Hvad er den maksimale sikre bankvinkel på en 747?

Nedstigningsvinklen hjælper med at reducere det løft, som vingen har brug for at give, på to måder. Det fører flyet ind i luft med højere tæthed, hvor mere absolut løft er mulig ved det samme Mach-nummer. Det tager et stykke tid, men en mere øjeblikkelig effekt kommer fra at pege flyets næse nedad. Derefter kan en del af tyngdekraftsinducerede kræfter modvirkes ved at trække (D i nedenstående skitse). Dette ligner kun en svæveflyvning med meget lavere aerodynamisk effektivitet og stejlere vinkler. Terry reducerer tryk og åbner hastighedsbremserne for at undgå for hurtig hastighed, så han kan dykke så stejlt som muligt og dermed reducere løftkravene. Nu kan mere af vingeliften L bruges til at vende flyet rundt. Hvis han ønsker at opnå en konstant sænkehastighed, er han stadig nødt til at producere tilstrækkelig løft til at balancere vægten, men reduceret med glidebanens cosinus sammenlignet med niveauflyvningstilstanden. Ved 25 ° næse ned er dette en reduktion med 10%.

Nu er du bekymret for hans rullevinkel. Vær opmærksom på, at han ønsker at skabe så meget sidelæns liftkomponent som muligt, som vil se ud som tyngdekraften for alle ombord. Ved 60 ° rullevinkel (jeg synes, at hans 80 ° er lidt ekstreme), fungerer dette til det dobbelte af den normale lodrette acceleration, og med dykningen faktisk kun 1,8 g, så alle vil føle næsten dobbelt så meget som normal tyngdekraft. Med 80 ° -rullen vil dette ikke være en stationær drejning, og der forbliver ikke nok løft til at modvirke tyngdekraften, så flyet vil accelerere nedad under svingen.Det vil faktisk falde ud af himlen. Når jeg allerede var på Mach 0.85, ville jeg være mere forsigtig end Terry, fordi tingene bliver grimme meget hurtigt, når Mach går længere op.

Udtrykket $ m \ cdot \ frac {v ^ 2} {R} $ er den centrifugalkraft, som kan ydes af vandret del af liften, og som skal være så stor som muligt for tætte sving (en mindre radius R hjælper). Dette er liftkomponenten, som Terry har brug for for at trække flyet rundt.

Hvis vi forbliver med stationære sving (uden at “falde ud af himlen”), er den maksimale bankvinkel givet af den maksimale belastning faktor for 747. Ved 400 KEAS er dette kun 1,5 g, så selv med 25 ° næse ned-holdning ville den maksimale bankvinkel være 53 °. Hvis du flyver lidt langsommere, går belastningsfaktoren til 2g (svarer til 63 ° i en 25 ° nedstigning) og topper ud ved 2,5 g ved 310 KEAS (68,7 ° i en 25 ° nedstigning). At flyve ved Mach 0,85 i 30.000 ft vil producere en ækvivalent lufthastighed på 306 kt under normale atmosfæriske forhold. Den nøjagtige værdi varierer med den faktiske flyvehastighed, og den maksimale sikre bankvinkel er i området 60 ° til 70 °.

Jeg udvidede mit svar til det originale spørgsmål , og jeg håber, at jeg i kombination med dette kan dække dine spørgsmål. Hvis ikke, skal du fortsætte med at spørge!

REDIGER: Jeg forstår, nu vil du vide tiden til at vende om. Alt hvad jeg kan gøre er beregne det under den antagelse, at der er nok løft uanset buffering. I virkeligheden tvivler jeg på, at selv 48 ° sagen vil give dig en behagelig tur. Alle resultater gælder for 30.000 ft-sagen, fordi de højere bankvinkler ved 36.000 ft ikke kan flyves rent på grund af kompressibilitetseffekter.

Ved 60 ° flyver flyet med 2g og med 25 ° næse nedad stadig ved 1,8 g. Drejningshastigheden ville være 3,77 ° / s og 180 ° ville være afsluttet efter 48 s.

Ved 70 ° flyver den med næsten 3g og med 25 ° næse ned ved 2,65 g, hvilket er lidt uden for g-grænserne. Drejningshastigheden ville være 5,98 ° / s og 180 ° ville være afsluttet efter 30 s (plus tiden til at rulle til 70 °, som nu begynder at blive vigtig).

80 ° sagen bliver virkelig hypotetisk , fordi selv med 25 ° næse ned-holdning vil belastningsfaktoren være 5,2 g, hvis den flyves uden sideslip og tilstrækkelig løft til at forhindre for hurtig hastighed. 747 vil være tæt på at bryde fra hinanden, men måske kan en fremtidig aerobatisk version flyve denne manøvre sikkert. Det resulterer i en omdrejningshastighed på 12,35 ° og har brug for 14,6 s for en 180 ° drejning. Jeg vil tilføje mindst 4 sekunder til bank til 80 °, men drejningen kan afsluttes inden for 20 s. Hypotetisk.

Hvad Terry antydede, da han sagde, at han ville gå op til 80 °, er ikke de rene sving, jeg beregner her, men et dynamisk dyk, hvor flyet accelererer, fordi der ikke er nok lift tilbage til at holde det falder. For at beregne dette har jeg brug for flere aerodynamiske data om 747 og har brug for mindst en begrænset forskelalgoritme eller en masse papir og blyanter.

Bare så meget: Hvis 747 rulles til 80 ° men piloten trækker kun så mange gs, som flyet kan bære (på grund af buffering tvivler jeg på, at selv 2,5 g er mulige), vil liften næsten udelukkende tjene til at flyve en stram drejning, men ikke nok vil være tilbage til at modvirke tyngdekraften. Derfor vil flyet glide sidelæns, og retningsstabilitet vender næsen nedad. Dette vil tage et stykke tid (jeg gætter måske 12 sekunder, virkelig et gæt), men flyet vil tage fart fra begyndelsen af manøvren. Jeg er lidt mere bange for at flyve hurtigere end Mach 0,85 end Terry er, og de forskellige rapporter fra 747ere, der går op til Mach 0,98 understøtter hans opfattelse af, at lidt for hurtig hastighed er OK. Det er svært for mig at gætte, hvor lang tid det har brug for at blive ubehageligt hurtigt, og så er der brug for en masse løft for at trække sig ud af dyket. På den anden side, når flyet dykker, er alt, hvad det behøver, en rulle og en udtrækning for at komme ud 180 ° til det forrige kursus. Udtrækningen udføres i en meget lavere højde, og oprettelse af gs der vil ikke være et problem.

Kommentarer

• Du siger, at ved 5,2 g ” 747 vil bestemt bryde fra hinanden ” men at ‘ er hvor meget Kina 006 trukket. Det er sandt, at det delvist splittede, men det forblev flyvbart. Hvordan er dette anderledes?
• @ raptortech97: Den maksimale konstruktionsbelastningsfaktor for 747 er 3,8, sikkerhedsfaktoren er 1,5. Hvis det er designet korrekt, skal flyet gå i stykker ved 5.7, hvis alt fungerer som designet. Sikkerhedsfaktoren er der af en grund, og jeg overdrev lidt. Jeg redigerede sektionen.

Nogle oplysninger ud over de fremragende svar, der allerede er givet:

Først , lad os sige, at behovet for en nødsituation skete lige efter nivellering fra en typisk trinstigning på 2.000 fod, hvilket sandsynligvis ville betyde, at du kun havde ca. 1,3 g buffetgrænsebeskyttelse, selvom vi under gode forhold ofte gik op, når vi 1.2g. I betragtning af Murphys lov, lad os sige, at vi er ved 1.2.

Nu kommer behovet for turen. I de første sekunder tør vi ikke overstige 1,2 g, for at vi ikke kommer ind i en region med mulig ukontrollerbarhed. Vi er nødt til at tabe mindst et par tusind meter så hurtigt som muligt for at komme ned, hvor vi kan begynde at bede mere om vingen. Samtidig vil vi bruge det, som vingen sikkert kan give til at vende os. Jo stejlere, jo mere bliver det, og jo hurtigere falder vi. Begge er gode i meget kort tid. Mit sæde for bukserne gætter på, at vi ville rulle til det ekstreme, vi havde det godt med, og så næsten øjeblikkeligt begynde at mindske banken med en hastighed og i en grad dikteret af, hvad vores hastighed var, og hvor hurtig den steg.

Overhastighedsklemmeren skal gå omkring mach 0,92, selvom jeg ved testflyvninger til vedligeholdelse ikke har set, at den startede næsten 0,94. Uanset hvilket tidspunkt den går, vil vi begynde at reducere banken, og vi ” d ønsker at erstatte den mistede drejekraft og adressere overhastighed ved at øge angrebsvinklen til det, som vingen sikkert kunne gøre buffetmæssigt. Da vi faldt, siger, 4000 ft, ville buffethastighed ikke længere være en faktor, og vi kunne sikkert trække noget i retning af 1,8 g (eller højere, hvis det er nødvendigt).

Det ville være et spørgsmål om at spille vores bank og angrebsvinkel for at få det, vi ønsker. Når jeg tænker igennem dette scenarie, informeres jeg (eller i det mindste om, at jeg er det) af to ting.

Først er hændelsen den 12. december 1991 beskrevet i denne NTSB-rapport (PDF) og i denne artikel . Jeg var kaptajn på Evergreen på det tidspunkt (faktisk havde fløjet det meget flyvemaskine et par uger tidligere og havde bemærket autopilotens anomali, som senere skulle forårsage hændelsen), og jeg vidste og talte med flybesætningen (som alle i virksomheden gjorde).

Relevant for denne diskussion er kendsgerning, at flybesætningen ikke bemærkede, hvad der skete, før INS-gyroerne tumlede (gammelt karruselsystem med faktiske gyroer), hvilket skete, da flyet nåede 90 grader bank, som jeg husker. Maks. bankvinkel inden starten af genopretningen var 95 grader. Motorerne var også på krydstogtskifte indtil genopretningens start. Der er uenighed om den maksimale hastighed, der er nået; estimater varierede fra mach 0,98 til 1,09 (en mach 1,25 rapport var falsk). Den maksimale næse var 35 grader. Højdetab var ca. 10.000 fod.

Efter at have læst de foregående svar er jeg lidt mindre fortrolig med 80 graders scenariet, men jeg tror ikke, det ville betyde katastrofe. INS-platforme ville stadig være op. Hastighed, jeg føler, ville være håndterbar i betragtning af, at vi går i tomgangskraft lige i starten, og hastighedsbremserne vil hjælpe med det. Forskellen mellem at bruge 70 grader og 80 grader ville sandsynligvis være ret lille. PDF refereret i det første link taler vi om en anden 747, der går til 71 grader, som jeg husker.

For det andet havde vi en simulatorøvelse, hvor vi nogle gange ville overstige 60 grader bank, selvom jeg ikke kan sige med sikkerhed, at Jeg gik nogensinde til 80 grader. Scenariet ville starte med afgangskontrol, der sagde: “Du har en bombe ombord, der er planlagt til at gå ud om 5 minutter. Ryddet for at lande enhver landingsbane.” Sim-instruktøren ville selvfølgelig have sat dig i det, han følte var en så vanskelig, men stadig gennemførlig situation som muligt. Så hvad du gjorde var at slukke, start med at smide alt det træk, du kunne (skrue hastighedsbegrænsningerne), og rul til den grad af bank, der ville få dig til at stå i kø. Øvelsen startede altid fra en relativt lav højde, så buffethastighed var ikke et problem.

Får mig tårevåede til at tænke på sjove tider tidligere.

Kommentarer

• Dette er en meget interessant historie. Som en ikke-pilot, der stiller dette spørgsmål, kan du forklare, hvorfor en 90-graders bank ville være ubemærket af besætningsmedlemmer? Det ser ud til, at I alle ville falde på væggen i så fald, men jeg ‘ er sikker på at der skal være andre faktorer i spil.
• @borrrden: Løft er hovedkraften på flyet, og da det er vinkelret på gulvet, føler du dig aldrig trukket sidelæns (meget) i et fly, kun ned til gulvet eller muligvis op. Dette forklares bedst ved et billede, som ‘ ikke kan placeres i en kommentar. Se på Peter K ä mpf ‘ s eller still et nyt spørgsmål til en detaljeret forklaring.
• @Terry, kunne du endda udvide speedbremser, når du kun har 1,2 g lift til rådighed?Så vidt jeg ved bruger B747 delvis udvidelse af spoilere som speedbremser, og disse reducerer løft. Så ville ikke ‘ t være imod det, du ‘ havde brug for der eller endda usikre (i starten; senere ‘ har jeg selvfølgelig nok løft)?
• @ JanHudec Hvad jeg tager spørgsmålet til at være, om jeg med hastighedsbremsesystem ville have ændret formen på vingen tilstrækkeligt til Jeg havde ikke længere 1.2 g beskyttelse, og at selv at bruge kun 1.0 g (som i første omgang ville være mit mål) kan sætte mig i regionen med en højhastighedsbuffet. Jeg må indrømme, at jeg ikke havde tænkt på det ud fra dette synspunkt, og jeg ved virkelig ikke ‘ svaret. I betragtning af det siger jeg ‘ nu, at jeg ikke ville bruge hastighedsbremserne, før jeg var faldet et par tusind fod. God fangst!
• @ Notts90 Ja, selvom typisk trinklatring startede ved FL290 (29.000) til FL310 og fortsatte derfra i intervaller på 2.000 fod. 747-100erne og de tidligere 200ere kunne oprindeligt kun nå FL290, når de startede ved maks. Bruttovægt. Dengang var luftvejssystemet i høj højde organiseret i intervaller på 2.000 fod på ulige tusinder. Tusind fods adskillelse var generelt ikke tilgængelig. Som jeg husker var det nordatlantiske sporsystem det første, der skiftede fra 2.000 til 1.000 adskillelser, men jeg kan ikke ‘ ikke huske året.

Hvad er det maksimale safe bankvinkel på en 747?

Det kan afhænge af, hvem der er foretage sikkerhedsvurderingen, og hvilke alternativer der er. Der kan være omstændigheder, hvor en pilot måske føler, at det at være den første pilot, der bankerer en 747 ved 70 °, ville være sikrere end at kollidere med et bjerg eller et andet fly, eller bliver nedskudt.

FAA indsamler “Statistiske data for Boeing-747-400-fly i kommerciel Operationer “ . For eksempel:

I tror FAA kasserer bankvinkler større end 40 fra dataene. Mit gæt er, at flyselskaber og / eller piloter anser vinkler, der er større end dem, der er vist i denne graf, for at være usikre (på det tidspunkt af flyvningen?)

Disse data ser ud til at være relateret til touchdowns. Måske anvendes større vinkler sikkert i høj højde.

JA8119, en 747 SR-100, efter en eksplosiv dekompression og tab af lodret stabilisator synes senere at have overlevet en 80 ° rulle kort uden fly går i stykker. I ulykkesrapport er denne registrering fra flydataintegneren.

Dette fly var i det væsentlige ukontrollerbart, oplevede fugoidcyklusser og hollandske ruller og styrtede tragisk ned kort derefter. Men måske antyder det, at en uskadet 747 måske er i stand til at overleve ret høje bankvinkler (forudsat at RLL i rapporten betyder rullevinkel). Som Peter Kämpf bemærkede i en kommentar, er det måske ikke sikkert at drage konklusioner om flyveegenskaberne for uskadede 747ere ud fra disse data.

Kommentarer

• Fremragende data, du fandt der! Så det synes i det mindste muligt!
• Jeg tror, det er faktisk den luftkatastrofe, jeg talte om btw.
• Den 80 ° bank behøver ikke være en koordineret manøvre i niveauflyvning. Hvis piloten trækker op og derefter ruller, mens han skubber næsen ned, er der behov for en lille lodret løftekomponent, og 80 ° rulle er mulig med en mindre belastningsfaktor end i plan flyvning. Da det pågældende fly havde mistet det meste af sin lodrette hale, er flydynamikken svært at sammenligne med en almindelig 747.
• @Peter: tak, jeg ‘ ve redigerede spørgsmålet for at gøre det klart, at JA8119 var et alvorligt beskadiget fly på det tidspunkt.

Normal drift, 747 overstiger ikke 25 graders bankvinkel.

Stejle banker udføres generelt kun i simulatoren og vil være op til 45 grader bank.

Hvis svingradius skal reduceres, skal du reducere hastigheden. Afhængigt af vægt, højde og temperatur er dette muligvis ikke muligt. Den bankvinkel, der kan opnås, varierer med højden. Ved 10.000 “kan en 45 graders bank udføres. Ved 41.000 ville det være uklogt.

10 grader næse ned er overdreven i 747. 25 grader næse ned er latterligt. Især når man drejer.

Hastighed er nøglen til at reducere radius, der er kun så meget bank, man kan opnå i 747. Det er ikke som at flyve en Cessna.Hvis en reduktion i hastighed er nødvendig pr. Den oprindelige stolpe, for at opnå en minimal radius drejning, ville en klatring dreje i orden snarere end en faldende drejning.

70+ graders drejninger sker ikke i 747.

Hvis ønsket er at vende sig væk fra en politisk grænse fra en given overskrift, vil en 360 graders drejning ikke være produktiv.