Jaký je maximální bezpečný úhel náklonu 747?

Úhel sestupu pomáhá snížit vztlak, který musí křídlo poskytnout, dvěma způsoby. Vede letadlo do vzduchu s vyšší hustotou, kde je při stejném Machově čísle možný větší absolutní zdvih. To chvíli trvá, ale okamžitější účinek má nasměrování nosu letadla dolů. Poté lze část gravitací vyvolaných sil potlačit tažením (D na náčrtu níže). Je to podobné jako kluzák, pouze s mnohem nižší aerodynamickou účinností a strmějšími úhly. Terry snižuje tah a otevírá rychlostní brzdy, aby zabránil překročení rychlosti, takže může potápět co nejstrměji, čímž snižuje požadavky na zdvih. Nyní lze k otočení letadla použít větší zdvih L křídla. Pokud chce dosáhnout konstantní rychlosti klesání, musí ještě vyprodukovat dostatek zdvihu, aby vyrovnal váhu, ale ve srovnání s letovým stavem hladiny se sníží kosinusem sestupové dráhy. Při 25 ° směrem dolů je to snížení o 10%.

Nyní vás znepokojuje jeho úhel natočení. Vezměte prosím na vědomí, že chce vytvořit co nejvíce bočních komponent výtahu, které budou na palubě vypadat jako gravitace. Při úhlu natočení 60 ° (myslím, že jeho 80 ° je trochu extrémních) to funguje na dvojnásobek normálního vertikálního zrychlení a při ponoru vlastně jen 1,8 g, takže každý pocítí téměř dvojnásobnou sílu normální gravitace. S úhlem 80 ° to nebude stacionární zatáčka a nezůstane dostatek zdvihu, který by působil proti gravitaci, takže letadlo bude během zatáčky zrychlovat směrem dolů.Ve skutečnosti to spadne z nebe. Když už jsem na 0,85 Machu, byl bych opatrnější než Terry, protože když Mach půjde dále nahoru, věci se velmi rychle oškliví.

Termín $ m \ cdot \ frac {v ^ 2} {R} $ je odstředivá síla, kterou si může dovolit vodorovná složka výtahu a která musí být co největší pro těsné zatáčky (menší poloměr R pomáhá). Toto je komponenta výtahu, kterou Terry potřebuje k tažení letadla.

Pokud zůstaneme u stacionárních zatáček (bez části „vypadnutí z nebe“), maximální úhel náklonu je dán maximálním zatížením faktor 747. Při 400 KEAS je to jen 1,5 g, takže i při poloze 25 ° směrem dolů by maximální úhel náklonu byl 53 °. Pokud letíte o něco pomaleji, faktor zatížení se sníží na 2 g (rovná se 63 ° při 25 ° klesání) a vrcholí na 2,5 g při 310 KEAS (68,7 ° při 25 ° klesání). Létání na 0,85 Machu ve 30 000 stopách za normálních atmosférických podmínek vyprodukuje ekvivalentní rychlost 306 kt. Přesná hodnota se mění se skutečnou rychlostí letu a maximální bezpečný úhel náklonu je v rozmezí 60 ° až 70 °.

Rozbalil jsem mou odpověď k původní otázce a doufám, že v kombinaci s tím dokážeme pokrýt vaše otázky. Pokud ne, zeptejte se, prosím!

EDIT: Rozumím, nyní byste chtěli vědět, kdy je třeba se otočit. Jediné, co můžu udělat, je vypočítat to za předpokladu, že je k dispozici dostatek výtahu , bez ohledu na to, zda se jedná o ukládání do bufetu. Ve skutečnosti pochybuji, že i 48 ° pouzdro vám zajistí příjemnou jízdu. Všechny výsledky jsou pro případ 30 000 ft, protože ve výšce 36 000 ft nebudou tyto vyšší úhly náklonu čistě letitelné kvůli účinkům stlačitelnosti.

Při 60 ° letí letoun s 2g a 25 ° nosem stále dolů na 1,8 g. Rychlost otáčení by byla 3,77 ° / sa 180 ° by bylo dokončeno po 48 s.

Při 70 ° letí s téměř 3 g a s 25 ° nosem dolů při 2,65 g, což je trochu mimo limity g. Rychlost otáčení by byla 5,98 ° / sa 180 ° by bylo dokončeno po 30 s (plus čas k naklonění na 70 °, který nyní začíná být důležitý).

Případ 80 ° se stává skutečně hypotetickým , protože i při 25 ° poloze s nosem dolů bude činitel zatížení 5,2 g při letu bez bočního skluzu a dostatečného zdvihu, aby se zabránilo překročení rychlosti. Model 747 se bude blížit rozpadu, ale možná budoucí akrobatická verze může tento manévr bezpečně letět. Výsledkem bude rychlost otáčení 12,35 ° a potřeba 14,6 s pro otočení o 180 °. Přidal bych alespoň 4 sekundy k náklonu na 80 °, ale odbočka může být dokončena do 20 s. Hypoteticky.

To, co Terry naznačil, když řekl, že se nakloní na 80 °, nejsou čisté zatáčky, které zde počítám, ale dynamický ponor, kdy letadlo zrychluje, protože nezůstává dostatečný zdvih, padající. Abych to mohl vypočítat, potřeboval bych více aerodynamických dat o 747 a potřeboval bych použít alespoň algoritmus konečných rozdílů nebo hodně papíru a tužek.

Jen tolik: Pokud je 747 otočen na 80 ° ale pilot táhne pouze tolik gs, kolik dokáže letadlo unést (kvůli nárazům pochybuji, že je možné i 2,5 g), výtah bude téměř výhradně sloužit k letu těsnou zatáčkou, ale nezůstane dost na to, aby působilo proti gravitaci. Proto letadlo sklouzne do strany a směrovou stabilitou se otočí nos směrem dolů. Bude to chvíli trvat (hádám asi 12 sekund, opravdu odhad), ale letadlo načte rychlost od začátku manévru. Mám trochu větší strach z létání rychleji než 0,85 Macha než je Terry a různé zprávy o 747 letech dosahujících Mach 0,98 podporují jeho názor, že trochu překročení rychlosti je v pořádku. Je pro mě těžké uhodnout, kolik času potřebuje, aby se to stalo nepříjemně rychlým, a pak bude potřeba hodně zdvihu, aby se z ponoru vytáhlo. Na druhou stranu, když se letadlo potápí, vše, co potřebujete, je otočení a vytažení, aby vyšlo o 180 ° k předchozímu kurzu. Vytažení bude provedeno v mnohem nižší nadmořské výšce a vytvoření gs tam nebude problém.

Komentáře

• Říkáte to při 5,2 g “ se 747 určitě rozpadne „, ale to ‚ kolik Čína 006 táhla. Je pravda, že se částečně rozpadlo, ale zůstalo létatelné. Jak se to liší?
• @ raptortech97: Maximální návrhové zatížení 747 je 3,8, bezpečnostní faktor je 1,5. Pokud je navrženo správně, mělo by se letadlo zlomit na 5,7, pokud vše funguje tak, jak bylo navrženo. Bezpečnostní faktor je tu z nějakého důvodu a trochu jsem to přeháněl. Upravil jsem sekci.

Některé další informace k již poskytnutým vynikajícím odpovědím:

První řekněme, že k potřebě nouzového obratu došlo těsně po nivelaci z typického stoupání 2 000 ft, což by pravděpodobně znamenalo, že jste měli jen asi 1,3 g limitu ochrany bufetu, i když za dobrých podmínek jsme často šli nahoru, když jsme měli jen 1,2 g. Vzhledem k Murphyho zákonu, řekněme, že jsme na 1,2.

Nyní přichází potřeba obratu. Prvních několik sekund se neodvažujeme překročit 1,2 g, abychom se nedostali do oblasti možné nekontrolovatelnosti. Musíme co nejrychleji ztratit alespoň pár tisíc stop, abychom se dostali dolů, kde můžeme začít požadovat více křídla. Zároveň chceme použít to, co nám křídlo může bezpečně poskytnout, aby nás otočilo. Čím strmější bude zatáčka, tím více to bude a čím rychleji padneme. Oba dobré na velmi krátkou dobu. Moje místo u kalhot odhaduje, že bychom se posunuli do jakéhokoli extrému, který nám vyhovoval, a pak téměř okamžitě začneme zmenšovat banku takovou rychlostí a do takové míry, jakou určuje naše rychlost a jak rychle se zvyšuje.

Tlumič překročení rychlosti by měl vystřelit kolem 0,92 machu, i když v testovacích letech údržby jsem viděl, že to nezačne až téměř 0,94. V jakémkoli okamžiku to zhasne, chtěli bychom začít zmenšovat banku a my Chtěli bychom nahradit ztracenou točivou sílu a řešit překročení rychlosti zvětšením úhlu náběhu na to, co by křídlo mohlo bezpečně dělat formou bufetu. V době, kdy jsme klesli, řekněme, 4 000 stop, rychlost bufetu už nebude faktorem, a mohli bychom bezpečně vytáhnout něco jako 1,8 g (nebo vyšší, pokud je to nutné).

Bylo by otázkou hraní naší banky a úhlu útoku, abychom dostali, co chceme. Když přemýšlím o tomto scénáři, jsem informován (nebo alespoň si myslím, že jsem) dvěma věcmi.

První je incident z 12. prosince 1991 popsaný v tato zpráva NTSB (PDF) a v tomto článku . V té době jsem byl kapitánem na Evergreen (ve skutečnosti letěl velmi o několik týdnů dříve a všiml jsem si anomálie autopilota, která měla později způsobit nehodu), a já jsem věděl a mluvil s posádkou letadla (stejně jako všichni ve společnosti).

V této diskusi je relevantní skutečnost, že letová posádka si nevšimla, co se děje, dokud se nezřítil gyroskop INS (starý systém Carousel se skutečnými gyroskopy), což se stalo, když letadlo dosáhlo banky 90 stupňů, jak si pamatuji. Max. úhel náklonu před začátkem zotavení byl 95 stupňů. Motory byly také na tempomatu až do začátku obnovy. Existuje kontroverze ohledně dosažené maximální rychlosti; odhady se pohybovaly od 0,98 mach do 1,09 (zpráva mach 1,25 byla falešná). Maximální sklon nosu byl 35 stupňů. Ztráta výšky byla přibližně 10 000 stop.

Po přečtení předchozích odpovědí mi scénář 80 stupňů trochu méně vyhovuje, ale nemyslím si, že by to znamenalo katastrofu. Platformy INS budou stále funkční. Rychlost, kterou cítím, by byla zvládnutelná vzhledem k tomu, že hned na začátku pojedeme na volnoběh, a v tom by mi pomohly rychlostní brzdy. Rozdíl mezi použitím 70 stupňů a 80 stupňů by však byl pravděpodobně docela malý. Odkaz na pdf v prvním odkazu hovoří o tom, že dalších 747 dosáhlo 71 stupňů, jak si pamatuji.

Zadruhé, měli jsme simulátorové cvičení, ve kterém bychom někdy překročili 60 stupňů náklonu, i když nemohu s jistotou říci, že Někdy jsem šel na 80 stupňů. Scénář by začal kontrolou odletu slovy: „Máte na palubě bombu načasovanou tak, aby do 5 minut odletěla. Instruktor simu by vás samozřejmě dostal do situace, v níž se domníval, že je to co nejtěžší, ale přesto proveditelná situace. Takže to, co jste udělali, bylo vypnutí napájení, začněte vyhazovat veškerý odpor, který jste mohli (zašroubujte omezení rychlosti), a najeďte na jakýkoli stupeň náklonu, který vás začne stavět do řady. Cvičení vždy začínalo z relativně nízké nadmořské výšky, takže rychlost bufetu nebyla problém.

Rozplakal mě při pomyšlení na zábavné časy minulé.

Komentáře

• Toto je velmi zajímavý příběh. Jako nepilot, který si klade tuto otázku, můžete vysvětlit, proč by členové posádky nepozorovali banku o 90 stupních? Zdá se, že byste v tom případě všichni padali na zeď, ale jsem si ‚ jistý, že ve hře musí být i jiné faktory.
• @borrrden: Lift je hlavní silou v letadle a protože je kolmá k podlaze, nikdy se necítíte v letadle taženi do strany (mnohem), pouze dolů k podlaze nebo případně nahoru. To lze nejlépe vysvětlit obrázkem, který ‚ nelze vložit do komentáře. Podívejte se na odpověď Petera K ä mpf ‚ nebo požádejte o nové vysvětlení.
• @Terry, mohli byste dokonce prodloužit rychlostní brzdy, když máte k dispozici pouze 1,2 g výtahu?Pokud vím, B747 používá částečné prodloužení spoilerů jako speedbrakes a ty snižují vztlak. Takže ‚ t by to nebylo proti tomu, co tam ‚ d potřebujete nebo dokonce nebezpečné (na začátku; později ‚ samozřejmě mít dostatek zdvihu)?
• @JanHudec Otázkou je, zda bych při použití rychlostní brzdy dostatečně změnil tvar křídla, aby Už jsem neměl ochranu 1,2 g, a že i pouhé použití 1,0 g (což by bylo zpočátku mým cílem) by mě mohlo dostat do oblasti vysokorychlostního bufetu. Musím přiznat, že jsem o tom z tohoto hlediska nepřemýšlel a opravdu neznám ‚ odpověď. Vzhledem k tomu nyní ‚ d říkám, že nebudu používat rychlostní brzdy, dokud nespadnu o pár tisíc stop. Dobrý úlovek!
• @ Notts90 Ano, ačkoli typické krokové lezení začalo na FL290 (29 000) na FL310 a odtud pokračovalo v 2 000 stopových intervalech. 747-100s a dřívější 200s se zpočátku mohly dostat pouze na FL290 při vzletu s maximální celkovou hmotností. Tehdy byl systém dýchacích cest ve vysoké nadmořské výšce organizován v 2 000 stopových intervalech na lichých tisících. Oddělení tisíc stop nebylo obecně dostupné. Jak si pamatuji, severoatlantický kolejový systém jako první přešel z 2 000 na 1 000 oddělovačů, ale ‚ rok si nepamatuji.

Jaká je maximální safe bankovní úhel 747?

To může záviset na tom, kdo je posouzení bezpečnosti a jaké jsou alternativy. Mohly by nastat situace, kdy by pilot mohl mít pocit, že být prvním pilotem, který nakloní 747 na 70 °, by bylo bezpečnější než se srazit s horou nebo jiným letadlem nebo sestřelen.

FAA shromažďuje „statistické údaje pro komerční letadla Boeing-747-400 Provoz “ . Například:

I myslím, že FAA vyřadí z dat jakékoli úhly banky větší než 40. Můj odhad by byl, že letecké společnosti a / nebo piloti považují úhly větší než ty, které jsou uvedeny v tomto grafu, za nebezpečné (v této fázi letu?)

Zdá se, že tato data souvisejí s přistáním. Možná jsou bezpečně použity větší úhly ve vysokých nadmořských výškách.

JA8119, 747 SR-100, po explozivní dekompresi a ztrátě vertikálního stabilizátoru se zdá, že později krátce přežil 80 ° náklon bez rozbíjení letadel. V zprávě o nehodě je tento záznam ze zapisovače letových údajů.

Toto letadlo bylo v podstatě nekontrolovatelné, zažilo phugoidní cykly a holandské role a krátce poté tragicky havarovalo. Možná to však naznačuje, že nepoškozená 747 by mohla přežít docela vysoké úhly náklonu (za předpokladu, že RLL ve zprávě znamená úhel natočení). Jak poznamenal Peter Kämpf v komentáři, nemusí být bezpečné z těchto údajů vyvodit závěry o letových vlastnostech nepoškozených 747.

Komentáře

• Vynikající data, která jste tam našli! Zdá se tedy přinejmenším možné!
• Věřím, že to je vlastně letecká katastrofa, o které jsem mluvil.
• Banka 80 ° nemusí být koordinovaný manévr ve vodorovném letu. Pokud pilot zatáhne nahoru a poté se zatočí a zatlačí nos dolů, je zapotřebí jen malá složka vertikálního zdvihu a je možné 80 ° natáčení s menším faktorem zatížení než při vodorovném letu. Jelikož dotyčné letadlo ztratilo většinu svislého ocasu, je letová dynamika těžko srovnatelná s běžným letounem 747.
• @Peter: thanks, I ‚ ve upravil otázku, aby objasnil, že JA8119 bylo v té době vážně poškozeným letadlem.

Normální provoz, 747 nepřesahuje úhel náklonu 25 stupňů.

Strmější náklony se provádějí obvykle pouze v simulátoru a budou mít sklon až 45 stupňů.

Pokud se má zmenšit poloměr zatáčky, snižte rychlost. V závislosti na hmotnosti, nadmořské výšce a teplotě to může nebo nemusí být možné. Úhel náklonu, kterého lze dosáhnout, se mění s nadmořskou výškou. Na 10 000 „lze provést 45stupňový svah; na 41 000 by to bylo nerozumné.

10 stupňů směrem dolů je nadměrných u 747. 25 stupňů směrem dolů je směšné. Zvláště při otáčení.

Rychlost je klíčem ke zmenšení poloměru; v modelu 747 je jen tolik bank, jaké jeden dokáže dosáhnout. Není to jako létání s Cessnou.Pokud je na původním sloupku nutné snížení rychlosti, aby se dosáhlo minimálního poloměru zatáčky, byla by v pořádku spíše lezecká zatáčka než sestupná.

Obraty 70+ se v 747 nebudou odehrávat.

Pokud je touhou odvrátit se od politické hranice od daného směru, otočení o 360 stupňů nebude být produktivní.