Jaki jest maksymalny bezpieczny kąt przechylenia 747?

Kąt opadania na dwa sposoby pomaga zmniejszyć siłę nośną, którą skrzydło musi zapewnić. Prowadzi samolot w powietrze o większej gęstości, gdzie przy tej samej liczbie Macha możliwa jest większa siła nośna. Zajmuje to chwilę, ale bardziej natychmiastowy efekt pochodzi z skierowania dziobu samolotu w dół. Następnie części sił wywołanych grawitacją można przeciwdziałać przez opór (D na poniższym szkicu). Jest to podobne do szybowca, tylko ze znacznie niższą wydajnością aerodynamiczną i bardziej stromymi kątami. Terry zmniejsza ciąg i otwiera hamulce prędkości, aby uniknąć nadmiernej prędkości, dzięki czemu może nurkować tak stromo, jak to możliwe, zmniejszając w ten sposób wymagania dotyczące podnoszenia. Teraz więcej siły nośnej L skrzydła można wykorzystać do obracania samolotu. Jeśli chce osiągnąć stałą prędkość opadania, musi nadal wytwarzać siłę nośną wystarczającą do zrównoważenia ciężaru, ale zmniejszoną o cosinus ścieżki schodzenia w porównaniu do warunków lotu poziomego. Przy 25 ° w dół oznacza to redukcję o 10%.

Teraz martwisz się o jego kąt przechyłu. Należy pamiętać, że chce on stworzyć jak najwięcej bocznych elementów podnoszenia, które będą wyglądać jak grawitacja dla wszystkich na pokładzie. Przy kącie przechyłu 60 ° (myślę, że jego 80 ° jest trochę ekstremalne), daje to dwukrotne przyspieszenie w pionie, a przy nurkowaniu faktycznie tylko 1,8 g, więc każdy poczuje prawie dwukrotnie większą siłę grawitacji. Przy przechyleniu o 80 ° nie będzie to stacjonarny zakręt i nie pozostanie wystarczająca siła nośna, aby przeciwdziałać grawitacji, więc samolot przyspieszy w dół podczas zakrętu.W rzeczywistości spadnie z nieba. Gdybym miał już 0,85 Macha, byłbym bardziej ostrożny niż Terry, ponieważ rzeczy bardzo szybko stają się brzydkie, gdy Mach idzie wyżej.

Wyrażenie $ m \ cdot \ frac {v ^ 2} {R} $ to siła odśrodkowa, którą może zapewnić poziomą składową podnośnika, która musi być jak największa na ciasnych zakrętach (pomaga mniejszy promień R). To jest element nośny, który Terry potrzebuje do ciągnięcia samolotu.

Jeśli pozostaniemy przy nieruchomych zakrętach (bez części „spadającej z nieba”), maksymalny kąt przechylenia jest określony przez maksymalne obciążenie współczynnik 747. Przy 400 KEAS to tylko 1,5 g, więc nawet przy ustawieniu dziobowym w dół 25 ° maksymalny kąt przechylenia wyniósłby 53 °. Jeśli lecisz nieco wolniej, współczynnik obciążenia spada do 2 g (równa się 63 ° przy spadku 25 °) i osiąga maksimum 2,5 g przy 310 KEAS (68,7 ° przy spadku 25 °). Lecąc z prędkością 0,85 macha na 30000 stóp, prędkość lotu będzie równa 306 kt w normalnych warunkach atmosferycznych. Dokładna wartość zależy od rzeczywistej prędkości lotu, a maksymalny bezpieczny kąt przechylenia mieści się w zakresie od 60 ° do 70 °.

Rozszerzyłem moją odpowiedź na pierwotne pytanie i mam nadzieję, że w połączeniu z tym będę mógł odpowiedzieć na Twoje pytania. Jeśli nie, pytaj dalej!

EDYCJA: Rozumiem, teraz chcesz wiedzieć, kiedy się odwrócić. Wszystko, co mogę zrobić, to obliczyć to przy założeniu, że dostępna jest wystarczająca siła nośna , niezależnie od wstrząsów. W rzeczywistości wątpię, czy nawet obudowa 48 ° zapewni Ci przyjemną jazdę. Wszystkie wyniki dotyczą przypadku 30 000 stóp, ponieważ na 36 000 stóp te wyższe kąty przechylenia nie będą łatwo latać z powodu efektów ściśliwości.

Przy 60 ° samolot leci z 2 g, a dziób wciąż 25 ° w dół przy 1,8 g. Szybkość skrętu wyniosłaby 3,77 ° / s, a 180 ° byłoby zakończone po 48 s.

Przy 70 ° leci z prawie 3 g, a przy 25 ° w dół przy 2,65 g, co jest nieco poza granice g. Szybkość obrotu wyniosłaby 5,98 ° / s, a 180 ° zostałoby zakończone po 30 s (plus czas na obrót do 70 °, który teraz zaczyna mieć znaczenie).

Przypadek 80 ° staje się naprawdę hipotetyczny , ponieważ nawet przy ustawieniu dziobem w dół 25 ° współczynnik obciążenia wyniesie 5,2 g, jeśli leci się bez ślizgu bocznego i wystarczającą siłę nośną, aby zapobiec nadmiernej prędkości. 747 będzie bliski rozpadu, ale być może przyszła wersja akrobacyjna będzie w stanie bezpiecznie wykonać ten manewr. Spowoduje to obrót o 12,35 ° i zajmie 14,6 s na obrót o 180 °. Dodałbym co najmniej 4 sekundy do przechylenia do 80 °, ale zwrot można zakończyć w ciągu 20 sekund. Hipotetycznie.

To, do czego Terry zasugerował, gdy powiedział, że będzie przechylał się do 80 °, to nie czyste zakręty, które tutaj obliczam, ale dynamiczne nurkowanie, w którym samolot przyspiesza, ponieważ nie ma wystarczającej siły nośnej, aby go powstrzymać. spadanie. Aby to obliczyć, potrzebowałbym więcej danych aerodynamicznych na 747 i musiałbym zastosować przynajmniej algorytm różnic skończonych lub dużo papieru i ołówków.

Tylko tyle: gdyby 747 obrócił się pod kątem 80 ° ale pilot ciągnie tylko tyle g, ile jest w stanie wytrzymać samolot (z powodu trzepotania wątpię, że nawet 2,5 g jest możliwe), winda będzie prawie wyłącznie służyć do wykonywania ciasnych zakrętów, ale nie zostanie wystarczająco dużo, aby przeciwdziałać grawitacji. Dlatego samolot będzie się ślizgał na boki, a stabilność kierunkowa obróci dziób w dół. To zajmie trochę czasu (przypuszczam, że może 12 sekund, naprawdę przypuszczam), ale samolot nabierze prędkości od początku manewru. Nieco bardziej boję się latać szybciej niż 0,85 Macha niż Terry, a różne raporty o 747 lecących do 0,98 macha potwierdzają jego pogląd, że niewielkie przekroczenie prędkości jest OK. Trudno mi zgadnąć, ile czasu potrzeba, aby stać się niewygodnie szybko, a potem trzeba będzie dużo wysiłku, aby wyjść z nurkowania. Z drugiej strony, gdy samolot nurkuje, wystarczy przechylić się i wyskoczyć pod kątem 180 ° do poprzedniego kursu. Wyciąganie zostanie wykonane na znacznie niższej wysokości i utworzenie gs nie będzie problemu.

Komentarze

• Mówisz, że przy 5,2 g ” 747 z pewnością się rozpadnie „, ale to ' ile Chiny 006 wyciągnięte. To prawda, że częściowo się rozpadło, ale nadal można było go latać. Czym to się różni?
• @ raptortech97: Maksymalny projektowy współczynnik obciążenia 747 wynosi 3,8, a współczynnik bezpieczeństwa 1,5. Jeśli jest prawidłowo zaprojektowany, samolot powinien pęknąć przy 5,7, jeśli wszystko działa zgodnie z projektem. Nie bez powodu współczynnik bezpieczeństwa istnieje i trochę przesadziłem. Redagowałem sekcję.

Dodatkowe informacje do doskonałych odpowiedzi już udzielonych:

Pierwsza , powiedzmy, że potrzeba awaryjnego skrętu wystąpiła tuż po wypoziomowaniu z typowej wspinaczki na 2000 stóp, co prawdopodobnie oznaczałoby, że masz tylko około 1,3 g ograniczenia buforu, chociaż w dobrych warunkach często wspinaliśmy się 1.2g. Biorąc pod uwagę prawo Murphyego, powiedzmy, że mamy 1,2.

Teraz pojawia się potrzeba zwrotu. Przez pierwsze kilka sekund nie odważymy się przekroczyć 1,2 g, abyśmy nie wkroczyli w obszar możliwej niekontrolowania. Musimy jak najszybciej stracić co najmniej kilka tysięcy stóp, aby dostać się do miejsca, w którym możemy zacząć prosić skrzydło o więcej. Jednocześnie chcemy wykorzystać to, co skrzydło może bezpiecznie zapewnić, aby nas obracać. Im bardziej stromy zakręt, tym bardziej to będzie i tym szybciej spadniemy. Oba dobre przez bardzo krótki czas. Domyślam się, że potoczylibyśmy się do skrajności, z którą czuliśmy się komfortowo, a następnie prawie natychmiast zaczęlibyśmy zmniejszać brzeg w tempie iw stopniu podyktowanym przez naszą prędkość i jak szybko rosła.

Clacker nadmiernej prędkości powinien zadziałać około 0,92 macha, chociaż podczas próbnych lotów konserwacyjnych widziałem, że zaczął się dopiero prawie 0,94. W dowolnym momencie, chcielibyśmy zacząć zmniejszać przechył, a my ” chciałyby zastąpić utraconą siłę skrętu i zaradzić nadmiernej prędkości zwiększając kąt natarcia do tego, co skrzydło mogło bezpiecznie wykonać przy uderzeniu. Do czasu, gdy spadliśmy, powiedzmy, 4000 stóp, prędkość drgania nie byłaby już czynnikiem, i moglibyśmy spokojnie wyciągnąć coś w rodzaju 1,8 g (lub więcej, jeśli to konieczne).

To byłaby kwestia gry z naszym bankiem i kątem ataku, aby uzyskać to, czego chcemy. Zastanawiając się nad tym scenariuszem, poinformowały mnie (a przynajmniej tak mi się wydaje) dwie rzeczy.

Pierwsza to incydent z 12 grudnia 1991 r. Opisany w ten raport NTSB (PDF) i w tym artykule . Byłem wtedy kapitanem w Evergreen (w rzeczywistości latałem tak bardzo samolot kilka tygodni wcześniej i zauważyłem anomalię autopilota, która miała później spowodować incydent), wiedziałem i rozmawiałem z załogą samolotu (tak jak wszyscy w firmie).

W tej dyskusji fakt, że załoga samolotu nie zauważyła, co się dzieje, aż do upadku żyroskopów INS (stary system Carousel z rzeczywistymi żyroskopami), co miało miejsce, gdy samolot osiągnął przechylenie 90 stopni, o ile pamiętam.Maksymalny kąt przechylenia przed rozpoczęciem wyprowadzania wynosił 95 stopni. Ponadto silniki pracowały na pełnych obrotach aż do początku powrotu do normalnego stanu. Istnieją kontrowersje co do maksymalnej osiąganej prędkości; szacunki wahały się od 0,98 do 1,09 macha (raport za 1,25 macha był fałszywy). Maksymalny dół nosa wynosił 35 stopni. Utrata wysokości wyniosła około 10 000 stóp.

Po przeczytaniu poprzednich odpowiedzi jestem trochę mniej komfortowo ze scenariuszem 80 stopni, ale nie sądzę, aby oznaczało to katastrofę. Platformy INS nadal będą działać. Wydaje mi się, że prędkość byłaby możliwa do opanowania, biorąc pod uwagę, że „od samego początku zamierzamy pracować na biegu jałowym, a hamulce prędkości pomogłyby w tym. Jednak różnica między ustawieniem 70 a 80 stopni byłaby prawdopodobnie dość mała. w pierwszym linku mowa o kolejnym 747 idącym do 71 stopni, o ile pamiętam.

Po drugie, mieliśmy ćwiczenie na symulatorze, w którym czasami przekraczaliśmy 60 stopni przechylenia, chociaż nie mogę powiedzieć na pewno, że Kiedykolwiek doszedłem do 80 stopni. Scenariusz zaczynałby się od kontroli odlotów, mówiącej: „Masz na pokładzie bombę, która ma wybuchnąć za 5 minut. Zgoda na lądowanie na dowolnym pasie startowym”. Instruktor symulacji oczywiście postawiłby cię w tak trudnej, ale wciąż wykonalnej sytuacji, jak to tylko możliwe. Więc to, co zrobiłeś, to wyłączenie zasilania, wyrzucanie całego oporu, jaki mogłeś (przykręć ograniczenia prędkości) i przechylenie do dowolnego stopnia przechylenia, aby rozpocząć ustawianie się w kolejce. Ćwiczenie zawsze zaczynało się na stosunkowo małej wysokości, więc prędkość bufetu nie była problemem.

Sprawia, że łzawiące oczy myślą o minionych zabawnych czasach.

Komentarze

• To bardzo interesująca historia. Jako osoba niebędąca pilotem, która zadaje to pytanie, czy możesz wyjaśnić, dlaczego 90-stopniowy brzeg byłby niezauważalny przez członków załogi? Wygląda na to, że w takim przypadku wszyscy upadlibyście na ścianę, ale jestem ' na pewno w grę wchodzą inne czynniki.
• @borrrden: Podnoszenie to główna siła działająca na samolot, a ponieważ jest prostopadła do podłogi, w samolocie nigdy nie czujesz ciągnięcia na boki, tylko do podłogi lub ewentualnie do góry. Najlepiej wyjaśnia to obraz, którego ' nie można umieścić w komentarzu. Spójrz na odpowiedź Petera K. ä mpf ' lub zadaj nowe pytania, aby uzyskać szczegółowe wyjaśnienie.
• @Terry, czy mógłbyś nawet przedłużyć speedbrakes, mając do dyspozycji tylko 1,2 g siły nośnej?O ile mi wiadomo, B747 wykorzystuje częściowe wysunięcie spojlerów jako speedbracków i te redukują siłę nośną. Więc nie ' nie byłoby wbrew temu, co ' nie byłoby potrzebne lub nawet niebezpieczne (na początku; później ' d, oczywiście, ma wystarczającą siłę nośną)?
• @JanHudec Pytanie brzmi, czy przy uruchamianiu hamulca prędkości zmieniłbym kształt skrzydła na tyle, że Nie miałem już ochrony 1,2 g, a nawet użycie zaledwie 1,0 g (co na początku byłoby moim celem) mogłoby spowodować, żebym znalazł się w rejonie gwałtownego uderzenia. Muszę przyznać, że nie pomyślałem o tym z tego punktu widzenia i naprawdę nie ' nie znam odpowiedzi. Biorąc to pod uwagę, ' d teraz mówię, że nie uruchomię hamulców prędkości, dopóki nie spadnę na kilka tysięcy stóp. Dobry chwyt!
• @ Notts90 Tak, chociaż typowe wspinanie po schodach zaczynało się od FL290 (29 000) do FL310 i stamtąd było kontynuowane w odstępach 2000 stóp. 747-100 i wcześniejsze 200-ki mogły początkowo dostać się do FL290 tylko podczas startu z maksymalną masą całkowitą. W tamtych czasach system dróg oddechowych na dużych wysokościach był zorganizowany w odstępach 2000 stóp na nieparzystych tysiącach. Odstęp tysiąca stóp nie był ogólnie dostępny. Jak pamiętam, system torów północnoatlantyckich jako pierwszy zmienił odstępy z 2000 na 1000, ale nie ' nie pamiętam roku.

Jaka jest maksymalna wartość bezpieczny kąt przechylenia 747?

To może zależeć od tego, kto jest dokonywanie oceny bezpieczeństwa i jakie są alternatywy. Mogą zaistnieć okoliczności, w których pilot mógłby uznać, że bycie pierwszym pilotem, który przechyli 747 pod kątem 70 °, byłoby bezpieczniejsze niż zderzenie z górą lub innym samolotem albo zestrzelony.

FAA gromadzi „Dane statystyczne dotyczące samolotu Boeing-747-400 w Operacje ” . Na przykład:

I myślę, że FAA odrzuca z danych wszelkie kąty przechylenia większe niż 40. Domyślam się, że linie lotnicze i / lub piloci uważają kąty większe niż te pokazane na tym wykresie za niebezpieczne (na tym etapie lotu?)

Te dane wydają się być związane z przyziemieniami. Być może większe kąty są bezpiecznie używane na dużych wysokościach.

JA8119, 747 SR-100, po wybuchowej dekompresji i utracie stabilizatora pionowego, wydaje się, że później krótko przetrwał przechylenie 80 ° bez rozpad samolotu. W raporcie z wypadku jest ten zapis z rejestratora danych lotu.

Ten samolot był w zasadzie niekontrolowany, doświadczał cykli phugoid i holenderskich kołysań, a wkrótce potem tragicznie się rozbił. Może jednak sugeruje to, że nieuszkodzony 747 mógłby przetrwać dość duże kąty przechylenia (zakładając, że RLL w raporcie oznacza kąt przechylenia). Jak zauważył Peter Kämpf w komentarzu, wyciąganie wniosków na temat charakterystyki lotu nieuszkodzonych samolotów 747 na podstawie tych danych może nie być bezpieczne.

Komentarze

• Doskonałe dane, które tam znalazłeś! Więc przynajmniej wydaje się to możliwe!
• Wydaje mi się, że jest to faktycznie katastrofa lotnicza, o której mówiłem przy okazji.
• 80 ° bank nie musi być skoordynowanym manewrem w locie poziomym. Jeśli pilot podciąga się, a następnie obraca, naciskając dziób w dół, potrzebna jest niewielka część pionowego podnoszenia, a 80 ° przechyla się przy mniejszym współczynniku obciążenia niż w locie poziomym. Ponieważ omawiany samolot stracił większość pionowego ogona, dynamikę lotu trudno porównać ze zwykłym 747.
• @Peter: dzięki, ' ve zredagował pytanie, aby wyjaśnić, że JA8119 był wówczas poważnie uszkodzonym samolotem.

Normalne działanie, 747 nie przekracza kąta przechylenia 25 stopni.

Bardziej strome zbocza są generalnie wykonywane tylko w symulatorze i mogą być przechylone do 45 stopni.

Jeśli promień skrętu ma się zmniejszyć, zmniejsz prędkość. W zależności od wagi, wysokości i temperatury może to być możliwe lub nie. Kąt przechylenia, który można osiągnąć, zależy od wysokości. Przy 10 000 „można zrobić przechylenie pod kątem 45 stopni; przy 41 000 byłoby to nierozsądne.

10 stopni w dół jest zbyt duże w 747. 25 stopni w dół jest absurdalne. Zwłaszcza podczas skręcania.

Prędkość jest kluczem do zmniejszenia promienia, bo w 747 jest tylko tyle przechyłu, które można osiągnąć. To nie jest jak latanie Cessną.Jeśli konieczne jest zmniejszenie prędkości dla oryginalnego słupka, aby osiągnąć minimalny promień skrętu, należy wykonać zakręt wznoszący, a nie opadający.

Zakręty o ponad 70 stopni nie będą miały miejsca w 747.

Jeśli pragniemy odwrócić się od politycznej granicy z danego kierunku, obrót o 360 stopni nie będzie być produktywnym.