С какой силой приземляется 747?

Вопросы / ответыС какой силой приземляется 747?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 10 месяцев назад

Мне уже говорили, что взлетно-посадочные полосы для больших коммерческих самолетов должны быть построены так, чтобы выдерживать большое количество силы. Но мне интересно, сколько именно? Когда 747 приземляется, сколько силы передается от колес к асфальту? И, кроме того, сколько силы передается на взлетно-посадочную полосу, когда план тормозит сразу после приземления?

призовое очко:

  • Сколько веса шестерня + колеса поглощают и рассеивают?
  • Я уверен, что есть диапазон от «смазочной» посадки с легким торможением до любого самого высокого уровня, на который рассчитана основная передача, было бы неплохо знать как крайности, так и среднее значение.
flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

Вот интересный документ о силах на шасси 747, но обратите внимание, что многие источники, приведенные в нем, имеют сломанные ссылки, поэтому я не добавил в качестве ответа. freewebs.com/josfrijmann/files/pro/…

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

Кроме того, я думаю, что одна стойка должна иметь возможность принимать вес / удар со всего самолета, так как это может быть только стойка, чтобы ударить первым, поэтому взлетно-посадочная полоса, в свою очередь, должна иметь возможность принимать влияние одной стойки.

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

Да, аттестации требуют одиночной посадки распорки (в случае перекрестных ветров, etc).

2 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

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

. 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

.

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.коэффициент трения шины

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

со скорости v0

v0

Для v1

v1

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

E

между самолетами на скорости v0

v0

и на скорости v1

v1

есть:

Δ E = m 2 ( v 2 0v 2 1)

E=m2(v02v12)

Единицей энергии является Джоуль, равный Ватт-секунде или Ньютону. Таким Образом, 1 J = 1 Ws = 1 Nm = 1 kgm2s2

kgm2s2

. Метрические единицы аккуратны, верно?

В физике, энергетике Е

E

равный труд Вт

W

, и работа выполняется, когда сила Ф

F

путешествия по расстоянию с

s

. Как и тормозная сила, действующая на движущийся самолет:

E = W = F b r A k e s

E=W=Fbrakes

Как мы получаем расстояние развертывания с

s

?

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

m 2 (v 2 0 v 2 1 ) = F b r A k e s S = m 2 F b r A k E ( v 2 0v 2 1)

m2(v02v12)=Fbrakess=m2Fbrake(v02v12)

Как мы можем найти время t

t

требуется замедлить самолет?

Если сила постоянна, то ускорение A = m F

a=mF

это тоже постоянно. Так что скорость со временем v(t)

v(t)

есть:

v (t ) = v 0 + a t

v(t)=v0+at

Мы замедляемся, так что один

a

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

t=t1t0

мы используем тот факт, что v изменяется линейно с течением времени, так что средняя скорость является средним арифметическим между v0

v0

и v1

v1

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

Δ T = 2 s v 0 + v 1 = m s F b r A k E (v 0 + v 1) (v 2 0v 2 1)

t=2sv0+v1=msFbrake(v0+v1)(v02v12)

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

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

Разве вы не используете взлетный вес, так как аварийная ситуация может потребовать возврата в поле при максимальном взлетном весе (меньше топлива, используемого взамен).

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

@CGCampbell на самолете, о котором идет речь, вы бы сбросить топливо, чтобы добраться до надлежащего веса посадки…

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

Я знаю, что этот вопрос 747, а видео здесь 757, но» ThomsonFly 757 bird strike & flames захвачен на видео», youtu.be/9KhZwsYtNDE этот самолет возвращается в аэропорт с полной загрузкой.

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

@CGCampbell Ах, хороший момент, я продолжаю забывать, что иногда процедуры должны быть отложены перед лицом чрезвычайной ситуации. Извинения. Исходный вопрос должен был быть о диапазонах нормальной работы, хотя, я, вероятно, должен был только начать с этого.

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

@CGCampbell: хорошее замечание! Прерванный взлет должен создавать наибольшие тормозные силы. Большая нагрузка на колеса означает большую мощность торможения. Я мог бы также использовать фактические коэффициенты трения для резины и бетона, чтобы получить максимальную возможную нагрузку. Я буду редактировать пост соответственно.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

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!

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

Почему ты пренебрегаешь влиянием посадочных колес? Особенно для 747, который имеет большой ход подвески. Действительно, более логичным выбором было бы пренебречь свойствами взлетно-посадочной полосы и предположить, что это жесткое тело (даже при условии жесткой подвески деформация шины на величину больше, чем деформация взлетно-посадочной полосы)

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

Я имел в виду игнорирование только пневматического отклонения шин, а не шасси! Я сказал, что удар будет еще сильнее. Если вы хотите быть немного более осторожным, вы должны учитывать тот факт, что крылья разработаны, чтобы быть очень гибкими, и при жесткой посадке они изгибаются и мягко отклоняются, нарушая удар. На самом деле весь фюзеляж и оперение рассчитаны на изгиб в продольном направлении, как у дельфина. Настолько, что пассажиры сзади жалуются на вибрацию. Анализ посадки должен учитывать динамическое взаимодействие равнины, подъемника воздуха и взлетно-посадочной полосы, учитывая даже резонансы гармоник.

flyman Админ. ответил 10 месяцев назад

Тем не менее-как вы думаете, смещение асфальта будет значительным по сравнению с ходом 0,5 м? Полностью игнорируя асфальт, любой расчет силы взлетно-посадочной полосы будет отключен на ~10%. Конечно, стрессы могут быть намного больше, чем вы ожидаете, основываясь на силах, но это не то, что задает вопрос.