flyman Админ. спросил 5 лет назад
Наиболее очевидным является топливо. Однако многие современные военные самолеты способны дозаправляться в воздухе. Усталость экипажа, еще одна очевидная, также может быть решена путем поворота экипажа и не является проблемой в беспилотных летательных аппаратах.
Поэтому вопрос заключается в том, какие факторы помешали бы воздушному судну оставаться в воздухе на неопределенный срок? Существуют ли какие-либо такие факторы, которые не могут быть решены, и не позволят спроектировать самолет, который мог бы оставаться на неопределенный срок или, по крайней мере, в течение исключительно длительного времени?
flyman Админ. ответил 5 лет назад
Обслуживание, вероятно, самая большая проблема. Какие виды технического обслуживания необходимы и к каким отказам приведет невыполнение этих шагов, зависит от конструкции самолета.
Например, на поршневом двигателе, используемом в малом самолете:
Двигатель будет нуждаться в замене масла в какой-то момент, и если система не была создана для цикла в новом масле в полете, это, вероятно, первое, что сломается после экипажа и топлива (как вы упомянули). Поломка масла приведет к преждевременному выходу из строя двигателя.
Топливные и воздушные фильтры засоряются, что приводит к остановке двигателя.
Что приводит к износу двигателя. Окончательно поршневые кольца, системы зажигания, etc. будет изнашиваться.
flymanВы можете улучшить ваш ответ путем обсуждать обслуживание на рамке воздуха также (усталость металла etc). Единственная причина, по которой я говорю это, заключается в том, что планеры стали настолько хорошо спроектированы, что некоторые могут оставаться в воздухе бесконечно, потому что они не используют топливо. Точно так же электродвигатель-это электростанция с очень низким уровнем обслуживания, и с более эффективными двигателями и солнечными батареями я предсказываю, что это не будет долго (десятилетие?) прежде чем кто-то сделает самоподдерживающийся самолет на солнечной энергии. В этом случае вам также придется вернуться к интервалам обслуживания для воздушной рамы.
@Неудача там уже было несколько примеров солнечной энергии самолетов, способных оставаться в воздухе 24/7. См. мой ответ для получения дополнительной информации и примеров.
flyman Админ. ответил 5 лет назад
Летчик.
Серьезно. Это ты.
Ради (абсурдистского) аргумента предположим, что мы строим что-то похожее на U-2 из сверхпрочных, сверхлегких композитов-давайте сделаем его чистым планером (это достаточно близко, и теперь у нас нет двигателя или чего — либо, чтобы мешать и терпеть неудачу!), и мы будем использовать только обезьян-капуцинов фабрики best-traied для того чтобы обеспечить совершенное агрегат поэтому все части делают их работу точно в конструкцию.
У нас есть миллион-плюс-час глайдер, и мы просто сбросили несчастную жертву добровольно пилот скажем на высоте 50 000 футов с сверхсекретной системой жизнеобеспечения, которая даст им тепло, воздух, вода, хороший стейк на ужин каждую ночь, и даже позаботиться о том, что странное человеческое желание не сидеть в наших собственных отходов.
Вы могли бы-в этом теоретическом чудо-самолете, ездить воздушные потоки, термальные, штормовые восходящие потоки (для сумасшедших) и т. д. и оставайтесь в воздухе почти бесконечно, но в конце концов наш доброволец устанет от стейка, или начнет получать пролежни/сгустки крови/судороги с места, или просто устанет искать следующий восходящий поток, чтобы держать планер в воздухе.
Если мы сделаем все это дистанционно управляемым с помощью ветряного генератора, чтобы привести в действие элементы управления, мы могли бы поменять пилотов и, возможно, сохранить его в течение многих лет, но это не очень «самолет», если на нем никто не летает-просто еще один беспилотник.
В конечном счете каждый другой фактор, который вы можете придумать, будет подчиняться выносливости людей на борту — так как многие пилоты GA, с которыми я общаюсь, любят указывать, что многие из нас летают в самолете, легко имеют 4-5 часов выносливости топлива, но у большинства из нас есть только 2-3-часовой пузырь (и нет волшебной машины жизнеобеспечения стейка). Купи мне одну на Рождество…).
Усталость пилотов не является ограничивающим фактором для беспилотных летательных аппаратов. В некоторых случаях беспилотники пилотируются из бункеров, где вы можете легко менять пилотов в короткие промежутки времени на неопределенный срок, использовать ванные комнаты, есть и делать все, что делают люди. В других, беспилотники могут держать станцию вполне автономно без любого пилотного входного сигнала.
@Неудачная человеческая усталость по — прежнему является фактором, даже для беспилотных летательных аппаратов (хотя, конечно, это гораздо меньше фактора-у вас может быть деревня поддерживающих пилотов, поэтому вы в порядке, если не начнется эпидемия гриппа). Автономные беспилотники толкают конверт еще дальше, но они все еще требуют некоторого уровня мониторинга (чтобы они не удерживали станцию, пока гроза проходит и отрывает крылья). После того, как автономные БПЛА действительно на 100% автономны, мы можем вернуться к обслуживанию и физическим факторам 🙂
Согласен, хотя на тот момент я думаю, что этот вопрос может быть изменен на «как мы убьем этот полностью автономный Терминатор, нацеленный на уничтожение человечества» =).
Я просто непрофессионал, но это довольно удивительно. Рассмотрим Volvo Ocean race, где команда из 9 человек может плыть на 65-футовой лодке в течение 10 месяцев подряд. Большой самолет, безусловно, может обеспечить больше комфорта, чем 65-футовая лодка. Может ли какой-либо фактический самолет (не планер, вопрос о заправке) действительно летать в течение 10 месяцев (50k часов) прямо?
@raptortech97 теоретически ВВС можно дозаправляться и оставаться в воздухе «бесконечно», если принять на борт 2 или 3 летных экипажа (при условии ограничений поставок на борту-пищи, питьевой воды и т. д.). конечно-опять же, люди являются ограничивающим фактором). Я уверен, что в конечном итоге произойдет механический сбой (или, скорее, серия из них), который потребовал, чтобы самолет приземлился (или потерпел крушение), но вполне возможно, что самолет мог летать в течение нескольких месяцев, прежде чем это произошло…
flyman Админ. ответил 5 лет назад
Как ни странно, неисправность тепла в кабине (это была зима), вероятно, привела к тому, что нынешний рекордсмен по выносливости, Cessna 172, на 64 дня, 22 часа и 19 минут (что, кстати, отличная история для чтения сама по себе)
flyman Админ. ответил 5 лет назад
Факторы и решения
- пилот: есть несколько вариантов
- сделайте его беспилотным летательным аппаратом (БПЛА).
- и / или сделать так, чтобы он мог быть перехвачен в середине полета для изменения экипажа и снабжения.
- и / или сделать его самодостаточным. Это потребовало бы массивного самолета, если это вообще возможно, конечно, не на данный момент (2014), хотя частичная самодостаточность может быть выполнима с сегодняшней технологией.
- топливо: сделайте его солнечным. Солнечный самолет может хранить энергию на высоте и / или батареи, чтобы оставаться в воздухе ночью. Жизнь панели солнечных батарей типично рассмотрена около 50 летами на которых время они производит 50% из их первоначально силы. Было несколько примеров, таких как NASA Helios, которые могли бы оставаться в воздухе 24/7.
- избегание плохой погоды: должно быть достаточно быстро, чтобы уйти с дороги
- потребляемые вещества: как масло / тавот, etc
- используйте бесконтактные подшипники, где вы можете уменьшить потребность. Вы не можете заменить их все из-за присущей нестабильности бесконтактных подшипников. Это особенно проблематично с подшипниками вокруг валов высокой мощности / нагрузки, таких как упорные подшипники, ответственные за предотвращение вытягивания опорного вала из самолета.
- вы также можете предоставить системы для пополнения этих расходных материалов.
- износ движущихся частей:
- ограничьте количество движущихся частей. Электрические двигатели можно построить с только 1 двигающей частью
- обеспечьте системы для того чтобы принести замены на борту и установить их с или дроидами обслуживания (да как функция которой R2D2 должно было быть для), или с экипажем обслуживания которому также будет нужен путь дальше и с самолета.
- усталость материала, такая как части, которые развивают усталостные переломы, а также материалы, которые страдают от погодных повреждений (например, пластмассы/краска ухудшается из-за УФ-света или коррозии металла): это трудно, поскольку я не могу придумать ничего, чтобы заменить критический структурный компонент, такой как лонжерон крыла в полете. Ремонт может быть сделан, временно обеспечив альтернативную структурную целостность (подумайте о чем-то вроде лесов, но обеспечивая структурную поддержку вокруг пострадавшего района), в то время как ремонт на месте производится в районе с повреждениями.
Обслуживание самая большая проблема. Titan Aerospace предлагает беспилотные летательные аппараты, которые могут оставаться в воздухе в течение 5 лет. В основном он может оставаться в полете, пока не сломается, как это сделал Гелиос НАСА. По сути, нынешнее мышление состоит в том, чтобы сделать его относительно дешевым и беспилотным, в то время как мы выясняем среднюю продолжительность жизни этих вещей, чтобы мы могли привести их в ремонт/вывод из эксплуатации.
flyman Админ. ответил 5 лет назад
Теория
Как отмечает voretaq7, пилоты являются здесь первым лимитирующим фактором. Мы можем поместить экипаж подводной лодки под воду на 3 месяца. Можем ли мы сделать то же самое в самолете? Может быть, когда-нибудь. Международная космическая станция является примером того, что возможно в отношении смены экипажа. Конечно, энергия для полета в атмосфере и внешнее обслуживание создадут некоторые проблемы для самолета.
Что касается обслуживания, авиалайнеры идут 500-800 часов между их проверками низкого уровня A. Однако, они также проходят профилактическое обслуживание на каждом стопе. Механические или электронные элементы, которые выходят из строя, заменяются и выполняются незначительные проверки. Двигатели нуждаются в масле, гидравлические системы должны быть пополнены.
Все это решения, принятые в процессе проектирования самолета. Путем делать системы более робастным, путем добавлять емкость для потребляемых веществ как машинное масло, эти интервалы можно расширить. Можно использовать такие материалы, как композиты, которые менее подвержены коррозии или усталости. Электродвигатели требуют гораздо меньше обслуживания, чем реактивные или поршневые двигатели, и электричество может поступать от солнечных батарей.
Это действительно сводится к дизайну самолета. Теоретически» неопределенная » выносливость, безусловно, возможна. Вероятно, он должен быть беспилотным, но с надежной конструкцией конструкции и двигательной установки это может произойти. Тем не менее, все в конечном итоге выйдет из строя или износится, и без экипажа или какой-либо системы для замены компонентов это будет ограничивающим фактором.
Образцы
Что касается коммерческих рейсов, есть статья в Википедии, в которой перечислены самые длинные регулярные рейсы по расстоянию, типу самолета и авиакомпании (а также самые короткие регулярные рейсы, просто потому, что). Самая длинная продолжительность полета-DAL201, Йоханнесбург-Атланта в 16 часов 55 минут на 777-200LR (в настоящее время авиалайнер с самой длинной дальностью).
С воздушной заправкой, выносливость увеличивается. B-2 пролетел миссии не менее 25 часов , с экипажем 2. Посадка для остановки топлива (но без выключения двигателя), самая длинная Миссия-44 часа . Самая длинная тренировочная миссия была 50 часов . Пилоты интенсивно тренируются, чтобы иметь возможность летать в этих миссиях.
B-52 имеет аналогичную миссию и летал миссии до 35 часов. Несмотря на то, что самолет был одноместным, F-117 выполнял полеты более 18 часов .
Также примечательным является Rutan Voyager, первый самолет, который летает без остановок по всему миру. Для этого экипажу из 2 человек потребовалось 9 дней.
Самолет Solar Impulse в настоящее время находится в разработке и совершил полет 26 часов с 1 пилотом.
Усталость экипажа можно также адресовать с декстроамфетамином, так называемыми «пилюльками go» в пользе воинами.
Ай. Я знаю, что мне не нравится этот комментарий, но он правдив.
Обратите внимание, что мы не можем даже строить мосты, которые остаются «вверх» на неопределенный срок без постоянного обслуживания. И мы еще не освоили техническое обслуживание в воздухе.