Wenn Sie jemals die Chance bekommen, versuchen Sie einen Windenstart in einem Segelflugzeug. Es ist gelinde gesagt eine interessante Erfahrung. Ich glaube nicht, dass dies von der Öffentlichkeit akzeptiert wird.

Das ist also ein weiterer Grund, warum es die zahlenden Passagiere erschrecken würde.

Ich werde nicht beweisen, dass es nicht möglich ist, aber ich wäre überrascht, dass es so ist. Ich werde die Gründe dafür entwickeln und den physischen Rahmen bereitstellen, mit dem Sie eine Lösung berechnen können, um mit einigem Aufwand eine endgültige Antwort zu erhalten.

Der Fall des Segelflugzeugs kann nicht vergrößert werden zu einem Verkehrsflugzeug

Es funktioniert aus zwei Gründen mit einem Segelflugzeug:

• Die Höhe, die erreicht werden muss, bevor der Segelflugzeug an Höhe gewinnen kann selbst ist begrenzt: 200 m oder so. Zum Vergleich mit den 10 km fliegen die Flugzeuge (wenn Sie die Reiseflughöhe ohne Triebwerke erreichen möchten).

• Ein Segelflugzeug hat einen Lift-to-Drag Verhältnis von 30, 60 für beste Segelflugzeuge, ein B747 hat ein L / D-Verhältnis von 17.

Diese beiden Unterschiede haben enorme ineinandergreifende Konsequenzen:

• Wenn Sie ein Kabel anheben, muss das obere Segment dieses Kabels dem gesamten Gewicht des Kabels sowie dem erzeugten Luftwiderstand und der Kraft, die das Kabel in der richtigen Reihenfolge übertragen muss, standhalten das Flugzeug vorwärts zu bewegen. Jeder Newton oder kg, der dem Draht hinzugefügt wird, erhöht den erforderlichen Abschnitt, daher das Gewicht, daher den Abschnitt usw.

• Wenn das L / D-Verhältnis niedriger ist, wird das Flugzeug dies tun Erzeugen Sie mehr Luftwiderstand, wenn dadurch ein Auftrieb zum Anheben des Kabels erzeugt wird. Daher muss die von der Winde erzeugte Kraft größer sein, um das Flugzeug vorwärts zu bewegen. Daher muss der Abschnitt des Kabels größer sein, daher wird das erste Problem verschärft.

Die Kabelkurve wird angezeigt Da eine Oberleitung ist, sollten tatsächliche Berechnungen eines Ingenieurs beweisen, dass die Lösung mit dem Material, das wir heute haben, nicht möglich ist (einschließlich eines guten Kandidaten, Dyneema, der von Schleppern verwendet wird).

Kite-Analogie

Interessierte können auch das Java-Applet Kite Modeler von Nasa ausprobieren, da sich das Flugzeug in dieser Konfiguration befindet Meistens ein Drachen:

^{Quelle sup>}

Zusätzliche zu lösende Probleme :

• Wie verwalte ich einen sicheren Korridor mit einer Länge von etwa zehn Kilometern?
• Wie setze ich die Winde für den nächsten Start zurück?
• Auswirkung des Windes auf das Kabel und entsprechende Stöße im Flugzeug.
• Effekt der Kabelelastizität auf das Flugzeug.
• So setzen Sie den Betrieb fort, wenn sich statische Elektrizität in der Luft ansammelt und Sie das System nicht transformieren möchten in einen Blitzableiter?

Sicher, es gibt viele Hürden zu überwinden.

Viel. Ich habe es schon einmal gesagt, Engineering behebt Probleme, schafft keine.

Aber alle Hürden spielen wirklich keine Rolle. Segelflugzeuge benutzen keine Winden wegen der begrenzten Landebahn, sie benutzen sie, weil sie keine Triebwerke haben, daher hört der Vergleich dort auf.

Und daher gibt es kein Problem mit Verkehrsflugzeugen (Jets und Turboprops). Sie haben viel Strom und fahren bereits auf kurzen Landebahnen.

Lärm

Eine Stadt in unmittelbarer Nähe eines kleinen Flughafens wird nicht glücklich sein, wenn Ein erstaunlich schweres Kabel wird vom gestarteten Flugzeug gelöst und fällt darauf. Wenn es einen Bereich für den Abwurf gibt, gibt es sicherlich einen Bereich für eine längere Landebahn und einen Bereich für eine niedrigere Steigleistungseinstellung.

(Ich habe gezögert, diese Antwort zu schreiben, weil ich keine offiziellen Quellen finden konnte, aber am Ende habe ich mich dazu entschlossen; die Quelle ist, dass ich viele Jahre lang Segelflugzeuge geflogen, instruiert und mich um deren Wartung gekümmert habe )

In den anderen Antworten wird die Belastung der Flugzeugzelle nicht erwähnt. Ein Segelflugzeug, das regelmäßig gewickelt wird, hat eine verkürzte Lebensdauer. Wie ich oben sagte, habe ich keine konkreten Quellen, aber ich erinnere mich, dass ich an der Verlängerung des Lebensendes eines Blanik beteiligt war und feststellte, wie viele Stunden erlaubt waren; Der Hersteller betrachtete regelmäßige Windenstarts auf dem gleichen Niveau wie reguläre Kunstflüge (dh als etwas, das die Lebensdauer der Flugzeugzelle erheblich verkürzte).

Zusätzlich zu den anderen hervorragenden Antworten zwei weitere Streiks gegen den Kabelstart in der kommerziellen Luftfahrtindustrie:

1. Benötigen Sie Kontrolle und Strom für Notfälle
2. Zusätzlicher Fehlerpunkt und Verlust der Landebahn
3. Schäden an der Landebahn
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Erstens hat ein Flugzeug beim Start immer die volle Leistung, unabhängig davon, ob das Kabel gestartet wurde oder nicht. Dies dient dazu, den größtmöglichen Sicherheitsspielraum für den Fall eines Problems zu bieten.

Zweitens fügt ein Kabelstartmechanismus einen zusätzlichen Fehlerpunkt hinzu. Wir könnten nicht nur aufgrund eines Problems mit dem Kabelstartmechanismus nicht starten können, sondern auch verhindern, dass diese Landebahn je nach Problem zum Starten oder Landen verwendet wird.

Schließlich das Kabel und seine Anbaugeräte müssen unbedingt schwer sein, da sie auf den Boden schlagen oder auf eine Platte, die solche Stöße beim Lösen absorbieren soll. Es sind jedoch nicht alle Versionen ideal, und wenn das Kabel oder sein Anschluss auf die Landebahn trifft, wird es kompromittiert, wodurch möglicherweise der gesamte Verkehr auf dieser Landebahn für viele Stunden gestoppt wird.

All diese Dinge können erledigt werden, sind es aber zusätzliche Faktoren, die eine Fluggesellschaft und einen Flughafen daran hindern würden, ein solches System einzuführen.

Es gibt jedoch einen zusätzlichen positiven Ausgleich:

Der Start verbraucht eine erhebliche Menge Kraftstoff. Wenn der Start über eine Bodenstromquelle mit Strom versorgt werden kann, insbesondere wenn Strom billig ist, können Sie möglicherweise Treibstoff und die damit verbundenen Kosten für jeden Flug ausgleichen, was zu erheblichen Einsparungen gegenüber Industrieflügen führen kann.

Dies würde auch die Kohlenstoffemissionen reduzieren (oder zumindest verlagern).

Als Segelflugzeugpilot, der hauptsächlich Windenstart einsetzt, und auch als professioneller Ingenieur kann ich beide Seiten des Problems sehen.

Sie können die Startprobleme lösen, indem Sie Ingenieure und Geld auf das Problem werfen, aber es gibt Ein eklatantes Problem, das anscheinend nicht behandelt wurde: Kabelbrüche.

Trotz überentwickelter Kabel und Verbindungen treten Kabelbrüche auf. Ich hatte ein paar und sie können Momente sein, in denen sich der Schließmuskel zusammenzieht, aber wir trainiere für sie und wir überleben. Wir überleben sie hauptsächlich, weil wir Segelflugzeuge fliegen, Flugzeuge, die speziell für den Flug ohne Strom entwickelt wurden.

Eine Pause auf niedrigem Niveau und ich lande gerade hinter der Winde. Dies würde eine massiv lange Landebahn mit der Winde auf halbem Weg erfordern, eine Pause auf mittlerem Niveau und ich drehe mich um und lande leicht über das Feld Mein Flugplatz ist sehr breit, aber ein kommerzieller Flughafen hat ziemlich enge Landebahnen. Ein höheres Level brechen und machen eine schnelle Runde des Feldes und landen normal. Ein Verkehrsflugzeug ist kein Segelflugzeug und so ist das Land vor uns möglich, aber die Rennstrecke und das Land wären normalerweise aufgrund der Gleiteigenschaften eines Verkehrsflugzeugs nicht möglich. Eine Querlandung würde eine quadratische Landebahn erfordern, die enorm teuer ist.

... und dann haben Sie das Problem nach einer erfolgreichen Kabelfreigabe von mehreren Tonnen Kabel, die auf den Boden fallen. Beim Gleiten geschieht dies mittels eines Fallschirms unter Spannung von der Winde. Im Falle eines Windenausfalls bei der Kabelfreigabe muss rund um die Winde ein freier Bereich mit dem gleichen Durchmesser wie die Freigabehöhe vorhanden sein, falls das Kabel auf etwas oder jemanden fällt. Im Gegensatz zum Gleiten ist dieses Kabel sehr, sehr schwer.

Kabel sind schwer, machen wir Railguns

Im Wesentlichen sind Segelflugzeuge leicht und müssen nur auf eine bescheidene Höhe gezogen werden, ein Verkehrsflugzeug ist riesig und man kann nur hoffen, einen Bruchteil der Start-Energie zu sparen. Das Flugzeug konnte nur verkleinert werden, wenn es nur an solchen Orten startete. Und das Kabel zum Ziehen eines Verkehrsflugzeugs wäre unglaublich schwer, und Sie könnten nur etwa 3 km (die Länge der Landebahn) verwenden, es sei denn, Sie glauben, Flughäfen haben immer Platz außerhalb der Landebahnen.

Eine Railgun würde aber mehr Spaß machen.

Wie schnell können wir in 3 km fahren?

Stellen Sie sich vor, wir beschleunigen mit 3 g (die Gesamtkraft auf die Passagiere beträgt dann 1,4 g) für 3 km (angemessene internationale Landebahn). v ^ 2 = u ^ 2 + 2as -> final v = 240 m / s oder 540 mph, was ziemlich nahe an der Reisegeschwindigkeit liegt. Wir brauchen dafür nicht einmal eine 3 km lange Landebahn, oder wir könnten sanfter beschleunigen.

Es gibt ein Problem - wir sind immer noch am Boden. Das Beste ist also, das Flugzeug auf eine Startgeschwindigkeit (v2) zu bringen und den Rest des Starts wie gewohnt ablaufen zu lassen.

Wenn das so klug ist, warum wird es dann nicht gemacht?

Es befindet sich in der Entwicklung. Das EM Assisted Launch System für die US Navy als Ersatz für den Katapultstart von Flugzeugträgern.

Aber, wie diese Antwort erklärt, der Anteil eines Verkehrsflugzeugs Die zum Abheben verwendete Energie macht nur einen kleinen Teil der insgesamt verbrauchten Energie aus, sodass Sie wahrscheinlich durch die Implementierung einer solchen Funktion die Vorteile eines zusätzlichen Gewichts verlieren.

Ein ziemlich offensichtlicher Punkt, der in den anderen Antworten übersehen worden zu sein scheint: Wie schnell können Sie die Winde fahren? Auf einem geschäftigen Flughafen fliegen möglicherweise alle paar Minuten Flugzeuge ab. Um in Reiseflughöhe zu gelangen, muss Ihre Winde ein beträchtliches Stück Kabel aufwickeln. Dies muss dann zu Boden fallen, nachdem das Flugzeug es freigegeben hat, was bestenfalls ein oder zwei Minuten dauert, mehr, wenn es einen Fallschirm hat. Dann muss eine Bodenmannschaft das Ende des Kabels greifen, es zum Abflussende der Landebahn zurückspulen (für die ein Fahrzeug erforderlich ist) und es am nächsten Flugzeug befestigen. Angenommen, Sie können all das in wirklich optimistischen 10 Minuten erledigen: Das bedeutet, dass Sie die maximale Abflugkapazität Ihres Flughafens auf 20% gesenkt haben.

Dann haben Sie die Kosten für diese gesamte Infrastruktur und müssen sie duplizieren es so, dass Sie in beide Richtungen abheben können. Und das geht nicht einmal darauf ein, was Sie tun könnten, um Landebahnen zu kreuzen (oder sogar parallele), oder wie sich die Kabel auf den Landeverkehr auswirken könnten ...

Ich glaube, es ist eine gute Idee und dass es irgendwann passieren wird, aber nicht so bald. Mit den Flugzeugen, die wir jetzt haben, lohnt es sich einfach nicht wirtschaftlich. Wir sagen, dass es sehr teuer ist, zusätzlichen Treibstoff in ein Flugzeug zu bringen. Es ist teuer, denn wenn Sie zusätzlichen Kraftstoff mitbringen, um Ihre Reichweite zu vergrößern, müssen Sie ihn in die Luft bringen und dann den ganzen Weg tragen, bis Sie ihn benötigen. Es ist nicht der Preis des Kraftstoffs, der teuer ist, er muss ihn tragen, bis Sie ihn brauchen, der teuer ist. Der Treibstoff zum Starten und Klettern wird sofort verbraucht, ist also überhaupt nicht teuer. Die Stromrechnung für die Winde würde wahrscheinlich fast so viel kosten wie der Kraftstoff, den Sie sparen.

Das System scheint jedoch durchaus machbar zu sein. Wenn es im kleinen Maßstab funktioniert, für Kampfjets und Segelflugzeuge, warum sollte es dann nicht im größeren Maßstab funktionieren? Ich glaube, dass sich der Flugverkehr in den nächsten Jahrzehnten langsam in Richtung elektrisch angetriebener Flugzeuge bewegen wird. Für Elektroflugzeuge wäre ein bodengestützter Start viel vorteilhafter oder sogar unerlässlich. Eine Winde könnte das Flugzeug über die Wolken bringen und dort mit Solarenergie zum Ziel fliegen. Wenn es selbst dorthin gelangen müsste, würde es riesige Akkus benötigen.