Od razu informuję chodzi mi rzetelne informacje i jestem dociekliwy ;)
Dlaczego używanie hamulców aerodynamicznych w samolotach mimo komplikacji w budowie silników wygrywa ze zwykłym zmniejszeniem ciągu ?
Co udało mi się ustalić w rozmowie z IA
1. łącza efektywność hamulców aerodynamicznych i związanych z ich używaniem efektów aerodynamicznych ( opór kadłuba przy przepływie turbulentnym itp. ) to ok 70% aktualnego ciągu silnika
2. czas reakcji - schowanie hamulców lub podniesienie mocy silników z 30% do mocy startowej ( np. w sytuacji awaryjnej ) to ok 2-4s ( czyli porównywalny )
Mimo dalszego molestowania ;) IA nic konkretnego więcej nie potrafiło podać
czyli jakie dodatkowe czynniki przemawiają za hamulcami ?
Tak - efektywność. Spójrz sobie na proces hamowania takiego samolotu pasażerskiego. Jak wszystkie odrzutowce wymaga on dosyć sporej prędkości zarówno do startu jak i lądowania. Podczas lądowania po przyziemieniu trzeba jakoś wytracić prędkość tych setek ton masy( i to na jakimś rozsądnym odcinku pasa). Dla hamulców i kół to bardzo duże obciążenie. Tymczasem po dotknięciu ziemi silniki w zasadzie pracują "na darmo". Aż się prosi żeby zaprząc je do roboty. I tu wchodzi na scenę odwracanie ciągu. Używa się silników do wyhamowania samolotu. Znacznie zmniejsza to koszty eksploatacji tegoż samolotu.
W zastosowaniach wojskowych nie tyle odwracanie co wektorowanie ciągu wpływa znacząco na możliwości manewrowowe samolotu. Pisze o tym bo odwrócenie ciągu to w zasadzie zmiana wektora ciągu o 180 stopni - więc podpada pod temat.
Argumenty "za" hamulcami - przy prędkościach kołowania i manewrów na płycie lotniska hamulce są dużo bardziej efektywne i ekonomiczne w stosunku do manewrów "silnikami".
Trudno się z tym zgodzić biorąc pod następujące uwagę fakty:
1. łącza efektywność hamulców aerodynamicznych i związanych z ich używaniem efektów aerodynamicznych ( opór kadłuba przy przepływie turbulentnym itp. ) to ok 70% aktualnego ciągu silnika
z czego wynika że najbardziej optymalnych warunkach przy ciągu silników np. + 1000N ( czyli do przodu ) efekt jaki uzyskujemy dzięki hamulcom to - 700N co daję wypadkową + 300N co jest wartością równą efektowi jaki dałoby zredukowanie mocy silników do 30% ( czyli 300N zamiast 1000N ) i nie wymagało komplikowania silników przez montowanie odwracaczy. Czas reakcji silników od 30% do 100% ( mocy startowej na wypadek ) jest rzędu 2-4s czyli porównywalny z wyłączeniem odwracaczy. Przy redukcji mocy silników do 0 ( bieg jałowy ) likwidujemy dodatkową siłę 300N popychającą samolot do do przodu ale wydłużamy czas reakcji silników do 4-7 s czyli do s 3 dłużej niż schowanie odwracaczy co może być nie do przyjęcia ze względów bezpieczeństwa.
Pytanie pozostaje dlaczego odwracacz ciągu jest lepszy niż redukcja mocy do 30% mimo większej komplikacji silników ?
Lepiej zapytaj jakiegoś inżyniera z branży lotniczej albo chociaż ludzi na forach samolotowych. Branża rozwija się od przeszło 100 lat, silnik odrzutowy jest trochę młodszy, i zapewne przez ten czas przeprowadzono tysiące obliczeń, symulacji, testów i wyszło specom, że tak, to jest dobry pomysł. Serio myślisz, że na forum o gierkach otrzymasz odpowiedź na złożony inżynierski problem? Chyba, że jest tu jakiś inżynier lotniczy, to niech się ujawni.
Odwracacz ciągu, to nie tylko jego redukcja, ale też odwrócenie, czyli "dmuchanie" do przodu, co ma pomóc wyhamować samolot. Silnik na biegu jałowym (czyli i tak wytwarzający minimalny ciąg) nie spowoduje szybszego zatrzymania maszyny, ale taki dmuchający do przodu już tak. I o to tu chodzi. Komplikacja budowy nie jest problemem, bo w lotnictwie nadmiarowość, to standard. Ważne systemy są zawsze zdublowane, a niektóre nawet potrojone. Odwracacze stosuje się od lat i gdyby były kiepskim pomysłem, to myślę, że spece od projektowania samolotów by na to wpadli.
Jeśli chodzi o bezpieczeństwo, to przerwanie lądowania, czyli tzw. odejście na drugi krąg, robi się zazwyczaj przed przyziemieniem. Po dotknięciu ziemi po prostu trzeba zatrzymać samolot. Konieczność ponownego startu mogłaby zajść, gdyby na pasie pojawiła się jakaś przeszkoda. Zapewne kwestie bezpieczeństwa również zostały wzięte pod uwagę przy wymyślaniu koncepcji odwracaczy ciągu.
Odwracacz ciągu zmienia wektor ciągu, mówiąc prosto i trzymając się Twojego przykładu 700 - 300 = 400 tyle wynosi siła hamująca z odwracacza ciągu.
Prościej się nie da.
Kriszo >>> po cichu liczę że trafię na inżyniera sądząc po ilości użytkowników forum ;)
ale też odwrócenie, czyli "dmuchanie" do przodu, co ma pomóc wyhamować samolot. Silnik na biegu jałowym (czyli i tak wytwarzający minimalny ciąg) nie spowoduje szybszego zatrzymania maszyny, ale taki dmuchający do przodu już tak.
Przyjmując to co piszesz silnik na biegu jałowym załóżmy wytwarza ( IA podaje 3-7% zaokrąglijmy do 10%) trzymając się przykładu 100N - oczywiście samo w sobie nie spowoduje to szybszego zatrzymania maszyny niż przy wyłączonych całkowicie silnikach czyli ciągu 0N ( pomijając niebezpieczeństwa związane z ich całkowitym wyłączeniem ) problem polega na tym że aby wytworzyć dmuchanie do przodu trzeba najpierw mocniej dmuchać do tyłu czyli żeby wytworzyć ciąg hamujący trzeba użyć ciągu napędowego i to większego. Im większy ma być ciąg hamujący tym mocniejszy musi być ciąg napędowy a wypadkowa siła popychająca samolot do przodu będzie tylko rosła
przykłady:
aby uzyskać siłę hamowania 1000N musimy użyć siły 1000x (1/0,7) = 1430N czyli wypadkowa = 430N siły popychającej samolot do przodu , dla siły hamowania 2000N siła napędu będzie wynosić 2860N itd. - im większa siła przeciwciągu tym gorszy bilans. Zatem twierdzenie że odwracacz ciągu pomaga samolotowi wyhamować tylko dzięki odwrotnemu ciągowi jest niezgodne z faktami - muszą być jakieś dodatkowe efekty które to uzasadniają i właśnie JE chciałbym poznać
Widzący >>> podstawiłeś niewłaściwe dane z tego przykładu
700N - to ciąg wsteczny wytwarzany przez odwracacz
300N - to różnica między ciągiem silników ( do przodu ) a ciągiem odwracacza ( do tyłu )
zatem obliczenie powinno wyglądać następująco 1000 - 700 = 300 i te 300 N to właśnie siła wypadkowa tych 2 przeciwstawnych ciągów ( dalej napędzająca samolot ). Ten sam efekt daje redukcja mocy do 30% czyli 300N napędzających samolot .
Dlaczego więc używa się odwracaczy a nie zwykłej redukcji ciągu ?
Źle rozumiesz działanie odwracacza.
https://pl.wikipedia.org/wiki/Odwracacz_ci%C4%85gu
Odwracacz ciągu może być też stosowany do cofania samolotu znajdującego się na ziemi, lecz praktyka taka uznawana jest za niebezpieczną i niezalecana[5].
Jak widać, na odwracaczu można nawet cofać, co oznacza, że po jego włączeniu silnik wytwarza wypadkowy ciąg, który jest ujemny (przyjmując konwencję, że standardowo, gdy samolot leci do przodu, jest dodatni). Wirnik silnika kręci się tak samo i popycha powietrze do tyłu, ale dodatkowe elementy finalnie kierują je do przodu, czyli wypadkowy ciąg jest właśnie ujemny. Nie ma tu żadnych dodatkowych efektów.
1. Silnik odrzutowy nawet na idle'u generuje ciąg i to taki, który w wielu samolotach wystarczy, żeby je poruszyć. W związku z czym jest to siła, która istnieje i którą po prostu warto wykorzystać, żeby się nie zmarnowała.
2. Reversery nie skracają jakoś znacznie drogi hamowania, natomiast bardzo odciążają hamulce. Im mniej nagrzane hamulce, tym mniejsze ryzyko wystrzału opony, tym krótszy czas ich schłodzenia, a co za tym idzie krótszy czas turnaroundu, czyli czasu, który samolot spędza na ziemi. Różnica może wynosić grubo ponad godzinę, czy nawet dwie.
3. Reversery wypuszcza się już po przyziemieniu, czyli wtedy kiedy nie ma już ryzyka go-aroundu.
4. Na reverserach można cofać, ale jest to nie-ekonomiczne i przede wszystkim zazwyczaj zakazane ze względu na procedury anty-hałasowe. Chociaż zdarza się.
Wasze odpowiedzi w domyśle zakładają że wsteczny ciąg reversu jest WIĘKSZY niż ciąg silnika który go wywołuje - czy to prawda ? a jaśli tak to jak się ma do tego " WIKI" . W samolotach odrzutowych stosuje się urządzenia kierujące część strumienia spalin do przodu[2].
Dla mnie logicznym jest że część spalin wywołuje część ciągu a więc siłą reversu jest zawsze mniejsza niż ciąg ją wywołujący przyjmując to założenie cofanie na reversie powinno być niemożliwe
co więc się dzieje że to możliwe ?
Cyniczny Rewolwerowiec >>>
1. ale nie o tym rozmawiamy ;)
2. skoro odciążają hamulce tzn wytwarzają ciąg wsteczny większy od głównego ?
4. jakim cudem na reversach można cofać ? jak jest fizyka tego procesu ( czyli jakie siły działają na samolot w tym przypadku ) ?
Ciąg główny jest kierowany w pewnej części w przeciwną stronę i stąd bierze się siła pchająca samolot w przeciwnym kierunku. Oczywiście taki ciąg wsteczny nie jest równy temu, który silnik wytwarza normalnie - tylko część zawracanego powietrza działa efektywnie. Co zatem z resztą? Wyobraź sobie, że za dyszą ustawiasz pionową, stalową płytę, przymocowaną do silnika. Jako, że jest pionowa, to nie wywoła ciągu wstecznego, a ciąg główny po prostu się o nią "rozbije" i samolot nie ruszy również do przodu. Płyta będzie odpychana do tyłu, z siłą mniej więcej równą tej, którą wytwarza silnik, więc będzie to tak, jakbyś dmuchał w żagiel łódki, na której siedzisz. Nigdzie nie popłyniesz, chyba, że jesteś w kreskówce. Jeśli teraz ustawisz dwie takie płyty pod kątem, tak aby część powietrza została skierowana do przodu, to uzyskasz pewien ciąg wsteczny, ale znów większość ciągu głównego zostanie zmarnowana. Czy jest to efektywne? Nie, ale odwracacze są używane przez bardzo krótki czas po przyziemieniu, aby wspomóc proces hamowania, więc można sobie na takie marnotrawstwo pozwolić. Nawet niewielki ciąg wsteczny jest lepszy, niż żaden, gdy trzeba zatrzymać samolot na krótkim odcinku.
2. skoro odciążają hamulce tzn wytwarzają ciąg wsteczny większy od głównego?
No... tak, to przecież jest oczywiste, inaczej cały mechanizm nie miałby sensu. W zależności od typu silnika (turbofan vs turbojet) i typu reversera blokowany jest strumień zimnego powietrza (w turbofanach), ciepłego powietrza (turbojet) lub ciepłego i zimnego na raz (turbofan). Jeśli zablokowany zostaje strumień ciepłego lub ciepłego i zimnego powietrza to "normalny" ciąg przestaje istnieć i pozostaje jedynie wsteczny. Jeśli zablokowany zostanie strumień zimnego powietrza, to tak - ciepłe powietrze nadal wytwarza "normalny" ciąg, ale strumień zimnego powietrza w turbofanach jest o wiele silniejszy, więc netto ciąg się odwraca.
4. jakim cudem na reversach można cofać ? jak jest fizyka tego procesu ( czyli jakie siły działają na samolot w tym przypadku ) ?
Taka sama fizyka jak przy normalnym ciągu - trzecia zasada dynamiki Newtona.
Kriszo >>> ciekawe ale niespójne
Oczywiście taki ciąg wsteczny nie jest równy temu, który silnik wytwarza normalnie - czyli bez względu na to jaki uzyskamy ciąg wsteczny zawsze będzie on mniejszy od ciągu głównego w danym momencie - zatem samolot na pewno nie pojedzie do tyłu ;)
ciąg główny po prostu się o nią "rozbije" i samolot nie ruszy również do przodu. Płyta będzie odpychana do tyłu, z siłą mniej więcej równą tej, którą wytwarza silnik, - tu pełna zgoda
Jeśli teraz ustawisz dwie takie płyty pod kątem, tak aby część powietrza została skierowana do przodu, to uzyskasz pewien ciąg wsteczny, ale znów większość ciągu głównego zostanie zmarnowana. - nie tylko zmarnowana ale wręcz będzie napędzała samolot wiec skoro jest większa to i tak nie cofnie ;)
Drakula >>> znakomity przykład - dzięki
Cyniczny Rewolwerowiec > świetne wyjaśnienie
i o ile dobrze zrozumiałem Twoje wyjaśnienie to revers nie wykorzystuje gazów wylotowych ZA silnikiem ale jest tak skonstruowany aby od razu tworzyć ciąg do tyłu kasując jednocześnie częściowo lub całkowicie ciąg główny
Czyli reasumując konstrukcja silnika i sterowanie przepływem powietrza powoduje że ciąg wsteczny jest ZAWSZE WIĘKSZY w danym momencie od ciągu głównego czyli siał hamującą przewyższa napędową - czy dobrze to zrozumiałem ?
Ja na mnie to wystarczy obejrzec koncowke filmiku Drakuli z pokazanymi w realu rewerserami, zeby zobaczyć jak to działa i że pchane powietrze z głównego ciagu kieruje tak powietrze, że samolot jest pchany do tyłu.
Czasem wystarczy coś zobaczyć, żeby nie było potrzeba godzina tłumaczenia
czyli bez względu na to jaki uzyskamy ciąg wsteczny zawsze będzie on mniejszy od ciągu głównego w danym momencie
Czyli reasumując konstrukcja silnika i sterowanie przepływem powietrza powoduje że ciąg wsteczny jest ZAWSZE WIĘKSZY w danym momencie od ciągu głównego
Tak, dobrze zrozumiałeś!
A poważnie, to ja mam wrażenie, że od początku do końca tego wątku nie rozumiesz podstawowej zasady działania odwracacza ciągu. To nie jest urządzenie, które w magiczny sposób generuje drugi ciąg, przeciwny do tego głównego, czyli napędowego, i zawsze od niego mniejszy. To jest urządzenie, które DOSŁOWNIE ODWRACA zwrot wylotu z silnika tej samej masy powietrza, która normalnie by samolot napędzała. Czyli zwiększa siłę hamującą, jednocześnie zmniejszając napędzającą.
Tak jak gdybyś przelewał wodę z jednej szklanki do drugiej. Masz pełną szklankę z etykietą "DO PRZODU" i pustą z etykietą "DO TYŁU". Wystarczy, że przelejesz z tej napędowej 60% wody do tej hamującej i wypadkowo już samolot cofa.
nie tylko zmarnowana ale wręcz będzie napędzała samolot wiec skoro jest większa to i tak nie cofnie ;)
Nie będzie napędzała do przodu i wszystko jest spójne. Powietrze, które normalnie wytwarzałoby ciąg dodatni, jest fizycznie zablokowane przez dodatkowe elementy, kierujące strumień do przodu. Oczywiście nie ma cudów i to nie jest tak, że możesz sobie zbudować układ, który tak zawróci powietrze, aby ciąg wsteczny był równy ciągowi głównemu. Takie coś można by uzyskać tylko odwracając cały silnik o 180 stopni. To jednak nie jest problem, bo ciąg główny jest blokowany, a jego pewna część jest kierowana do przodu. Konstrukcja jest tak zaprojektowana, aby wypadkowy ciąg był ujemny.
Wielkie dzięki wszystkim za wyjaśnienie wątpliwości - dobrze myślałem że na GOL-u znajdą się fachowcy w każdej dziedzinie ;) . THX ALL
