Що таке Coffin Corner в аеродинаміці
Літаки мають як максимальну, так і мінімальну швидкість польоту. Якщо ми летимо швидше за цей максимум — це буде критично для конструктиву, повільніше — скоріш за все “звалимось”.
Існує діапазон швидкостей та висот, де ці межі майже сходяться. Його назва – Coffin Corner. Далі дещо детальніше про те, що це за явище та яка його роль в авіації.
Що таке Coffin Corner
Тепер про висоту. Як відомо, з висотою повітря стає більш розрідженим. Таким чином потрібна швидкість для стабільного польоту також росте.
Якщо ми наберемо надто велику висоту, в певний момент попадемо в діапазон критичних висот, де подальший набір буде неможливим. Швидкість знизити не вдасться – звалимось. Збільшити – теж, бо впремося в максимальне число Маха.
Такий стан називають coffin corner (дослівно “кут труни”), або Q corner.
Coffin Corner – висота, на якій мінімальна безпечна швидкість (звалювання) і максимальна (за числом Маха) майже зливаються. Літаку лишається дуже вузьке вікно швидкостей.
Причини виникнення
Коли літак високо, його швидкість затискають дві межі. Знизу – звалювання: у розрідженому повітрі крилу треба летіти швидше, тож число Маха звалювання з висотою росте. Згори – максимальне число Маха: що вище, то за меншої приладової швидкості воно настає.
В результаті утворюється вузький діапазон швидкостей та висот, де літак може безпечно літати. Якщо пілот перевищить максимальне число Маха, над крилом з’являться ділянки, де повітря тече швидше за звук. Там утворюються ударні хвилі, за ними потік зривається: літак трясе, а ніс може тягнути вниз. Якщо пілот летить занадто повільно, літак попаде у звалювання. У розвідника U-2 на висоті понад 20 км між цими межами буває всього ~5 вузлів.
Головна підступність: запас з’їдає не лише швидкість. Крен у розвороті чи порив турбулентності збільшують перевантаження – і вікно швидкостей звужується ще сильніше.
Як уникнути явища
Простою мовою – не лізти вище, ніж літак може в цих умовах. Бортовий комп’ютер (FMC) рахує максимальну висоту під поточну масу й температуру. Її беруть із запасом 1,3g до трясіння – це приблизно розворот із креном 40°. Важчий літак – нижча максимальна висота.
Друге – не смикати літак на великій висоті. Різкі маневри і зайві перевантаження звужують вікно швидкостей. Якщо попереду турбулентність, екіпаж просить нижчий ешелон: там запас ширший.
Air France 447
Катастрофу рейсу Air France 447 часто згадують поруч із coffin corner. Насправді це було класичне звалювання на великій висоті. Але вона добре показує, який малий там запас.
1 червня 2009 року, під час польоту з Ріо-де-Жанейро до Парижа, пасажирський Airbus A330, що виконував рейс Air France 447, потрапив у грозову зону. Приймачі повітряного тиску (ПВД) забились кристалами льоду, покази швидкості зникли, і автопілот вимкнувся.
Пілот узяв ручку керування на себе. Літак піднявся майже до 38 000 футів і втратив швидкість, крило втратило підіймальну силу – почалось звалювання.
Екіпаж так і не зрозумів, що літак звалився, і не вивів його. Приблизно за 3,5 хвилини після початку звалювання він упав в Атлантичний океан. Загинули всі 228 людей на борту.
Отже
Coffin corner – небезпечне явище: на великій висоті швидкість звалювання зближується з максимальною, і літаку лишається дуже мало простору для маневру.
Для безпеки польотів рекомендується не “залітати” в цей діапазон висот.
