommer kraften från den operativa motorn att vara lägre, rodret måste ge mindre motverkande kraft, och så V MCA blir lägre . Bankvinkeln påverkar också den lägsta reglerhastigheten. En liten krängningsvinkel bort från motorn som inte fungerar krävs för minsta möjliga sidglidning och därför lägre V MCA . Slutligen, om P-faktorn för den arbetande motorn ökar, ökar dess girmoment, och flygplanets V MCA ökar som ett resultat.
Andra minimala styrhastigheter
Flygplan med fler motorer
Flygplan med fyra eller fler motorer har inte bara en V MCA (ofta kallad V MCA1 under dessa omständigheter), där enbart den kritiska motorn är ur funktion, utan också en V MCA2 som gäller när motorn är inombords i den kritiska motorn, på samma vinge , är också ur funktion. Civila luftfartsbestämmelser (FAR, CS och motsvarande) kräver inte längre att en V MCA2 ska fastställas, även om den fortfarande krävs för militära flygplan med fyra eller fler motorer. På turbojet- och turbofanflygplan är utombordsmotorerna vanligtvis lika kritiska. Tremotoriga flygplan som MD-11 och BN-2 Trislander har ingen V MCA2 ; en trasig mittlinjemotor har ingen effekt på V MC .
När två motsatta motorer av flygplan med fyra eller fler motorer inte fungerar, finns det ingen dragkraftsasymmetri, därför finns det inget roderkrav för att upprätthålla en jämn rak flygning; V MCA spelar ingen roll. Det kan finnas mindre kraft tillgänglig för att upprätthålla flygningen totalt sett, men de minsta säkra kontrollhastigheterna förblir desamma som de skulle vara för ett flygplan som flygs med 50 % dragkraft på alla fyra motorerna.
Fel på en enskild inombordsmotor, från en uppsättning av fyra, har en mycket mindre effekt på styrbarheten. Detta beror på att en inombordsmotor är närmare flygplanets tyngdpunkt, så avsaknaden av girmoment minskar. I denna situation, om hastigheten bibehålls vid eller över den publicerade VMCA, som fastställts för den kritiska motorn, kan säker kontroll upprätthållas.
Jord
Om en motor går sönder under taxning eller start , kommer dragkraftens girmoment att tvinga flygplanet åt sidan på banan. Om flyghastigheten inte är tillräckligt hög och följaktligen den rodergenererade sidokraften inte är tillräckligt kraftfull, kommer flygplanet att avvika från banans mittlinje och kan till och med svänga av banan. Den flyghastighet med vilken flygplanet, efter motorbortfall, avviker 9,1 m från banans mittlinje, trots användning av maximalt roder men utan användning av noshjulsstyrning, är den lägsta kontrollhastigheten på marken (V MCG ) .
Inflygning och landning
Den lägsta styrhastigheten under inflygning och landning (V MCL ) liknar V MCA , men flygplanskonfigurationen är landningskonfigurationen. V MCL definieras för både del 23 <FAR 23.149 (c)> och del 25 luftfartyg i civila luftfartsbestämmelser. Men när maximal dragkraft väljs för en omvägning kommer klaffarna att väljas upp från landningspositionen och V MCL gäller inte längre, men V MCA gör det.
Säker enmotors hastighet
På grund av de inneboende riskerna med att arbeta vid eller nära V MCA med asymmetrisk dragkraft, och önskan att simulera och öva dessa manövrar i pilotutbildning och certifiering kan V SSE definieras. V SSE säker enmotors varvtal är det lägsta varvtalet för att avsiktligt göra den kritiska motorn ur funktion, fastställd och betecknad av tillverkaren som den säkra, avsiktliga, ena motorns ur funktion. Denna hastighet är vald för att minska olyckspotentialen från förlust av kontroll på grund av simulerade motorhaverier vid orimligt låg flyghastighet.