С какой силой приземляется 747?

Я не знаю точных чисел для Oleo stroke и так далее, но это то, как вы это вычислите. 747-400 весит 400 тонн на взлете и 296 тонн на посадке, максимум. См. здесь источник этих цифр.

Далее идет посадочная скорость, это ок. 160 узлов = 82 м/ с. Теперь давайте предположим, что пилот недооценил высоту и не вспыхивает, но ударяет самолет с углом подхода 3° В взлетно-посадочную полосу. Он должен пережить это, так что давайте просто продолжим. Это дает вам вертикальную скорость 4.3 m / s, и на 296 тоннах это энергия 2.750 kWs = 0.76 kWh, которому нужно быть рассеянным посадочным устройством. Теперь я делаю предположение, что ход передачи 0,5 м (те, кто знает, пожалуйста, поместите его в комментарии, и я исправлю расчет). У нас есть 0,5 м, чтобы замедлить массу 296 тонн с 4,3 м / с до нуля. Если мы предположим постоянное замедление, сила также будет постоянной, а скорость стока будет линейно уменьшаться.

Средняя скорость стока во время этого процесса составляет 2,15 м / с, поэтому потребуется 0,23 С и ускорение 18,5 м / с.2

${}^2$

$^2$. Сила-это ускорение массы, поэтому сила составляет 5 473 кн или 1,23 миллиона фунтов. Это просто сила инерции, чтобы остановить спуск. В то время как руление к взлетной позиции, самолет будет давить С 400 тоннами = 878 000 фунтов на взлетно-посадочной полосе, так как крылья еще не производят подъемной силы. Это показывает, что даже жесткая посадка не так сильно нагружает шасси — ведь разгон просто стесняется 2 g, действуя на гораздо более легком самолете.

На самом деле шасси 747 расположено в шахматном порядке, поэтому внутренние основные шестерни коснутся земли первыми. Кроме того, я ожидаю, что сила не будет постоянной по всему ходу передачи. Это изменит детали этого приближения, но общая величина не должна отличаться.

Этот ответ содержит более подробную информацию о том, как рассчитать ущерб, который самолет нанесет данной взлетно-посадочной полосе или фартуку.

Теперь о тормозных напряжениях. Длина посадочного поля 747-400 составляет 2175 м, и давайте просто предположим, что пилот забыл использовать реверсоры тяги, аэродинамическое сопротивление было отключено в тот день, и вся тормозная мощность должна была быть обеспечена 16 основными колесами. Предположим также, что пилот использует 1200 м этой длины поля для торможения (я просто делаю это, чтобы добраться до верхнего предела того, какая сила будет действовать на асфальт). Теперь нам нужно замедлиться с 82 м/с до нуля в пределах 1200 м. Линейное замедление означает среднюю скорость 41 м / с, Поэтому весь процесс занимает 29,27 С. Деление скорости на время дает замедление 2,8 м / с.2

${}^2$

$^2$.

Чтобы довести самолет до полной остановки, у нас есть энергия 995 152 kWs = 276.4 kWh, чтобы рассеяться на расстоянии 1200 м. Используя второй закон Ньютона, мы видим, что для этого требуется горизонтальная сила 829 кн = 186 322 фунтов, что переводится в 51,8 КН = 11 645 фунтов на колесо. Это, конечно, больше, чем то, что происходит на самом деле, но чтобы выразить это в пропорции: статическая нагрузка на основное колесо при максимальной посадочной массе составляет 174 кн = 39 150 фунтов (при условии, что 4% массы переносится носовым редуктором). Эта экстремальная (горизонтальная) тормозная сила по-прежнему составляет менее 30% (вертикальной) статической нагрузки, что значительно ниже максимального коэффициента торможения колеса самолета на сухой взлетно-посадочной полосе.

Редактировать:CGCampell правильно заметил, что аварийные процедуры при взлетном весе будут производить самые большие тормозные нагрузки. Теперь я рассчитаю максимально возможные тормозные нагрузки, и для этого мне нужен этот график полинома для коэффициента торможения, который является соотношением между вертикальными и горизонтальными силами перед скольжением шин. Я не знаю источника; я собирал его где-то в прошлом и никогда не находил причин сомневаться в его достоверности.

Незадолго до того, как самолет останавливается, достигается самый высокий коэффициент трения, а затем крыльями создается небольшой подъем, поэтому вертикальные нагрузки на шины-это статический случай. При 96% из 400 тонн, действующих на 16 колес, это 24 тонны = 235,344 N = 52,907 фунтов нисходящей силы на колесо. Так как коэффициент трения равен 1 при низкой скорости, та же нагрузка передается горизонтально от каждого колеса к Земле, почти в пять раз больше, чем я приблизил для посадки выше. Очевидно, что переход к пределам приводит к гораздо более высоким нагрузкам.

---

Формулы, используемые при расчете:

Как рассчитать замедление массы м

$m$

$m$ со скорости v0

$v_0$

$v_0$ Для v1

$v_1$

$v_1$

Энергия не имеет абсолютного значения, мы просто добавляем или вычитаем энергию. Количество изменения энергии ΔE

$∆E$

$∆E$ между самолетами на скорости v0

$v_0$

$v_0$ и на скорости v1

$v_1$

$v_1$ есть:

$$∆E = \frac{m}{2}\cdot (v_0^2 - v_1^2)$$

Единицей энергии является Джоуль, равный Ватт-секунде или Ньютону. Таким Образом, 1 J = 1 Ws = 1 Nm = 1 kg⋅m2s2

$\frac{\text{kg}\cdot {\text{m}}^2}{{\text{s}}^2}$

$\frac{\text{kg}\cdot \text{m}^2}{\text{s}^2}$. Метрические единицы аккуратны, верно?

В физике, энергетике Е

$E$

$E$ равный труд Вт

$W$

$W$, и работа выполняется, когда сила Ф

$F$

$F$ путешествия по расстоянию с

$s$

$s$. Как и тормозная сила, действующая на движущийся самолет:

$$E = W = F_{brake}\cdot s$$

Как мы получаем расстояние развертывания с

$s$

$s$?

Мы используем тот факт, что изменение энергии из-за замедления равно энергии тормоза:

$$\frac{m}{2}\cdot (v_0^2 - v_1^2) = F_{brake}\cdot s \Leftrightarrow s = \frac{m}{2\cdot F_{brake}}\cdot (v_0^2 - v_1^2)$$

Как мы можем найти время t

$t$

$t$ требуется замедлить самолет?

Если сила постоянна, то ускорение A = m F

$a=\frac{m}{F}$

$a = \frac{m}{F}$ это тоже постоянно. Так что скорость со временем v(t)

$v(t)$

$v(t)$ есть:

$$v(t) = v_0 + a\cdot t$$

Мы замедляемся, так что один

$a$

$a$ отрицательное число. Но то же самое работает и для положительного ускорения. Чтобы найти время Δ T = T 1—T 0

$∆t=t_1-t_0$

$∆t = t_1 - t_0$ мы используем тот факт, что v изменяется линейно с течением времени, так что средняя скорость является средним арифметическим между v0

$v_0$

$v_0$ и v1

$v_1$

$v_1$. А время-это просто расстояние, деленное на скорость.:

$$∆t = \frac{2\cdot s}{v_0 + v_1} = \frac{m\cdot s}{F_{brake}\cdot(v_0 + v_1)}\cdot (v_0^2 - v_1^2)$$

С такими формулами всегда хорошо сравнивать единицы с обеих сторон. Да, секунды, так что результат действительно время.

Я просто увидел этот вопрос и хотел добавить свою точку зрения с точки зрения инженера-строителя, который летает для удовольствия в качестве частного пилота.

Я думаю, что вся энергия удара самолета должна рассматриваться как неупругое столкновение между самолетом и бетонной плитой взлетно-посадочной полосы! Предполагая, что мы можем игнорировать демпфирующий эффект посадочных колес!Самолет попадает на взлетно-посадочную полосу и становится единым целым с ней и начинает давить и тащить ее вниз с общей массой самолета и массой бетонной плиты ( часть ее, на которую воздействует удар) и площадью воздействия трапеции измельченного и уплотненного заполнителя подстилающего слоя. В отсутствие структурных данных о свойствах плиты взлетно-посадочной полосы невозможно даже приблизительно оценить, насколько гибкость и динамическая характеристика плиты помогает. Вибрирующий след плиты будет следовать за шасси лежать длинная приливная волна, которая питается от удара шин и убирает от удара удара.Это означает, что длина торможения составляет более 0,5 метра, кинетическая энергия посадки рассеивается на большое количество плитой и ее подструктурой. Таким образом, воздействие мягче.
Что касается тормозных сил, то нежелательный нагрев шин при приземлении имеет побочное преимущество в повышении коэффициента трения и помощи при торможении.

В качестве примечания, пилотирование небольших легких самолетов-это весело и имеет много образовательных преимуществ. Тот факт, что тормоза не автоматические позволяет сжечь их в мокрых взлетно-посадочных полосах немного для лучшего сцепления!