Hva er den maksimale sikre bankvinkelen på en 747?

Nedstigningsvinkelen hjelper til med å redusere løftet som vingen trenger å gi, på to måter. Det fører flyet inn i luft med høyere tetthet, hvor mer absolutt løft er mulig på samme Mach-nummer. Det tar litt tid, men en mer umiddelbar effekt kommer av å peke flyets nese nedover. Deretter kan en del av tyngdekraftsinduserte krefter motvirkes ved å dra (D i skissen nedenfor). Dette ligner bare på en seilfly med mye lavere aerodynamisk effektivitet og brattere vinkler. Terry reduserer trykk og åpner hastighetsbremsene for å unngå for høy hastighet, slik at han kan dykke så bratt som mulig, og dermed redusere løftekravene. > Nå kan flere av vingeløfteren L brukes til å snu flyet. Hvis han vil oppnå en konstant synkehastighet, må han fremdeles produsere nok løft for å balansere vekten, men redusert av cosinus på glidebanen sammenlignet med nivåflygingstilstanden. Ved 25 ° nese ned er dette en reduksjon med 10%.

Nå er du bekymret for rullevinkelen hans. Vær oppmerksom på at han ønsker å lage så mye sideveis av heisen som mulig, som vil se ut som tyngdekraften for alle ombord. I 60 ° rullevinkel (jeg synes 80 ° hans er litt ekstreme), fungerer dette til det dobbelte av den normale vertikale akselerasjonen, og med dykket faktisk bare 1,8 g, så alle vil føle nesten dobbelt så mye som tyngdekraften. Med 80 ° -rullen vil dette ikke være en stasjonær sving, og ikke nok løft vil være igjen for å motvirke tyngdekraften, så flyet vil akselerere nedover under svingen.Det vil faktisk falle ut av himmelen. Når jeg allerede var på Mach 0,85, ville jeg være mer forsiktig enn Terry, fordi ting blir stygge veldig raskt når Mach går lenger opp.

Begrepet $ m \ cdot \ frac {v ^ 2} {R} $ er sentrifugalkraften som kan gis av horisontal del av heisen og som må være så stor som mulig for tette svinger (en mindre radius R hjelper). Dette er heiskomponenten som Terry trenger for å trekke flyet rundt.

Hvis vi holder oss med stasjonære svinger (uten delen «faller ut av himmelen»), er den maksimale bankvinkelen gitt av maksimal belastning faktor på 747. Ved 400 KEAS er dette bare 1,5 g, så selv med 25 ° nese ned-holdning ville den maksimale bankvinkelen være 53 °. Hvis du flyr litt saktere, går belastningsfaktoren til 2g (tilsvarer 63 ° i en 25 ° nedstigning) og topper ut ved 2,5 g ved 310 KEAS (68,7 ° i en 25 ° nedstigning). Å fly med Mach 0,85 i 30.000 fot vil produsere en tilsvarende lufthastighet på 306 kt under normale atmosfæriske forhold. Den nøyaktige verdien varierer med den faktiske flyhastigheten, og den maksimale sikre bankvinkelen er i området 60 ° til 70 °.

Jeg utvidet svaret mitt til det opprinnelige spørsmålet , og jeg håper jeg i kombinasjon med dette kan dekke spørsmålene dine. Hvis ikke, fortsett å spørre!

EDIT: Jeg skjønner, nå vil du vite tiden for å snu. Alt jeg kan gjøre er å beregne det under antagelse om at nok løft er tilgjengelig , uavhengig av buffering. I virkeligheten tviler jeg på at selv 48 ° saken vil gi deg en hyggelig tur. Alle resultatene er for 30.000 fot tilfelle, fordi de høyere bankvinklene ved 36.000 fot ikke vil være lett flybare på grunn av kompressibilitetseffekter.

Ved 60 ° flyr flyet med 2g, og med 25 ° nese ned fortsatt ved 1,8 g. Svinghastigheten vil være 3,77 ° / s og 180 ° vil være fullført etter 48 s.

Ved 70 ° flyr den med nesten 3g, og med 25 ° nese nede ved 2,65 g, noe som er litt utenfor g-grensene. Svinghastigheten vil være 5,98 ° / s og 180 ° vil være fullført etter 30 s (pluss tiden for å rulle til 70 °, som nå begynner å bli viktig).

80 ° saken blir virkelig hypotetisk , fordi selv med 25 ° nese ned-holdning vil belastningsfaktoren være 5,2 g hvis den blir fløyet uten sideglid og nok løft for å forhindre for høy fart. 747 vil være nær å bryte fra hverandre, men kanskje en fremtidig aerobatisk versjon kan fly denne manøveren trygt. Det vil gi en svinghastighet på 12,35 ° og trenger 14,6 s for en 180 ° sving. Jeg vil legge til minst 4 sekunder for å gå til 80 °, men svingen kan fullføres innen 20 s. Hypotetisk.

Det Terry antydet da han sa at han ville gå til 80 ° er ikke de rene svingene jeg beregner her, men et dynamisk dykk der flyet akselererer fordi det ikke er nok heis igjen for å holde det fra fallende. For å beregne dette, trenger jeg mer aerodynamiske data om 747 og trenger å bruke minst en endelig forskjellsalgoritme eller mye papir og blyanter.

Bare så mye: Hvis 747 rulles til 80 ° men piloten trekker bare så mange GS som flyet kan opprettholde (på grunn av buffering tviler jeg på at til og med 2,5 g er mulig), vil heisen nesten utelukkende tjene til å fly en tett sving, men ikke nok blir igjen til å motvirke tyngdekraften. Derfor vil flyet skli sidelengs, og retningsstabilitet vil snu nesen nedover. Dette vil ta en stund (jeg gjetter kanskje 12 sekunder, egentlig en gjetning), men flyet vil øke hastigheten fra begynnelsen av manøveren. Jeg er litt mer redd for å fly raskere enn Mach 0,85 enn Terry er, og de forskjellige rapportene fra 747-tallet som går opp til Mach 0,98 støtter hans syn på at litt overhastighet er OK. Det er vanskelig for meg å gjette hvor lang tid det trenger å bli ubehagelig raskt, og da vil det være behov for mye løft for å trekke ut av dykket. På den annen side, når flyet dykker, er det bare å trille og trekke ut for å komme ut 180 ° til forrige kurs. Uttaket utføres i mye lavere høyde, og det vil ikke være noe problem å opprette GS der.

Kommentarer

• Du sier at ved 5,2 g » 747 vil sikkert bryte fra hverandre » men at ‘ er hvor mye Kina 006 trukket. Riktignok brøt den delvis fra hverandre, men den forble flybar. Hvordan er dette annerledes?
• @ raptortech97: Den maksimale designbelastningsfaktoren til 747 er 3,8, sikkerhetsfaktoren er 1,5. Hvis det er designet riktig, skal flyet gå i stykker 5.7 hvis alt fungerer som designet. Sikkerhetsfaktoren er der av en grunn, og jeg overdrev litt. Jeg redigerte delen.

Noe informasjon i tillegg til de utmerkede svarene som allerede er gitt:

Først , la oss si at behovet for nødsving skjedde like etter utjevning fra en typisk trinnstigning på 2000 fot, noe som sannsynligvis ville bety at du bare hadde ca 1,3 g buffebegrensning, selv om vi under gode forhold ofte gikk opp når vi bare hadde 1.2g. Gitt Murphys lov, la oss si at vi er på 1.2.

Nå kommer behovet for turen. I løpet av de første sekundene tør vi ikke overstige 1,2 g for ikke å komme inn i et område med mulig ukontrollerbarhet. Vi må miste minst et par tusen fot så raskt som mulig for å komme oss dit vi kan begynne å be mer om vingen. Samtidig ønsker vi å bruke det som vingen trygt kan gi for å snu oss. Jo brattere svingen jo mer blir det og jo raskere vil vi falle. Begge er bra en veldig kort stund. Setet mitt til buksene gjetter er at vi ville rulle til det ekstreme vi var komfortable med, og så nesten umiddelbart begynne å redusere banken med en hastighet og til en grad diktert av hva hastigheten vår var og hvor raskt den økte.

Overhastighets-clacker-enheten skulle gå rundt mach 0,92, selv om jeg i testvedlikeholdsflyvninger har sett at den ikke startet før nesten 0,94. Uansett hvilket punkt den går, vil vi begynne å redusere banken, og vi d ønsker å erstatte den tapte svingkraften og adressere overhastighet ved å øke angrepsvinkelen til det som vingen trygt kunne gjøre buffémessig. Da vi hadde falt, for eksempel 4000 fot, ville ikke buffehastigheten være lenger en faktor, og vi kunne trygt trekke noe som 1,8 g (eller høyere om nødvendig).

Det ville være et spørsmål om å spille banken vår og angrepsvinkelen for å få det vi ønsker. Når jeg tenkte gjennom dette scenariet, informerte jeg (eller i det minste tror jeg at jeg er det) av to ting.

Først er hendelsen 12. desember 1991 beskrevet i denne NTSB-rapporten (PDF) og i denne artikkelen . Jeg var kaptein på Evergreen på den tiden (faktisk hadde fløyet veldig flyet noen uker tidligere og hadde lagt merke til autopilotens anomali som senere skulle forårsake hendelsen), og jeg visste og snakket med flybesetningen (som alle i selskapet).

Relevant for denne diskusjonen er det faktum at flybesetningen ikke la merke til hva som skjedde før INS-gyroene tumlet (gammelt karusellsystem med faktiske gyroer), noe som skjedde da flyet nådde 90 grader bank som jeg husker. Maks bankvinkel før gjenopprettingsstart var 95 grader. Motorene var også på cruisekraft frem til begynnelsen av gjenopprettingen. Det er uenighet om maksimal hastighet nådd; estimater varierte fra mach 0,98 til 1,09 (en mach 1,25 rapport var falsk). Maks nese nede var 35 grader. Høydetapet var omtrent 10 000 fot.

Etter å ha lest de forrige svarene, er jeg litt mindre komfortabel med 80 graders scenariet, men jeg tror ikke det vil bety katastrofe. INS-plattformer vil fremdeles være oppe. Hastighet jeg føler vil være håndterbar med tanke på at vi kommer til å gå på tomgang helt i begynnelsen, og fartsbremsene vil hjelpe på det. Forskjellen, mellom å bruke 70 grader og 80 grader, vil sannsynligvis være ganske liten. PDF referert til i den første lenken snakker vi om en annen 747 som går til 71 grader som jeg husker.

For det andre hadde vi en simulatorøvelse der vi noen ganger ville overstige 60 grader bank, selv om jeg ikke kan si med sikkerhet at Jeg har noen gang gått til 80 grader. Scenariet begynte med avgangskontroll som sa: «Du har en bombe ombord som er tidsbestemt til å gå av om 5 minutter. Ryddet for å lande hvilken som helst rullebane.» Sim-instruktøren ville selvfølgelig ha satt deg i det han følte var en så vanskelig, men likevel gjennomførbar situasjon som mulig. Så det du gjorde var å slå av, begynne å kaste ut all draget du kunne (skru hastighetsbegrensningene), og rull til hvilken grad banken som ville få deg til å bli oppstilt. Øvelsen startet alltid fra relativt lav høyde, så bufféhastigheten var ikke noe problem.

Gjør meg tårevåt med å tenke på morsomme tider.

Kommentarer

• Dette er en veldig interessant historie. Som en ikke-pilot som stiller dette spørsmålet, kan du forklare hvorfor en 90-graders bank ville bli ubemerket av besetningsmedlemmene? Det virker som om du alle ville falle på veggen i så fall, men jeg ‘ er sikker på at det må være andre faktorer som spiller.
• @borrrden: Løft er hovedkraften på flyet, og siden det er vinkelrett på gulvet, føler du deg aldri trukket sidelengs (mye) i et fly, bare ned til gulvet eller muligens opp. Dette forklares best med et bilde som ‘ ikke kan settes i en kommentar. Se på Peter K ä mpf ‘ s eller still nye spørsmål for detaljert forklaring.
• @Terry, kan du til og med utvide hastighetsbremser når du bare har 1,2 g heis tilgjengelig?Så vidt jeg vet bruker B747 delvis utvidelse av spoilere som fartsbremser, og disse reduserer heisen. Så ville ikke ‘ t være imot det du ‘ trenger der eller til og med utrygt (i begynnelsen; senere ‘ d har selvfølgelig nok løft)?
• @ JanHudec Det jeg tar spørsmålet å være er om jeg med hastighetsbremsedistribusjon ville endret formen på vingen tilstrekkelig til at Jeg hadde ikke lenger 1,2 g beskyttelse, og selv om jeg bare brukte 1,0 g (som i utgangspunktet ville være målet mitt), kan det være at jeg kommer til en høyhastighetsbuffet. Jeg må innrømme at jeg ikke hadde tenkt på det fra det synspunktet, og jeg vet egentlig ikke ‘ svaret. Gitt det sa jeg ‘ nå at jeg ikke ville sette inn fartsbremsene før jeg hadde falt et par tusen fot. God fangst!
• @ Notts90 Ja, selv om typisk trinnklatring startet ved FL290 (29.000) til FL310 og fortsatte derfra i intervaller på 2000 fot. 747-100-tallet og de tidligere 200-årene kunne i utgangspunktet bare komme til FL290 når de startet med maks bruttovekt. Den gang var luftveisystemet i høy høyde organisert i intervaller på 2000 fot på oddetusener. Tusen fot separasjon var generelt ikke tilgjengelig. Som jeg husker var det nordatlantiske banesystemet det første som byttet fra 2000 til 1000 separasjon, men jeg husker ikke ‘ året.

Hva er maksimum safe bankvinkel på en 747?

Det kan avhenge av hvem som er gjøre sikkerhetsvurderingen og hva alternativene er. Det kan være omstendigheter der en pilot kan føle at det å være den første piloten som banker en 747 på 70 ° ville være tryggere enn å kollidere med et fjell eller et annet fly, eller blir skutt ned.

FAA samler «Statistiske data for Boeing-747-400 Aircraft in Commercial Operasjoner « . For eksempel:

I tror FAA forkaster bankvinkler som er større enn 40 fra dataene. Jeg antar at flyselskaper og / eller piloter anser vinkler som er større enn de som er vist i denne grafen, som usikre (på det flystadiet?)

Disse dataene ser ut til å være relatert til touchdowns. Kanskje større vinkler brukes trygt i stor høyde.

JA8119, en 747 SR-100, etter en eksplosiv dekompresjon og tap av vertikal stabilisator synes senere å ha overlevd en 80 ° rull uten fly som går i stykker. I ulykkesrapport er denne posten fra flydataregistratoren.

Dette flyet var i det vesentlige ukontrollerbart, opplevde phugoid-sykluser og nederlandske ruller og styrtet tragisk kort tid etterpå. Imidlertid antyder det kanskje at en uskadet 747 kan være i stand til å overleve ganske høye bankvinkler (forutsatt at RLL i rapporten betyr rullevinkel). Som Peter Kämpf bemerket i en kommentar, er det kanskje ikke trygt å trekke konklusjoner om flyegenskapene til uskadede 747-er fra disse dataene.

Kommentarer

• Utmerkede data du fant der! Så det virker i det minste mulig!
• Jeg tror dette faktisk er luftkatastrofen jeg snakket om btw.
• 80 ° banken trenger ikke være en koordinert manøver i nivåflyging. Hvis piloten trekker seg opp og deretter ruller mens du skyver nesen ned, er det behov for liten vertikal løftekomponent, og 80 ° rull er mulig med en mindre belastningsfaktor enn i nivåflyging. Siden det aktuelle flyet mistet det meste av sin vertikale hale, er flydynamikken vanskelig å sammenligne med en vanlig 747.
• @Peter: takk, jeg ‘ ve redigerte spørsmålet for å gjøre det klart JA8119 var et alvorlig skadet fly på den tiden.

Normal drift, 747 overstiger ikke 25 graders bankvinkel.

Brattere banker gjøres vanligvis bare i simulatoren og vil være opptil 45 grader bank.

Hvis svingradiusen skal reduseres, senk hastigheten. Avhengig av vekt, høyde og temperatur, kan dette være mulig eller ikke. Bankvinkelen som kan oppnås, vil variere med høyde. Ved 10 000 «kan en 45 graders bank gjøres. Ved 41.000 ville dette være uklokt.

10 grader nese ned er overdreven i 747. 25 grader nese ned er latterlig. Spesielt når du snur.

Hastighet er nøkkelen til å redusere radius, det er bare så mye bank man vil kunne oppnå i 747. Det er ikke som å fly en Cessna.Hvis en reduksjon i hastighet er nødvendig per det opprinnelige innlegget, vil en klatresving være i orden, snarere enn en synkende sving for å oppnå en minimumsradiusving.

70+ graders sving kommer ikke til å skje i 747.

Hvis ønsket er å vende seg bort fra en politisk grense fra en gitt overskrift, vil en 360 graders sving ikke være produktiv.