Войти на сайт Зарегистрироваться Забыли пароль?

Посадка самолета на трос

Starnov
547
№1
20.11.2013 22:28
По статистике на операцию посадки приходится 60% всех авиа происшествий.
В  настоящее время посадка пилотируемых самолетов производится в основном "по самолетному" (на взлетно-посадочную полосу с использованием шасси и применением торможения колесами шасси и реверсом тяги), а в военно-морском флоте - "на палубу" (с использованием шасси и тормозного крюка и применением торможения путем зацепления крюка за трос аэрофинишера). В пилотируемых самолетах весом не более 3 тонн в последнее десятилетие стали использовать быстродействующие парашютные системы для аварийной посадки.
Для беспилотных самолетов существуют еще посадки "в руки", "в сеть", "на брюхо"(например, на высокую траву) и посадка "на трос".
Посадка на трос известна уже более 80 лет, когда для посадки самолета на дирижабль, использовали ручное  наведение (шест в руках наводящего) петли троса с кольцом для его зацепления с тормозным крюком, установленным над фюзеляжем пролетающего под дирижаблем самолета (пат.США №1869506). При этом самолет и дирижабль летят в одном направлении и практически с одной скоростью. Таким образом удавалось причалить к дирижаблю до 5 истребителей.
Сегодня дирижаблей нет, скорости самолетов выросли значительно, а сама посадка на трос разделилась на два вида - посадка на вертикальный трос(ы)  и на горизонтальный трос(ы). При этом оба вида посадки находятся на пороге практического использования, хотя имеют потенциал до степени замещения всех применяющихся способов посадки.  Так вертикальный трос (применяется при экспериментальных посадках американских БЛА как на суше, так с прошлого года и на море, а горизонтальный трос, несмотря на многочисленные изобретения,  получил приемлемое техническое решение (пат РФ №2235045,пат США №8313057) только в последнее десятилетие. Основное преимущество посадки на трос по сравнению, например, с посадкой на палубу в простоте управления самолетом, что повышает надежность посадки. На посадку самолет идет (возможно на автопилоте) на заданной высоте с минимальной горизонтальной скоростью. Если эта скорость 250 км в час, то целесообразнее применять горизонтальный трос, натянутый, например, между двумя тормозными барабанами, расположенными на опорах (башнях, островах) на высоте, допустим, выше заданной на 2 м.  Пролетая под тросом, самолет своим тормозным крюком, длиной примерно 3м и выпущенным над фюзеляжем, зацепляется за трос, и идет процесс торможения его полета похожий на торможение пробега при посадке на палубу. Если перегрузки при торможении 3, 5 или 10, то заданная высота составляет соответственно не менее 30, 15 или 10 м, поскольку одновременно с торможением полета происходит снижение высоты полета. Поэтому далее снова варианты в зависимости от перегрузки - это амортизирующее средство на ход  4, 2 или 1 м, на которое вертикально падает самолет. Возможен и другой вариант - если это беспилотник выдерживающий десятикратную перегрузку, то при заданной высоте в 20 м он остается подвешенным на тросе не касаясь палубы.
Эти рассуждения привел потому, что потенциал у посадки на трос распространяется не столько на авианосцы, сколько на гражданские коммерческие самолеты, где вопрос о допустимых перегрузках пассажиров в 1 ед или более может привести к десятикратному сокращению длины аэродромов.
0
Сообщить модератору
ash
3484
№2
21.11.2013 08:30
Цитата, q
может привести к десятикратному сокращению длины аэродромов.
Простите, а взлетать гражданские самолёты тоже с троса будут?
Длина разбега  А-319, например, 1520 м, пробега - 1450 м.
+1
Сообщить модератору
Starnov
547
№3
21.11.2013 10:50
Для взлета уже сейчас существует множество вариантов. Например, лебедки применяют для взлета планеров. А вот американец L.R.Mcdonald еще в 1930 году предложил использовать качели для запуска самолета (GB334369). Эти варианты можно отнести к  катапультам, которым нет числа.
Все, как и при посадке, зависит от допустимой перегрузки. Допустим мы имеем самолет Як-40, максимальный взлетный вес 16,1 т  и перегрузку 1 (1,5 или 2). Тогда прямой участок разгона (длина разбега) лебедочной катапульты составит 150 м (100 или 75), а по-самолетному - 910 м.
Здесь надо отметить, что 1) фактическая длина взлетной дистанции Як-40 до высоты 10 м составляет 1130 м и  2) сверхзвуковой КОНКОРД имел перегрузку до 2,5,  
Следовательно на взлете тоже есть потенциал. Реализовав взлетный и посадочный потенциалы мы можем получить для самолетов ЯК-40 аэропорт в виде,например, 2-3 этажного здания 75х75х10 (в метрах) плюс 2-4 опоры (возможно опускаемые) высотой 50 - 70 м.
0
Сообщить модератору
ash
3484
№4
21.11.2013 12:01
Ну что ж посчитаем.
1. Вариант обычного взлёта:
Дано:
самолёт Як-40
длина разбега L=850 м;
скорость отрыва Vотр=202 км/ч=56м/с; http://www.crown-airforce.narod.ru/technics/yak40lth.html
_______________
Задача: определить перегрузку

Решение:
a=V/t, где t-время, V-скорость, a-ускорение
t=850/56=15,18c
a=56/15,18=3,7 м/с кв.
n=a/g, где n-перегрузка, g-ускорение свободного падения, http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
n=3,7/9,89=0,37

Теперь проделаем те же вычисления для длины разбега 100 м(возьмём побольше):

t=100/56=1,79c;
a=56/1,79=31,3 м/с кв
n=31,3/9,81=3,19

Итак, если я нигде не ошибся и помню школьный курс физики, то перегрузка в "худшем" варианте сокращения взлётной дистанции составит - 3,19 единицы.

Это соответствует например вот этому: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%B7%D0%BA%D0%B0_(%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%8B)
См. таблицу.
Космонавты при спуске в космическом корабле «Союз» до 3,0—4,0.
Интересно, много ль народу согласится взлетать с такой перегрузкой?
0
Сообщить модератору
№5
vovanya
Удалено 2014.03.01 16:58
ash
3484
№6
21.11.2013 13:23
Все соображения по укорачиванию взлёта справедливы и при посадке. И, кстати, перегрузка 3,2 уже на пределе по РЛЭ для самолёта Як-40.
0
Сообщить модератору
Starnov
547
№7
22.11.2013 17:12
---если я нигде не ошибся и помню школьный курс физики,---
================================================
ИМХО, со школьным курсом у вас слабовато.  А именно, вы неверно определили время. Движение у нас ускоренное, а не равномерное (как у вас). Для решения надо два уравнения с двумя неизвестными:     V=a.t     и     S=att/2  .     Из первого найдем время и подставим его во второе -
S=VV/2a ,  где одно уравнение и одно "а" неизвестное.
Решаем относительно "а" :
a=VV/2S =  56х56/2x100=15.68 м в сек или 1,6 ед.перегрузки.  Т.е. к моей цифре много ближе.
0
Сообщить модератору
Starnov
547
№8
22.11.2013 19:25
---т.е. еще один критический фактор – проблема с шасси –  может быть ликвидирован. ---
======================================
Ой, эти шасси еще лет 50 как ликвидировали - теми же тележками. Да и все способы посадки на трос подразумевают это же. А то что вы предлагаете ловить ЛА с помощью спец. ловителей , выдвигающихся над местом посадки, то такого назначения изобретений хоть пруд пруди (см. US7410125, RU2399560). Общий их недостаток - движение ловителя с ЛА или без требует большой затраты энергии, а поэтому пригодны (если пригодны) для ЛА не более 20-50 кг.
0
Сообщить модератору
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
  • Обсуждаемое
другие обсуждаемые темы