Тормозные посадочные парашюты

1. Назначение и свойства

Тормозные посадочные парашюты (ТПП) предназначены для сокращения длины пробега самолета после посадки и применяются в дополнение к другим имеющимся на самолете тормозным устройствам.

Высокая стоимость строительства взлетно-посадочных полос (ВПП) и относительно большой путь пробега реактивного самолета после посадки заставляют изыскивать эффективные способы сокращения пути пробега. Например, путь пробега истребителя весом 6 –7 т равен 2500м, а бомбардировщика весом 50 т ≈ 3500м.

Применение тормозов колес дает в практических условиях хорошие результаты. В этом случае длина пробега после посадки составляет 0,5-0,6 от длины пробега без тормозов, но и при этом путь пробега реактивного истребителя достигает 1200-1300м, а бомбардировщика – 1800-2300м.

Следует указать, что существенными недостатками торможения колес являются зависимость силы трения от состояния ВПП (лед, сухой или мокрый бетон), а также и то, что при большой посадочной скорости тормозить колесами невозможно (разрушаются покрышки колес).

Уменьшения длины пробега самолета можно достигнуть также при  помощи тормозного посадочного парашюта. В данном случае используется то замечательное свойство парашюта, что при упаковке он занимает относительно малый объем и при необходимости может развертываться в большую площадь с большим аэродинамическим сопротивлением.

Преимущество ТПП состоит в том, что его тормозящее действие не зависит от состояния поверхности ВПП. Весит парашют обычно немного, вводится в действие просто и легко; размещается в хвостовой части фюзеляжа самолета.

Основным аэродинамическим недостатком ТПП является зависимость его тормозящего действия от скорости самолета, но все же применение ТПП дополнительно сокращает длину пробега самолета после посадки на 30-40%.

Ниже приведена сравнительная таблица пробега самолетов после посадки при различных способах торможения  (торможение реверсивной тягой двигателей самолета здесь не рассматривается).

                                                                                                                 Таблица 1

Кроме сокращения длины пробега самолета после посадки, применение ТПП в два раза увеличивает срок службы покрышек колес, шасси и тормозных устройств на колесах. Так, на американском самолете «Боинг-52» весом 136 т в связи с использованием покрышек колес срок службы увеличился с 25 до 50 применений.

На учебном аэродроме, где применялись реактивные истребители МиГ-19, из-за частых посадок быстро изнашивались тормозные колодки колес; использование ТПП позволило производить посадку без торможения колес. При эксплуатации самолета МиГ-19 выяснилось, что ТПП можно применять и в качестве противоштопорного парашюта.

Встречный ветер улучшает условия торможения при помощи парашюта. Посадка с тормозным парашютом допускается и при боковом ветре до 15 м/с (угол ветра до 60 градусов).

В зависимости от места расположения на самолете, ТПП можно пользоваться от 10 до 75 раз [1].

Экономическая эффективность ТПП определяется условной стоимостью одной посадки, которая равна отношению стоимости парашюта к количеству применений, допускаемых данным типом ТПП при своевременно выполняемых ремонтах.

Тормозные посадочные парашюты применяются при посадочных скоростях 200–350 км/ч.

2.     Схема действия

Раскрытие ТПП после приземления самолета

В ходе выполнения посадки самолет касается взлетно-посадочной полосы двумя колесами шасси и, пробежав некоторое расстояние, касается полосы передним колесом. В этот момент летчик вводит ТПП в действие и начинает тормозить колеса шасси, постепенно повышая давление в системе торможения.

Введение ТПП в действие начинается открыванием створок люка парашютного контейнера. При этом первым в воздушный поток попадает вытяжной парашют, купол которого, наполнившись воздухом, теряет скорость и поэтому отстает от самолета. Будучи связаным с основным, вытяжной парашют вытягивает его купол и стропы на всю длину, а при применении чехла купола – стягивает его с купола основного парашюта. Во время вытягивания ТПП практически не оказывает тормозящего действия на самолет. Только наполняясь воздухом, купол ТПП начинает оказывать тормозящее действие.

В момент полного наполнения купола ТПП самолет испытывает кратковременный рывок (),  который в раз больше лобового сопротивления парашюта . Величина коэффициента динамичности зависит от воздухопроницаемости оболочки купола и скоростного напора  и колеблется в пределах 1,1-2. После рывка, продолжающегося десятые доли секунды, сопротивление купола ТПП становится равным его лобовому сопротивлению (), которое по мере уменьшения скорости самолета уменьшается пропорционально квадрату скорости. Таким образом, при раскрытии ТПП после касания самолетом ВПП и при включении колесных тормозов в момент выпуска ТПП, общий путь пробега самолета равен сумме трех следующих отрезков пути пробега.

1. От момента соприкосновения колес с посадочной полосой до открывания створок люка парашютного контейнера. Длина этого отрезка пути колеблется в пределах 50 – 200 м и зависит от летчика: от того, насколько быстро после соприкосновения с полосой двух колес летчик заставит самолет коснуться полосы передним колесом и введет ТПП в действие, а также от скорости пробега самолета при посадке.

2. От момента открывания створок люка парашютного контейнера до полного наполнения купола парашюта. Длина этого отрезка пути колеблется в пределах 100 – 150 м и зависит от размеров вытяжного и тормозного парашютов и от воздухопроницаемости купола тормозного парашюта.

3. От момента полного наполнения купола ТПП до остановки самолета или до достижения им такой скорости, при которой обеспечивается рулежка самолета до его стоянки. Длина этого отрезка пути зависит от характеристики парашюта (произведения коэффициента сопротивления на площадь парашюта) и веса самолета, а при данных весе и характеристике парашюта – от посадочной скорости самолета, эффективности тормозных устройств колес и интенсивности торможения летчиком.

Первые два отрезка пути (150–350м) самолет пробегает без ТПП и этот путь является добавочным к тому пути, который самолет пробегает при торможении парашютом.

При рулежке летчик нажимает на кнопку «Сброс парашюта», в результате чего замок раскрывается и отделяет ТПП от самолета.

Раскрытие ТПП в воздухе

Чтобы обеспечить наиболее короткий путь пробега самолета при посадке, на некоторых типах самолетов ТПП раскрывают в воздухе.

О посадке реактивного истребителя с парашютом, раскрытым в воздухе, один пилот рассказал следующее: «Когда самолет находился на расстоянии 1м над землей, я открыл створки люка парашютного контейнера. Рывок раскрывшегося парашюта вызвал пикирующий момент, который был парирован управлением самолета. Самолет коснулся колесами посадочной полосы при полностью выполненном куполе тормозного парашюта. Доведя постепенно давление в тормозной системе колес до 8 – 10 атмосфер, я остановил самолет на расстоянии ~ 480 м от точки соприкосновения колес с посадочной полосой».

Таким образом, при раскрытии в воздухе ТПП уменьшает скорость самолета перед соприкосновением с посадочной полосой, а с момента  приземления полностью тормозит движение самолета и позволяет раньше включить колесные тормоза. При этом исключаются первые два отрезка пути (150–350 м), необходимые при раскрытии парашюта на пробеге. Уменьшение посадочной скорости позволяет в случае необходимости интенсивнее использовать колесные тормоза.

Хотя раскрытие ТПП в воздухе для некоторых типов самолетов требует определенной тренировки летного состава с целью обеспечения хорошей посадки самолета с раскрытым парашютом, но преимущества и примеры успешного применения такой посадки на практике позволяют рекомендовать этот способ для изучения на различных типах самолетов, для которых предусмотрена посадка на ВПП малой длины.

Следует также заметить, что раскрытие парашюта в воздухе создает и более крутую траекторию захода самолета на посадку. Например, на самолете В-48 был установлен парашют площадью ~20 м.кв, который раскрывался при планировании и заходе самолета на посадку [2]. Парашют такого типа  называется парашютом «подхода». Создаваемое парашютом дополнительное лобовое сопротивление делает траекторию движения более крутой.

Посадка самолета Рене Редьюк 021 также совершалась с парашютом, раскрытым в воздухе [3].

Для сокращения длины посадочной дистанции самолета В-47 использовался  дополнительный тормозной парашют площадью ~20м.кв– парашют «подхода», который раскрывался в воздухе, и основной парашют площадью 88м.кв, который раскрывается после приземления самолета при работающем дополнительном парашюте.

Литература

1.”Aeroplane”,1955, №2292, June 24, p.841

2.”Aero digest”, v.69, №5, 1954

3.Горленко.Г.Е., Тормозной посадочный парашют, Воениздат,1962.

4.Лобанов Н.А. Основы расчета и конструирования парашютов, М. Машиностроение, 1965г.