Frage:
Warum werden Winden nicht zum Abschleppen von Verkehrsflugzeugen verwendet?
Ruud3.1415
2018-01-14 19:40:12 UTC
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In diesem Video wird ein Segelflugzeug von einer Winde am Boden wie folgt hochgezogen:

enter image description here
( Quelle)

Ich würde sagen, Sie könnten dieselben Prinzipien bei größeren Flugzeugen anwenden, möglicherweise sogar unter Verwendung nachhaltiger Energiequellen.

Das Flugzeug würde seine Triebwerke überhaupt nicht verwenden, um in die Reisefluglage zu gelangen (im Gegensatz zu einem in einem früheren Beitrag vorgeschlagenen Katapult), sodass dieser Teil des Fluges "kostenlos" wäre Umschlagberechnung mit einem Wirkungsgrad von 5% benötigt man 17000 Liter Kerosin, um eine 747 auf 10 km zu heben (was mit diesem Papier übereinstimmt).

Dies würde jedoch mindestens kosten (unten berechnet) 25 km Schleppleine (n). Wenn wir eine UHMWPE -Faser verwenden, kann ein Kabel mit 400 g / m und 1,2 cm Radius das Zweifache der maximalen Schubleistung von 400 kN eines typischen Verkehrsflugzeugs unterstützen.

Sicher, es gibt viele von Hürden zu überwinden, aber da einige Flughäfen in Städten aufgrund von Lärmproblemen nicht expandieren können, scheint dies eine Lösung zu sein.

Logistisch gesehen scheint dies eine große zusätzliche Herausforderung für die Besatzung vor Ort zu sein, aber wäre dies möglich?

Kommentare sind nicht für eine ausführliche Diskussion gedacht. Diese Konversation wurde [in den Chat verschoben] (http://chat.stackexchange.com/rooms/71781/discussion-on-question-by-ruud3-1415-why-are-winches-not-used-for-towing- kommerziell).
Sie haben meistens Ihre eigene Frage in Ihrem Kopfgeldpost beantwortet: "Ich bin immer noch nicht davon überzeugt, dass dies unmöglich ist, obwohl dies für weniger dicht besiedelte Gebiete nicht nützlich ist. Dies könnte für dicht besiedelte Länder nützlich sein." :: Es ist nicht unmöglich. Alles kann getan werden, wenn jemand den Willen hat. Schwere Flugzeuge mit Kabelstart sind jedoch unabhängig von der Bevölkerung nur sehr wenig nützlich. Warum könnte es Ihrer Meinung nach in dicht besiedelten Gebieten nützlich sein?
"Ich bin immer noch nicht davon überzeugt, dass dies unmöglich ist." Dann ist es eine technische Frage. * Wie dick von einem Stahlkabel müssten wir eine 747 auf Reiseflughöhe schleudern? * Nach einer der Antworten (nicht zitiert! @mins) ist es: * zu groß *.
Wir haben in den Kommentaren berechnet, dass dies mit einem UHMWPE-Draht möglich ist. Bei einem Sicherheitsverhältnis von Faktor 2 müsste der Draht einen Radius von 1,2 cm und 400 g / m haben
Ich glaube, das muss gegen den Wind gemacht werden. Wenn dies der Fall ist, ist es der Wind, der das Segelflugzeug anhebt, und das Kabel verankert es nur. Bei den meisten Flugzeugen ist der Wind einfach nicht schnell genug, um ihn anzuheben.
Ich muss sagen, \ * boggle \ * bei der Prämie. Eine der Antworten sind drei Bildschirme meines Browsers. ein anderer ist vier. Beide posteten lange vor dem Kopfgeld. Wie viele Details möchten Sie?
"* Das Flugzeug würde seine Triebwerke überhaupt nicht benutzen, um in die Reisefluglage zu gelangen *". Und dann, 10 km weiter, würde der Pilot mit den Kontrollen beginnen und die Motoren starten, und sie würden jedes Mal perfekt funktionieren. Es gibt einen sehr guten Grund, warum Flugzeuge ihre Triebwerke einige Minuten * vor * dem Start laufen lassen.
Neun antworten:
#1
+25
ghellquist
2018-01-15 03:09:11 UTC
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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 habe es nicht selbst ausprobiert ... aber sicherlich würde es sich in einem Segelflugzeug aufgrund der geringeren Masse viel rauer anfühlen als in einem Düsenflugzeug?
@leftaroundabout Aber sicherlich würde es sich in einem Jet aufgrund der erforderlichen höheren Beschleunigung viel rauer anfühlen als in einem Segelflugzeug. Jet hat eine viel höhere gewünschte Geschwindigkeit und Sie haben eine begrenzte Entfernung, so dass Sie viel mehr "g" benötigen. Masse erscheint nicht einmal in dieser Gleichung.
+1 Es sieht für mich ziemlich beängstigend aus.
@kubanczyk das ist nicht der Punkt. Ein Segelflugzeug kann so schnell beschleunigen (und insbesondere so gründlich, was sich vermutlich auf einen ziemlich plötzlichen „Tritt in den Rücken“ am Anfang bezieht), weil es so leicht ist. Das ist natürlich gut, denn es ermöglicht einen sehr schnellen Start und damit viel Höhe ohne zu langes Seil. Für einen vollgetankten Jet wäre so viel Beschleunigung einfach nicht realisierbar, man müsste mit weniger g über einen längeren Weg auskommen. Andererseits würde dies die Seillänge völlig unpraktisch machen, was wirklich der Hauptgrund ist, warum dies nicht getan wird.
Ich würde sagen, Sie brauchen ungefähr die gleiche Beschleunigung wie jetzt. Mehr ist besser (im Rahmen der Vernunft) aufgrund der höheren Höhe, die Sie mit einem Segelflugzeug erreichen können, und weil Sie möchten, dass das Segelflugzeug so schnell wie möglich fliegt und steuerbar ist.
Noch interessanter für die breite Öffentlichkeit wäre die Wiederherstellungsmaßnahme im Falle eines Seilbruchs, insbesondere wenn man bedenkt, dass ein Segelflugzeug dieses schrecklich negative g nur einige Sekunden lang aushalten muss, bevor es eine angemessene Wiederherstellungshaltung erreicht.
Warum? Diese Antwort erklärt nichts wirklich, außer zu bemerken, dass es eine interessante Erfahrung ist. Warum sollte es jemanden erschrecken? Ist es nicht auch eine interessante Erfahrung, in einem Metallrohr mit an Flügeln befestigten Motoren zu sitzen und in der Hoffnung, dass das Flugzeug abhebt, in Richtung Gras oder Wasser zu beschleunigen?
Was ist die Antwort hier auf "Wäre das möglich?" Was genau passiert, wenn ich versuche, den Start in einem Segelflugzeug mit einem Motor zu starten, der das erforderliche Drehmoment liefert, und einem Kabel, das diesem standhält? Ich vermute, es geht ... hoch.
#2
+23
mins
2018-01-14 22:15:58 UTC
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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.

p> Beschreibung des Problems

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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:

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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?
"Das L / D-Verhältnis von 17 kann nicht effizienter als 1 km steigen, während es sich um 17 km vorwärts bewegt." Dieses Verhältnis sagt nichts über die Steiggeschwindigkeit aus. Schauen Sie sich die 15% an, die [hier] (https://contentzone.eurocontrol.int/aircraftperformance/details.aspx?ICAO=A320&ICAOFilter=a320) derzeit verwendet werden und weit über 1 km / 17 km liegen
Statik ist kein Problem: Stellen Sie einfach sicher, dass das gesamte Flugzeug-Kabel-Winden-System elektrisch verbunden und geerdet ist und sich die Statik so schnell auflöst, wie sie sich aufbaut.
Die Höhe, die Sie auf diese Weise erreichen können, ist kaum begrenzt. Meine persönliche Bestzeit liegt bei etwas mehr als 700 m (auf einem relativ langen Feld mit starkem Gegenwind). Ich kaufe auch nicht Ihr Argument, dass die Steiggeschwindigkeit durch das L / D-Verhältnis begrenzt ist. Ein Plan kann viel steiler als sein L / D-Verhältnis klettern: Ein Segelflugzeug (L / D> 30) kann je nach Wind und Bedienerfähigkeiten des Piloten und des Windenbedieners auf etwa 1/3 bis 1/2 der Landebahnlänge klettern.
Gute Mathematik, aber falsche Eingabedaten. L / D ist für Ebene als geschlossenes System und verbraucht gespeicherte potentielle Energie, um Widerstandsverluste auszugleichen. Winde fügt dem System Energie hinzu. Für ein Segelflugzeug - alles.
Ich sehe nicht, wie sich das L / D von 17 für eine Reiseflughöhe von 10 km horizontal auf 170 km umwandelt. Für ein höheres L / D (z. B. 30 für ein Segelflugzeug) würde dies bedeuten, dass mehr horizontaler Abstand erforderlich ist? Was wäre, wenn wir ein äußerst effizientes Flugzeug mit einem L / D von 10 000 hätten? Würde ein Meter durch Kabelschleppen steigen, als 10 km horizontale Entfernung erfordern würde? Das macht keinen Sinn. Ich würde erwarten, dass es steiler wird
@DeltaLima: Sie haben Recht, dieser Koeffizient wird nicht richtig verwendet. Lassen Sie mich das überdenken, aber das ändert sowieso nichts am Gesamtergebnis.
@mins Ich stimme zu, dass es das Ergebnis nicht ändert. Vergessen Sie auch nicht, die Geschwindigkeit des Flugzeugs zu berücksichtigen. Bei einem Segelflugstart sind die Geschwindigkeiten niedrig, aber ein Passagierjet würde ungefähr 150 Knoten erfordern. Das Kabel steht fast senkrecht zur Flugbahn (z. B. 30 Grad ab), was bedeutet, dass sich das Kabel mit 150 * cos (30) = 130 Knoten seitwärts durch die Luft bewegt. Dies wird allein das Kabel erheblich belasten.
@DeltaLima: Richtig, außerdem ist das Flugzeug möglicherweise nicht in der Lage, der erforderlichen Flügellast standzuhalten, da das Flugzeug für einen Großteil des Aufstiegs mit einem großen Anstellwinkel "fliegen" (oder tatsächlich ziehen) würde, um die Kabelspannung.
@mins Mein Bauch sagt mir, dass bei einem Anstellwinkel von fast 90 Grad und einem Windenzug gegen Unendlichkeit der Aufstiegsweg sich vertikal nähern sollte (bei einer Fluggeschwindigkeit gegen Unendlichkeit). IMHO ist die einzige Grenze für die Verkürzung der Landebahn die Materialfestigkeit. Meine begrenzte Erfahrung mit Drachen zeigt, dass die Kräfte auf das Kabel (und die Flügel) enorm sind, da es möglicherweise eine Kraft ausübt, die mindestens so groß ist wie der maximale Auftrieb, wenn es über die Winde läuft. OFC wäre der Trick, es vor diesem Moment freizugeben, aber wenn Sie die meiste Energie in das Flugzeug pumpen möchten, müssen Sie so lange wie möglich ziehen.
@Agent_L: Um die Situation in eine vernünftige Perspektive zu rücken, klettern Segelflugzeuge normalerweise mit * um * 1: 1. Obwohl es jetzt im Wettbewerb verboten ist, war es früher ziemlich üblich, dass funkgesteuerte Segelflugzeuge das machten, was man "Kiten" nannte. Sie würden die Winde benutzen, um so hoch wie möglich zu starten. Bei Gegenwind würden sie den Schirm auf der Winde halten und das Kabel so weit wie möglich wieder herausziehen lassen. Starten Sie dann die Winde neu, um höher zu klettern (und möglicherweise zu wiederholen). Machen Sie am Ende einen kleinen Tauchgang, um noch mehr Energie zu gewinnen, mit der Sie nach dem Loslassen noch höher klettern können.
"Diese Lösung ist mit dem Material, das wir heute haben, nicht möglich." Da ist es, die Antwort auf * können wir das bauen *. Dieses Zitat sollte fett oder als Überschrift für das Ganze oder zumindest als riesiges großes NEIN stehen. * Warum werden Winden nicht zum Abschleppen von Verkehrsflugzeugen verwendet? * Weil wir das nicht auf die erforderliche Größe skalieren können.
Wissenschaftler erwarten, dass das (Seil-) Material für den Bau eines Aufzugs in den Weltraum bald verfügbar sein wird. Das sind 35000 km geradeaus. Wenn das bald möglich sein sollte, können wir sicher ein kleines Flugzeug mit einer Winde 10 km hochziehen.
Ich habe einen Online-Fahrleitungsrechner kurz überprüft, aber es scheint, dass dies kein großes Problem sein sollte. Ich nahm einen Kabelzug von 500 kN, eine Winde zum ebenen Bodenabstand von 25 km und ein Seilgewicht von 1,5 kg / m an (Dyneema SK75). https://www.spaceagecontrol.com/calccabm.htm?F=500000&a=50000&q=1.5&g=9.81&Submit+Button=Calculate
@rickboender: Wenn Sie das Konzept des Weltraumaufzugs verstehen, dann wissen Sie sicherlich, dass das Prinzip zum Festziehen des "Seils" nicht auf einem begrenzten Auftrieb beruht, sondern auf einer quasi unbegrenzten Kraft aus der Erdzentrifugalbeschleunigung.
@rickboender, danke! Die Oberleitung scheint in der Tat kein Problem zu sein. Nicht für die 50 km lange Linie mit 1,5 kg / m und schon gar nicht für die 25 km lange 400 g / m Linie, die ich angenommen hatte. Minuten, ich glaube nicht, dass dies der Punkt war. Als Physiker würde ich argumentieren, dass die Bruchlänge des "Seil" -Materials in einem Weltraumaufzug eine der Herausforderungen des Bürgermeisters ist. Der Punkt, den Rickboender anstrebt, ist, dass in Bezug auf den Weltraumaufzug dieses Problem (dem ich zustimmen könnte, dass es nicht trivial ist) über Nacht mit aktuellen Materialien und Methoden gelöst werden könnte.
@Ruud3.1415: "* 50 km Linie von 1,5 kg / m *". Vielleicht ist es möglich, aber erinnern wir uns noch an ein dynamisches Bergsteigerseil, das nur 80 kg mit dem Sicherheitsabstand für die Beschleunigung im Fall eines Sturzes (das Flugzeug wird dies auch aufgrund von instabilem Wind / Spannung benötigen) trägt und bereits 60 g / m wiegt. Nach diesen Standards und mit demselben Material sind 1,5 kg / m für 2 Tonnen sicher. Der Vergleich hört hier auf, aber wir müssen uns mit den Details wie den Sicherheitsberechnungen einschließlich des erforderlichen Elastizitätsbereichs befassen, um zu verstehen, wo sich die Waage befindet. Ich würde mich freuen, Rick Lösung mit Zahlen zu sehen.
@mins, Schauen wir uns die Zahlen hier an (versuchen Sie niemals, in ein Dyneema-Seil zu fallen, Sie werden sich den Rücken brechen). Die [spezifische Stärke von UHMWPE] (https://en.wikipedia.org/wiki/Specific_strength) beträgt 2514 kN m / kg, sodass 1,5 kg / m das 7,5-fache des für maximalen Schub erforderlichen Wertes bedeuten würden. Dyneema oder UHMWPE ist eines der steifsten Materialien der NICHT-Dynamik. Ich verstehe nicht, warum Sie ein dynamisches Seil benötigen würden.
Gehen wir in den [Chat] Raum, um die Diskussion fortzusetzen. ([Dieser] (https://chat.stackexchange.com/rooms/71781/discussion-on-question-by-ruud3-1415-why-are-winches-not-used-for-towing-commerc))
#3
+16
ymb1
2018-01-14 19:58:32 UTC
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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.

definitiv eine der Hürden, aber ich würde sagen machbar. Ich komme zu 5 kg / m weichem Textil mit 8000 kN maximalem Schub eines Verkehrsflugzeugs und 14 g / m für meine fertige 22 kN Kletterschlinge. Mit Fallschirmen und solchen Dingen würde ich sagen, dass das vernünftig ist
Guter Punkt ymb! Unter der Annahme, dass wir eine Reiseflughöhe von 9 km erreichen möchten, benötigen wir ein 153 km langes Kabel und einen so langen Weg, um es zu starten, wenn man bedenkt, dass eine 747 beim Start 180 MPH erreicht und eine Steiggeschwindigkeit von 1000 / ft Minuten beträgt, um 30 km zu erreichen Füße. Also geht die Regierung raus und nutzt die bevorstehende Domain, um Eigentum von Menschen zu kaufen. Sie haben eine Suchmannschaft in Bereitschaft, um durch die Landschaft zu rennen, um herauszufinden, wo das Kabel landet, und es von Bäumen und dergleichen abzuwickeln. Oder vielleicht sollte es in der Region zu einer massiven Entwaldung kommen, um das Herunterfallen des Kabels auszugleichen. Dies allein ist nicht realistisch.
Windenschlepp wird nicht ausschließlich wegen kurzer Landebahnen verwendet, sondern auch, weil es viel billiger als Aero-Schlepptau ist (und die Startfrequenz kann auch sehr hoch sein).
@yankeekilo: Es wäre interessant zu wissen, wie hoch das Verhältnis von Winde zu Aero Tow in der Praxis ist. Ich habe noch nie einen gesehen, aber meine Erfahrung mit dem Segelflugzeug beschränkt sich auf meine Region.
@jamesqf Nur eine Anekdote, und ich habe keine harten Zahlen zur Hand, aber ich weiß, dass der Club an meinem lokalen Flughafen sowohl Winde als auch Aero schleppt, um Segelflugzeuge zu starten.
"Ich habe es schon einmal gesagt, Engineering behebt Probleme, schafft keine." Als Ingenieur hahahahahaha!
@Ruud3.1415 Sie müssten ein leistungsfähigeres Kabel verwenden. Während Kletterschlingen für 22 kN ausgelegt sind, müssen Sie sie normalerweise nach ein paar brutalen Stürzen ersetzen, weil Sie ihnen Ihr Leben nicht mehr anvertrauen möchten. Ein solches Kabel würde jeden Tag ein Leben lang Missbrauch von Klettergurten erfahren.
@jamesqf Das Verhältnis ist je nach Flugplatz und Verein in Deutschland sehr heterogen. In unserem Club besteht das Training zu 90% aus Winde und zu 70% nach dem Training. Einige Clubs haben nur Aerotow, während andere nur eine Winde haben. Die meisten ernsthaften Überlandflüge beginnen mit Aerotow oder Selbststart, die meisten Wettbewerbe bieten nur Aerotow oder Selbststart an. Erfahrungsgemäß ist die Winde in Deutschland weitaus häufiger als in der Schweiz, Frankreich, Österreich und Spanien.
#4
+9
Martin Argerami
2018-01-15 23:39:06 UTC
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(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).

* weil du das Flugzeug kaputt machst * +1
#5
+7
Adam Davis
2018-01-15 20:32:48 UTC
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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
  4. ol>

    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).

"Ein Flugzeug hat beim Start immer die volle Leistung, unabhängig davon, ob das Kabel gestartet wurde oder nicht" - Nicht ganz genau, insbesondere bei Verkehrsflugzeugen. Starts werden aus verschiedenen Gründen häufig mit weniger als der vollen Leistung durchgeführt.
#6
+3
AndyW
2018-01-29 16:17:25 UTC
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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.

Irgendeine Idee, wie viel Zeit es dauern würde, die Motoren als Backup-Strategie hochzufahren?
Über den fallenden Draht, wenn er brechen würde, berechnete ich, dass die Endgeschwindigkeit des oben erwähnten Drahtes mit einem Radius von 1,2 cm und 400 g / m (2x Stärke von Vollschubmotoren) etwa 86 km / h oder 53 mph betragen würde. Ich denke, wenn Sie davon getroffen werden, wird dies wahrscheinlich niemanden ernsthaft verletzen, und der Draht könnte leicht noch dicker gemacht werden, um die Endgeschwindigkeit zu verringern.
Als Segelflugzeug sind Pilotenmotoren für mich Voodoo, aber ich würde vermuten, dass die Motoren laufen und bereit wären, aber wenn Sie tief genug am Boden wären und eine Pause hätten, wäre die Zeit zwischen voller Leistung und einem unkontrollierten Stall unangenehm nahe.
@Ruud3.1415. Das ist höchstwahrscheinlich richtig für einen linearen Sturz, aber es kann einen "Bullwhip" -Effekt geben, wenn der Draht abfällt und das Ende mit einer sehr hohen Geschwindigkeit herausklappt. Außerdem haben Sie am Ende ein Gewicht für das Anbaugerät (vorausgesetzt, der Draht fällt intakt), das viel Schaden anrichten kann. Der Draht, den ich für ein 500-kg-Segelflugzeug starte, hat einen Durchmesser von etwa 1 cm. Ich vermute, dass aus Sicherheitsgründen eine Airliner-Version stark überbestimmt ist und wahrscheinlich eine Schutzhülle hat, um zu verhindern, dass der Abrieb mit hoher Geschwindigkeit über die Landebahn gezogen wird. Ich hebe auf einer Wiese ab und der Draht ist immer noch abgenutzt.
Nur als Extra fliegen Segelflugzeuge nicht, wenn sie gestartet werden, sie "drachen". Bei einem Kabelbruch bleibt Ihr Segelflugzeug sofort stehen und Sie müssen einige (sehr lange) Sekunden brauchen, um die Nase fallen zu lassen und dann zu tauchen, um Luft über die Flügel zu strömen, damit die Steuerflächen anfangen zu arbeiten. Die Flugeigenschaften des Segelflugzeugs ermöglichen einen schnellen Orientierungswechsel und eine kontrollierte Wiederherstellung. Ein großes Flugzeug würde viel langsamer reagieren und eine Pause auf niedrigem Niveau würde nicht genug Zeit lassen, um sich neu zu orientieren und zu landen, selbst wenn die Triebwerke auf Hochtouren laufen.
#7
+2
Phil H
2018-01-16 21:00:24 UTC
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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.

Diese Idee ähnelt [diesem Beitrag] (https://aviation.stackexchange.com/questions/31048/could-airliners-use-a-steam-or-electric-powered-catapult-for-take-off). Während dies die Länge der benötigten Landebahn verringern könnte, wäre die Energie- und Lärmersparnis nicht ziemlich signifikant.
Guter Punkt, habe aktualisiert.
Ich glaube nicht, dass Sie die Frage beantwortet haben, die beinhaltet: "* Das Flugzeug würde seine Triebwerke überhaupt nicht verwenden, um in die Reisefluglage zu gelangen *".
@mins: Nun, die grundlegende Antwort auf die gesamte Anforderung lautet Nein, daher schien es besser, auf das ungefähre Konzept einzugehen.
#8
+1
jamesqf
2019-12-14 01:04:53 UTC
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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 ...

#9
  0
Orbit
2018-01-29 20:20:21 UTC
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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.

Dies wäre ideal, wenn Sie ein 100% effizientes Solarmodul verwenden würden, das den Strom von ca. 5 MW, die für ein Flugzeug während des Fluges benötigt werden, würden ungefähr 6000 Quadratmeter Solarpanelfläche benötigen.
Wenn wir das [Shockley-Queisser-Limit] (https://en.wikipedia.org/wiki/Shockley–Queisser_limit) einhalten, benötigen Sie dreimal mehr. Aber andererseits würde die 5 MW Start beinhalten
@Ruud3.1415 Es gibt noch viel zu tun, aber ich denke, wir werden es schaffen: https://www.theatlantic.com/photo/2016/07/flying-around-the-world-in-a -solar-powered-plane / 493085 /
"* Wenn es im kleinen Maßstab funktioniert, für Kampfjets und Segelflugzeuge, warum sollte es dann nicht im größeren Maßstab funktionieren? *": Ich kann ein 5-cm-Miniaturauto aus der dreifachen Länge fallen lassen, es wird nicht brechen. Aber ich kann es offensichtlich nicht mit einem tatsächlichen Auto machen.


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