Flygning i vindbyar.
Bakgrund: Fena och sidroder har skilts från flygplanet och hittats flera hundra meter från resten av vraket - som om de avskilts före nedslag, i färdriktningen sett. Det är inte känt huruvida fena/sidroder lämnade flygplanet före eller efter nedslaget. Vid haveritillfället rådde svår turbulens.
Simulering, allmänt:
Simuleringsprogammets vindbymodell har utökats så att den nu kan generera stokastiska, normalfördelade vindbyar, dock endast i en jordfast riktning per simuleringsfall (N-S eller E-W eller Upp-Ned). Vindbystyrka, pulslängd (byarnas varaktighet) och pulsmellanrum definieras var för sig med värden för medelvärde och standardavvikelse. Vindbystyrkans medelvärde definierar medelvindstyrkan, dess std-avvikelse definierar den därpå överlagrade vindbystyrkan.
Resultatet från varje simuleringsfall presenteras i ett tabellblad (med tre deltabeller) plus en tidsförlopp-plott, den från tidigare simuleringar bekanta Plot 4.
Simuleringarna har utförts som 120 [s] långa planflyktslöpor med ungefär konstant fart och höjd, tre olika farter. Simuleringstidens längd har valts för att få resultaten (sannolikhetsvärdena) repeterbara trots den stokastiska byigheten - 90 [s] ger acceptabel repeterbarhet, med 120 [s] fås god repeterbarhet.
I statistiktabellen anges antal funna optima samt spridning, medelvärde och frekvens för dessa. Frekvensvärdena för lastfaktorkomponenterna återspeglar i någon mån flygplanets egenfrekvenser - avvikelserna beror givetvis på vindbyverkan.
De två nedersta raderna i tabellen anger sannolikheten för att resp variabel ska överskrida det angivna beloppsvärdet. Lastfaktorvärdena där kan läsas som en översättning av byighetsmåtten till mer påtagliga mått för vindbyverkan på piloter och passagerare. Fen- och stabilisatorlastvärdena ger motsvarande information rörande flygplanstrukturen. Av de angivna gränsvärdena för fenlast, är den högre (25000[N]) ungefär lika med brottlast, den undre är tänkt som brottlast för en tidigare skadad fena (ren gissning). Gränsvärdena för stabilisatorlasten är brottlast resp hälften av brottlast.
Figuren till höger må tjäna som fusklapp för den som glömt normalfördelningens proportioner.
Simulering, Fall 1:
Detta är ett fall med kraftig överfart (Ve ca 110[m/s], röd fart är ca 80[m/s]). Det är valt för att motsvara tillståndet i en tidigare simulering med urgång ur vertikal dykning ("Broken elevator C"). Här i fall 1, liksom i fall 2 och 3, är dock flygfallet planflykt (mer stabilt provfall för studien).
Vindstyrka och byighet (Tabell 1.a) motsvarar tillnärmelsevis de som rådde vid haveritillfället.
Flygtillståndet (Tabell 1.b) är rimligt konstant (planflykt, rakbana), trots att ingen styrning använts.
Statistiktabellens (Tabell 1.c) sannolikheter för överskridande av lastfaktorvärden visar att detta inte är någon behaglig resa - ny=0.4 och däröver är mycket! Fy_fin-kolumnen visar att sannolikheten för fenbrott är hög i detta tillstånd (sannolikhet 1)! För ett fall där fenhållfastheten reducerats med 20% är den ännu mycket högre(sannolikhet 2).
I Plot 1 syns vind- och lastvariationerna (det står dessvärre "Plot 4" på samtliga diagram).
Simulering, Fall 2:
Ve=80, vilket enligt flyghandboken är max tillåten fart (max operating speed, VMO). Planflykt, rakbana.
Den mest påtagliga skillnaden relativt fall 1 är att risken för fenbrott minskat, även om den fortfarande är hög. Risken för höga amplituder i ny har minskat, men är fortfarande hög.
Anm: Risken för höga amplituder i nz har ökat, vilket förklaras med att byigheten inverkar proportionsvis mer på Ve vid lägre Ve. Detta har också större verkan i tipp än i sida (delta-beta är större vid den lägre farten, men qa är mindre).
Simulering, Fall 3:
Ve=65, vilket enligt flyghandboken är rekommenderad fart för flygning i svår turbulens (gust penetration speed, VB). Planflykt, rakbana.
Risken för fenbrott är nu nere på låg - möjligen acceptabel - nivå.
Sannolikheten för höga ny-värden har ytterligare reducerats, men det rör sig fortfarande om mycket obekväma värden.
Sannolikheten för angivna nz-variationer har ökat ytterligare något.
Slutsats:
I den vindbysituation som använts här, ökar risken för överbelastning av fenan markant om Ve överstiger flyghandbokens gräns VB för flygning i turbulens.
Tabell 1 Vind, flygtillstånd och statistik (VT=110).
Plot 1 Tidsförlopp över vindbyar, laster och beta_fin (VT=110).
Tabell 2 Vind, flygtillstånd och statistik (VT=80).
Plot 2 Tidsförlopp över vindbyar, laster och beta_fin (VT=80).
Tabell 3 Vind, flygtillstånd och statistik (VT=65).
Plot 3 Tidsförlopp över vindbyar, laster och beta_finr (VT=65).
