Was ist der maximale sichere Querneigungswinkel einer 747?

Der Abstiegswinkel trägt auf zwei Arten dazu bei, den Auftrieb zu verringern, den der Flügel bereitstellen muss. Es führt das Flugzeug in Luft höherer Dichte, wo bei gleicher Machzahl mehr absoluter Auftrieb möglich ist. Das dauert eine Weile, aber ein unmittelbarerer Effekt ergibt sich aus der Ausrichtung der Flugzeugnase nach unten. Dann kann ein Teil der durch die Schwerkraft verursachten Kräfte durch Ziehen entgegengewirkt werden (D in der folgenden Skizze). Dies ähnelt nur einem Segelflugzeug mit viel geringerem aerodynamischen Wirkungsgrad und steileren Winkeln. Terry reduziert den Schub und öffnet die Geschwindigkeitsbremsen, um Überdrehzahlen zu vermeiden, damit er so steil wie möglich tauchen kann, wodurch die Anforderungen an den Auftrieb verringert werden. Jetzt kann mehr vom Auftrieb L des Flügels zum Drehen des Flugzeugs verwendet werden. Wenn er eine konstante Sinkrate erreichen will, muss er immer noch genug Auftrieb erzeugen, um das Gewicht auszugleichen, aber um den Kosinus des Gleitwegs im Vergleich zum ebenen Flugzustand reduziert. Bei 25 ° Nase nach unten ist dies eine Reduzierung um 10%.

Jetzt sind Sie besorgt über seinen Rollwinkel. Bitte beachten Sie, dass er so viele seitliche Komponenten des Auftriebs wie möglich erzeugen möchte, die für alle an Bord wie Schwerkraft aussehen. Bei einem Rollwinkel von 60 ° (ich denke, seine 80 ° sind etwas extrem) entspricht dies der doppelten normalen Vertikalbeschleunigung und dem Tauchgang tatsächlich nur 1,8 g, sodass jeder fast die doppelte Kraft der normalen Schwerkraft spürt. Bei der 80 ° -Rolle ist dies keine stationäre Kurve, und es bleibt nicht genügend Auftrieb, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, sodass das Flugzeug während der Kurve nach unten beschleunigt.Es wird tatsächlich vom Himmel fallen. Wenn ich schon bei Mach 0,85 bin, wäre ich vorsichtiger als Terry, weil die Dinge sehr schnell hässlich werden, wenn Mach weiter nach oben geht.

Der Begriff $ m \ cdot \ frac {v ^ 2} {R} $ ist die Zentrifugalkraft, die durch die horizontale Komponente des Lifts, die für enge Kurven so groß wie möglich sein muss (ein kleinerer Radius R hilft). Dies ist die Auftriebskomponente, die Terry benötigt, um das Flugzeug herumzuziehen.

Wenn wir bei stationären Kurven bleiben (ohne dass der Teil „vom Himmel fallen“), wird der maximale Querneigungswinkel durch die maximale Last angegeben Faktor des 747. Bei 400 KEAS sind dies nur 1,5 g, so dass selbst bei einer Einstellung von 25 ° mit der Nase nach unten der maximale Querneigungswinkel 53 ° betragen würde. Wenn Sie etwas langsamer fliegen, beträgt der Belastungsfaktor 2 g (entspricht 63 ° bei einem Abstieg von 25 °) und 2,5 g bei 310 KEAS (68,7 ° bei einem Abstieg von 25 °). Wenn Sie mit Mach 0,85 in 30.000 Fuß fliegen, wird unter normalen atmosphärischen Bedingungen eine äquivalente Fluggeschwindigkeit von 306 kt erzeugt. Der genaue Wert variiert mit der tatsächlichen Fluggeschwindigkeit und der maximale sichere Querneigungswinkel liegt im Bereich von 60 ° bis 70 °.

Ich habe meine Antwort erweitert auf die ursprüngliche Frage , und ich hoffe, in Kombination damit kann ich Ihre Fragen abdecken. Wenn nicht, fragen Sie bitte weiter!

BEARBEITEN: Ich verstehe, jetzt möchten Sie wissen, wann es Zeit ist, sich umzudrehen. Ich kann nur berechnen, unter der Annahme, dass unabhängig vom Buffeting genügend Auftrieb zur Verfügung steht . In Wirklichkeit bezweifle ich, dass selbst der 48 ° -Koffer Ihnen eine angenehme Fahrt ermöglicht. Alle Ergebnisse beziehen sich auf den 30.000-Fuß-Fall, da diese höheren Querneigungswinkel bei 36.000 Fuß aufgrund von Kompressibilitätseffekten nicht sauber fliegbar sind.

Bei 60 ° fliegt das Flugzeug mit 2 g und mit 25 ° Nase nach unten bei 1,8 g. Die Drehrate wäre 3,77 ° / s und 180 ° wären nach 48 s abgeschlossen.

Bei 70 ° fliegt es mit fast 3 g und mit 25 ° Nase nach unten bei 2,65 g, was etwas außerhalb von liegt die g-Grenzen. Die Drehrate wäre 5,98 ° / s und 180 ° wären nach 30 s abgeschlossen (plus der Zeit bis zum Rollen auf 70 °, was jetzt wichtig wird).

Der 80 ° -Fall wird wirklich hypothetisch , denn selbst mit der 25 ° -Nase nach unten beträgt der Lastfaktor 5,2 g, wenn er ohne Seitenschlupf und genügend Auftrieb geflogen wird, um ein Überdrehen zu verhindern. Die 747 wird kurz vor dem Auseinanderbrechen stehen, aber vielleicht kann eine zukünftige Kunstflugversion dieses Manöver sicher fliegen. Dies führt zu einer Drehgeschwindigkeit von 12,35 ° und benötigt 14,6 s für eine 180 ° -Drehung. Ich würde mindestens 4 Sekunden hinzufügen, um auf 80 ° zu springen, aber die Drehung kann innerhalb von 20 s abgeschlossen werden. Hypothetisch.

Was Terry angedeutet hat, als er sagte, er würde sich auf 80 ° neigen, sind nicht die sauberen Kurven, die ich hier berechne, sondern ein dynamischer Tauchgang, bei dem das Flugzeug beschleunigt, weil nicht genug Auftrieb übrig bleibt, um es davon abzuhalten fallen. Um dies zu berechnen, würde ich mehr aerodynamische Daten für die 747 benötigen und mindestens einen Finite-Differenzen-Algorithmus oder viel Papier und Stifte verwenden müssen.

Genau so viel: Wenn die 747 auf 80 ° gerollt ist Aber der Pilot zieht nur so viele gs, wie das Flugzeug aushalten kann (aufgrund von Buffeting bezweifle ich, dass sogar 2,5 g möglich sind). Der Lift dient fast ausschließlich dazu, eine enge Kurve zu fliegen, aber es bleibt nicht genug übrig, um der Schwerkraft entgegenzuwirken. Daher rutscht das Flugzeug seitwärts und die Richtungsstabilität dreht die Nase nach unten. Dies wird eine Weile dauern (ich schätze vielleicht 12 Sekunden, wirklich eine Vermutung), aber das Flugzeug wird vom Beginn des Manövers an an Geschwindigkeit zunehmen. Ich habe ein bisschen mehr Angst davor, schneller als Mach 0,85 zu fliegen als Terry, und die verschiedenen Berichte von 747 auf Mach 0,98 stützen seine Ansicht, dass ein wenig zu schnell ist ist in Ordnung. Es fällt mir schwer zu erraten, wie viel Zeit es braucht, um unangenehm schnell zu werden, und dann wird viel Auftrieb benötigt, um aus dem Tauchgang auszusteigen. Wenn das Flugzeug hingegen taucht, braucht es nur eine Rolle und einen Auszug, um um 180 ° zum vorherigen Kurs herauszukommen. Das Herausziehen wird in einer viel geringeren Höhe durchgeführt, und das Erstellen der gs wird kein Problem darstellen.

Kommentare

• Das sagen Sie bei 5,2 g “ wird die 747 sicherlich “ auseinander brechen, aber das ‚ ist wie viel China 006 gezogen. Es ist zwar teilweise auseinandergebrochen, aber es blieb flugfähig. Wie ist das anders?
• @ raptortech97: Der maximale Auslegungslastfaktor des 747 beträgt 3,8, der Sicherheitsfaktor 1,5. Wenn es richtig konstruiert ist, sollte das Flugzeug bei 5,7 brechen, wenn alles wie geplant funktioniert. Der Sicherheitsfaktor gibt es aus einem Grund, und ich habe ein wenig übertrieben. Ich habe den Abschnitt bearbeitet.

Einige Informationen zusätzlich zu den bereits gegebenen hervorragenden Antworten:

Zuerst Nehmen wir an, die Notwendigkeit für die Notkurve trat unmittelbar nach dem Nivellieren von einem typischen Stufenanstieg von 2.000 Fuß auf, was wahrscheinlich bedeuten würde, dass Sie nur etwa 1,3 g Buffet-Grenzschutz hatten, obwohl wir unter guten Bedingungen oft aufgestiegen sind, als wir nur hatten 1.2g. Angesichts des Gesetzes von Murphy sagen wir, wir sind bei 1.2.

Jetzt kommt die Notwendigkeit für die Wende. In den ersten Sekunden dürfen wir 1,2 g nicht überschreiten, damit wir nicht in einen Bereich möglicher Unkontrollierbarkeit gelangen. Wir müssen so schnell wie möglich mindestens ein paar tausend Fuß verlieren, um dahin zu gelangen, wo wir anfangen können, mehr vom Flügel zu verlangen. Gleichzeitig wollen wir das nutzen, was der Flügel sicher bieten kann, um uns zu drehen. Je steiler die Kurve, desto mehr wird es sein und desto schneller werden wir fallen. Beides gut für eine sehr kurze Zeit. Ich gehe davon aus, dass wir uns auf das Extrem rollen würden, mit dem wir uns wohlgefühlt haben, und dann fast sofort anfangen würden, die Bank mit einer Geschwindigkeit und einem Grad zu verringern, der von unserer Geschwindigkeit und der Geschwindigkeit bestimmt wird. P. >

Der Überdrehzahl-Clacker sollte um mach 0,92 losgehen, obwohl ich bei Wartungstestflügen gesehen habe, dass er erst gegen fast 0,94 startet. An welchem Punkt auch immer er losgeht, wir würden „anfangen wollen, die Bank zu reduzieren, und wir“. Ich möchte die verlorene Drehkraft ersetzen und die Überdrehzahl beheben, indem ich den Anstellwinkel auf das vergrößere, was der Flügel in Buffetform sicher tun kann. Bis wir beispielsweise auf 4000 Fuß gefallen sind, wäre die Buffetgeschwindigkeit kein Faktor mehr. und wir könnten sicher 1,8 g ziehen (oder höher, falls erforderlich).

Es wäre eine Frage des Spielens unserer Bank und unseres Anstellwinkels, um das zu bekommen, was wir wollen. Beim Durchdenken dieses Szenarios bin ich durch zwei Dinge informiert (oder zumindest denke ich, dass ich es bin).

Erstens ist der Vorfall am 12. Dezember 1991 in dieser NTSB-Bericht (PDF) und in diesem Artikel . Ich war zu dieser Zeit Kapitän bei Evergreen (war tatsächlich so geflogen) Flugzeug ein paar Wochen zuvor und hatte die Autopilot-Anomalie bemerkt, die später den Vorfall verursachen sollte), und ich wusste und sprach mit der Besatzung (wie jeder in der Firma).

Relevant für diese Diskussion ist die Tatsache, dass die Besatzung nicht bemerkte, was geschah, bis die INS-Gyros fielen (altes Karussellsystem mit tatsächlichen Gyros), was passierte, als das Flugzeug 90 Grad Bank erreichte, wie ich mich erinnere. Der maximale Bankwinkel vor Beginn der Wiederherstellung betrug 95 Grad. Außerdem waren die Motoren bis zum Beginn der Erholung auf Cruise-Power. Es gibt Kontroversen über die erreichte Höchstgeschwindigkeit; Schätzungen reichten von Mach 0,98 bis 1,09 (ein Mach 1,25-Bericht war falsch). Die maximale Nase nach unten betrug 35 Grad. Der Höhenverlust betrug ungefähr 10.000 Fuß.

Nachdem ich die vorherigen Antworten gelesen habe, bin ich mit dem 80-Grad-Szenario etwas weniger zufrieden, aber ich glaube nicht, dass dies eine Katastrophe bedeuten würde. INS-Plattformen wären noch aktiv. Geschwindigkeit, die ich für überschaubar halte, da wir gleich zu Beginn im Leerlauf fahren werden, und die Geschwindigkeitsbremsen würden dabei helfen. Der Unterschied zwischen 70 und 80 Grad wäre jedoch wahrscheinlich ziemlich gering. Das PDF, auf das verwiesen wird Im ersten Link geht es um weitere 747, die, wie ich mich erinnere, auf 71 Grad steigen.

Zweitens hatten wir eine Simulatorübung, bei der wir manchmal 60 Grad Bank überschreiten würden, obwohl ich das nicht mit Sicherheit sagen kann Ich bin jemals auf 80 Grad gegangen. Das Szenario würde mit der Abflugkontrolle beginnen und sagen: „Sie haben eine Bombe an Bord, die in 5 Minuten losgehen soll. Sie ist frei, um eine Landebahn zu landen.“ Der Sim-Instruktor hätte Sie natürlich in eine Situation gebracht, die er für so schwierig, aber dennoch machbar wie möglich hielt. Also, was Sie getan haben, war, das Gerät auszuschalten, so viel Widerstand wie möglich herauszuwerfen (die Geschwindigkeitsbegrenzungen zu umgehen) und auf einen beliebigen Grad der Bank zu rollen, der Sie in eine Reihe bringen würde. Die Übung begann immer in einer relativ geringen Höhe, daher war die Geschwindigkeit des Buffets kein Problem.

Ich habe Tränen in den Augen, wenn ich an vergangene lustige Zeiten denke.

Kommentare

• Dies ist eine sehr interessante Geschichte. Können Sie als Nicht-Pilot, der diese Frage stellt, erklären, warum eine 90-Grad-Bank von Besatzungsmitgliedern unbemerkt bleibt? Es scheint, als würden Sie in diesem Fall alle an die Wand fallen, aber ich ‚ bin mir sicher, dass noch andere Faktoren im Spiel sein müssen.
• @borrrden: Lift ist die Hauptkraft auf das Flugzeug und da es senkrecht zum Boden steht, fühlt man sich in einem Flugzeug nie seitlich (viel) gezogen, nur auf den Boden oder möglicherweise nach oben. Dies lässt sich am besten durch ein Bild erklären, das ‚ nicht in einen Kommentar eingefügt werden kann. Schauen Sie sich die Antwort von Peter K ä mpf ‚ an oder stellen Sie neue Fragen, um eine detaillierte Erklärung zu erhalten.
• @Terry, Könnten Sie sogar die Geschwindigkeitsbremsen verlängern, wenn Sie nur 1,2 g Auftrieb zur Verfügung haben?Soweit ich weiß, verwendet B747 die teilweise Verlängerung von Spoilern als Geschwindigkeitsbremsen und diese reduzieren den Auftrieb. Also wäre ‚ nicht das, was Sie ‚ dort brauchen würden oder sogar unsicher (am Anfang; später ‚ hätte natürlich genug Auftrieb)?
• @JanHudec Ich stelle die Frage, ob ich mit dem Auslösen der Geschwindigkeitsbremse die Form des Flügels ausreichend geändert hätte Ich hatte keinen Schutz mehr von 1,2 g, und selbst wenn ich nur 1,0 g verwende (was zunächst mein Ziel wäre), könnte ich mich in die Region eines Hochgeschwindigkeitsbuffets begeben. Ich muss zugeben, dass ich von diesem Standpunkt aus nicht daran gedacht hatte, und ich kenne die Antwort wirklich nicht ‚. Angesichts dessen würde ich ‚ jetzt sagen, dass ich die Geschwindigkeitsbremsen erst betätigen würde, wenn ich ein paar tausend Fuß gefallen wäre. Guter Fang!
• @ Notts90 Ja, obwohl das typische Klettern bei FL290 (29.000) bis FL310 begann und von dort in Intervallen von 2.000 Fuß fortgesetzt wurde. 747-100 und die früheren 200 konnten zunächst nur bei maximalem Bruttogewicht auf FL290 gelangen. Damals war das Höhenluftsystem in Abständen von 2.000 Fuß zu ungeraden Tausenden organisiert. Ein Abstand von 1000 Fuß war im Allgemeinen nicht verfügbar. Soweit ich mich erinnere, war das nordatlantische Schienensystem das erste, das von 2.000 auf 1.000 Trennungen umgestellt hat, aber ich erinnere mich nicht an das Jahr.

Was ist das Maximum safe Bankwinkel einer 747?

Das kann davon abhängen, wer ist Durchführung der Sicherheitsbewertung und der Alternativen. Es kann Umstände geben, unter denen ein Pilot das Gefühl hat, dass es sicherer als eine Kollision ist, als erster Pilot eine 747 bei 70 ° zu setzen mit einem Berg oder einem anderen Flugzeug oder abgeschossen werden.

Die FAA sammelt „statistische Daten für das Boeing-747-400-Flugzeug im kommerziellen Bereich Operationen „ . Beispiel:

I. Ich denke, die FAA verwirft aus den Daten alle Bankwinkel, die größer als 40 sind. Ich vermute, dass Fluggesellschaften und / oder Piloten Winkel, die größer als die in dieser Grafik gezeigten sind, als unsicher betrachten (in dieser Flugphase?)

Diese Daten scheinen mit Touchdowns in Zusammenhang zu stehen. Möglicherweise werden größere Winkel in großer Höhe sicher verwendet.

JA8119, eine 747 SR-100, scheint nach einer explosiven Dekompression und dem Verlust des Vertikalstabilisators später eine 80 ° -Rolle ohne die kurzzeitig überstanden zu haben Flugzeuge brechen auf. Im Unfallbericht befindet sich dieser Datensatz vom Flugdatenschreiber.

Dieses Flugzeug war im Wesentlichen unkontrollierbar, hatte Phugoidzyklen und holländische Rollen und stürzte kurz darauf auf tragische Weise ab. Möglicherweise deutet dies jedoch darauf hin, dass eine unbeschädigte 747 in der Lage sein könnte, recht hohe Querneigungswinkel zu überstehen (vorausgesetzt, RLL im Bericht bedeutet Rollwinkel). Wie Peter Kämpf in einem Kommentar feststellte, ist es möglicherweise nicht sicher, aus diesen Daten Schlussfolgerungen über die Flugeigenschaften unbeschädigter 747 zu ziehen.

Kommentare

• Hervorragende Daten, die Sie dort gefunden haben! Zumindest scheint es also möglich zu sein!
• Ich glaube, dies ist tatsächlich die Luftkatastrophe, von der ich übrigens gesprochen habe.
• Die 80 ° Bank muss kein koordiniertes Manöver im Horizontalflug sein. Wenn der Pilot hochzieht und dann rollt, während er die Nase nach unten drückt, ist nur eine geringe vertikale Auftriebskomponente erforderlich, und 80 ° Roll ist mit einem kleineren Lastfaktor als im Horizontalflug möglich. Da das betreffende Flugzeug den größten Teil seines vertikalen Hecks verloren hat, ist die Flugdynamik schwer mit einer regulären 747 zu vergleichen.
• @Peter: Danke, ich ‚ ve Die Frage wurde bearbeitet, um zu verdeutlichen, dass JA8119 zu diesem Zeitpunkt ein schwer beschädigtes Flugzeug war.

Normalbetrieb, Der 747 überschreitet den Neigungswinkel von 25 Grad nicht.

Steilere Bänke werden im Allgemeinen nur im Simulator ausgeführt und haben einen Neigungswinkel von bis zu 45 Grad.

Wenn der Wenderadius verringert werden soll, verringern Sie die Geschwindigkeit. Je nach Gewicht, Höhe und Temperatur ist dies möglicherweise nicht möglich. Der erreichbare Neigungswinkel variiert mit der Höhe. Bei 10.000 „kann eine 45-Grad-Bank ausgeführt werden; bei 41.000 wäre dies unklug.

10 Grad Nase nach unten sind bei 747 übermäßig. 25 Grad Nase nach unten sind lächerlich. Besonders beim Drehen. P. >

Geschwindigkeit ist der Schlüssel zur Reduzierung des Radius; es gibt nur so viel Bank, die man im 747 erreichen kann. Es ist nicht so, als würde man eine Cessna fliegen.Wenn eine Geschwindigkeitsreduzierung pro Originalpfosten erforderlich ist, um eine Kurve mit minimalem Radius zu erreichen, ist eine Steigkurve in Ordnung und keine absteigende Kurve.

70+ Grad-Drehungen werden im 747 nicht stattfinden.

Wenn der Wunsch besteht, sich von einer politischen Grenze von einer bestimmten Überschrift abzuwenden, wird eine 360-Grad-Drehung dies nicht tun produktiv sein.