Pytanie:
Jakie czynniki ograniczają to, jak długo samolot może pozostać w powietrzu?
D__
2013-12-22 07:34:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Najbardziej oczywistym jest paliwo. Jednak wiele nowoczesnych samolotów wojskowych jest w stanie tankować w powietrzu. Zmęczeniem załogi, innym oczywistym, można również zająć się poprzez wyrzucenie załogi i nie występuje w przypadku bezzałogowych statków powietrznych.

W związku z tym pytanie brzmi, jakie czynniki uniemożliwiłyby statkowi powietrznemu przebywanie w powietrzu przez czas nieokreślony? Czy są jakieś takie czynniki, których nie można rozwiązać i które uniemożliwiłyby zaprojektowanie samolotu, który mógłby pozostawać w powietrzu w nieskończoność lub przynajmniej przez wyjątkowo długi czas?

Zmęczenie załogi można również rozwiązać za pomocą dekstroamfetaminy, tak zwanych „pigułek gorzkich” używanych przez wojsko.
Auć. Wiem, że nie podoba mi się ten komentarz, ale jest prawdziwy.
Zauważ, że nie możemy nawet budować mostów, które pozostają "w górze" w nieskończoność bez ciągłej konserwacji. A my jeszcze nie opanowaliśmy obsługi w powietrzu.
Sześć odpowiedzi:
#1
+15
kevin42
2013-12-22 08:59:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Konserwacja jest prawdopodobnie największym problemem. Jakie rodzaje konserwacji są potrzebne i jakie usterki, do których nie wykonanie tych czynności doprowadzi, zależy od konstrukcji samolotu.

Na przykład w przypadku silnika tłokowego używanego w małym samolocie:

W pewnym momencie silnik będzie wymagał wymiany oleju i jeśli nie stworzono układu do cyklicznego wprowadzania nowego oleju podczas lotu, jest to prawdopodobnie pierwsza rzecz, która zepsuje się po załodze i paliwie (jak wspomniałeś). Uszkodzenie oleju doprowadzi do przedwczesnej awarii silnika.

Filtry paliwa i powietrza zostaną zatkane, co doprowadzi do wyłączenia silnika.

Co prowadzi do zużycia silnika. W końcu pierścienie tłokowe, układy zapłonowe itp. Ulegną zużyciu.

Możesz poprawić swoją odpowiedź, omawiając również konserwację ramy pneumatycznej (zmęczenie metalu itp.). Jedynym powodem, dla którego to mówię, jest to, że szybowce są tak dobrze zaprojektowane, że niektóre mogą pozostawać w powietrzu na czas nieokreślony, ponieważ nie zużywają paliwa. Podobnie, silnik elektryczny jest elektrownią o bardzo niskich wymaganiach konserwacyjnych, a przy coraz bardziej wydajnych silnikach i panelach słonecznych przewiduję, że nie potrwa to długo (dziesięć lat?), Zanim ktoś zbuduje samopodtrzymujący się samolot zasilany energią słoneczną. W takim przypadku będziesz musiał wrócić do okresów serwisowych również dla ramy powietrznej.
@MishaP Było już kilka przykładów samolotów zasilanych energią słoneczną, które mogą utrzymywać się w powietrzu przez całą dobę. Zobacz moją odpowiedź, aby uzyskać więcej informacji i przykładów.
#2
+14
voretaq7
2013-12-22 11:08:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pilot.

Poważnie. Jesteś tym.
Ze względu na (absurdalne) argumenty załóżmy, że zbudujemy coś podobnego do U-2 z ultra-mocnych, super lekkich kompozytów - zróbmy z tego czysty szybowiec (i tak jest wystarczająco blisko, a teraz nie mamy silnika ani niczego, co mogłoby przeszkodzić i zawieść!), i użyjemy tylko najlepiej wyposażonych fabrycznych małp kapucynek, aby zapewnić idealny montaż, więc wszystkie części robią swoje zlecenie dokładnie według projektu.

Mamy szybowiec ponad milion godzin i właśnie upuściliśmy nieszczęsną ofiarę pilota ochotnika na powiedzmy 50 000 stóp ze ściśle tajnym system podtrzymywania życia, który zapewni im ciepło, powietrze, wodę, co wieczór smaczny obiad ze stekami, a nawet zadba o to dziwne ludzkie pragnienie, aby nie siedzieć w naszych własnych odpadach.

Możesz - w ten teoretyczny cudowny samolot, jeździj prądami powietrza, termicznymi, burzowymi prądami wstępującymi (dla szalonych) itp. i pozostań w górze prawie przez czas nieokreślony, ale w końcu nasz wolontariusz będzie miał dość steku lub zacznie mieć odleżyny / skrzepy krwi / cra mps z siedzenia lub po prostu znudzi się szukaniem następnego prądu wznoszącego, aby utrzymać szybowiec w górze.

Jeśli sprawimy, że całość będzie zdalnie sterowana za pomocą generatora turbiny wiatrowej do zasilania elementów sterujących, moglibyśmy zamienić pilotów i być może utrzyma go przez lata, ale nie jest to zbytnio „samolot”, jeśli nikt nim nie lata - po prostu kolejny dron.


Ostatecznie każdy inny czynnik, jaki możesz wymyślić, to będzie podporządkowany wytrzymałości ludzi na pokładzie - ponieważ wielu pilotów GA, z którymi spędzam czas, lubi wskazywać, że wielu z nas latających samolotami z łatwością ma 4-5 godzin wytrzymałości na paliwo, ale większość z nas tylko mieć 2-3-godzinny pęcherz (i żadnej magicznej maszyny podtrzymującej życie, serwującej steki. Kup mi jeden z tych na Boże Narodzenie ...).

Zmęczenie pilota nie jest czynnikiem ograniczającym dla bezzałogowych statków powietrznych. W niektórych przypadkach UAV są pilotowane z bunkrów, w których można łatwo zmieniać pilotów w krótkich odstępach czasu na czas nieokreślony, korzystać z łazienek, jeść i robić to, co ludzie robią. W innych UAV mogą utrzymywać stację całkowicie autonomicznie, bez żadnego udziału pilota.
@MishaP Zmęczenie człowieka jest nadal czynnikiem, nawet w przypadku UAV (choć przyznano, że jest to *** o wiele mniejszy czynnik - możesz mieć wioskę pilotów wspierających, więc nic ci nie jest, chyba że wybuchnie epidemia grypy). Autonomiczne UAV jeszcze bardziej pchają obwiednię, ale nadal wymagają pewnego poziomu monitorowania (aby nie utrzymywały stacji, gdy nadciągała burza i wyrywała im skrzydła). Gdy autonomiczne UAV będą naprawdę w 100% autonomiczne, możemy wrócić do konserwacji i czynników fizycznych :-)
Zgadzam się, chociaż myślę, że w tym momencie to pytanie można zmienić na „Jak zabić tego w pełni autonomicznego drona terminatora nastawionego na eksterminację ludzkości” =).
Jestem tylko laikiem, ale to dość zaskakujące. Weźmy pod uwagę wyścig Volvo Ocean, w którym 9-osobowa drużyna może pływać 65-stopową łodzią przez 10 miesięcy bez przerwy. Duży samolot z pewnością mógłby zapewnić większy komfort niż łódź o długości 65 stóp. Czy jakikolwiek samolot (nie szybowiec, pytanie o tankowanie) może naprawdę latać prosto przez 10 miesięcy (50 tys. Godzin)?
@raptortech97 Teoretycznie Air Force One można zatankować i pozostawać w powietrzu "na czas nieokreślony", jeśli założymy na pokład 2 lub 3 załogi lotnicze (z zastrzeżeniem ograniczeń zaopatrzenia na pokładzie - żywności, wody pitnej itp. Oczywiście - ponownie, czynnikiem ograniczającym są ludzie) ). Jestem pewien, że * w końcu * dojdzie do awarii mechanicznej (lub bardziej prawdopodobnej serii z nich), która wymagałaby lądowania (lub katastrofy) samolotu, ale można sobie wyobrazić, że samolot mógłby latać miesiącami, zanim to się stanie ...
#3
+13
Radu094
2014-03-28 15:21:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Co dziwne, awaria ogrzewania kabiny (była zima) była prawdopodobnie tym, co doprowadziło do końca obecnego rekordzisty wytrzymałości, Cessny 172, po 64 dniach, 22 godzinach i 19 minutach co zresztą samo w sobie jest wspaniałą historią)

Jeśli o tym nie wspomniałeś, zamierzałem to zrobić.
Łał. Po prostu wow. To niesamowita historia.
#4
+6
BeowulfNode42
2014-01-21 14:40:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Czynniki i rozwiązania to

  • pilot: istnieje kilka opcji
    • uczynić go bezzałogowym statkiem powietrznym (UAV).
    • i / lub uczynić go tak, aby mógł zostać przechwycony w trakcie lotu w celu zmiany załogi i zaopatrzenia.
    • i / lub uczynić go samowystarczalnym. Wymagałoby to ogromnego samolotu, gdyby było to w ogóle możliwe, a na pewno nie w tej chwili (2014), chociaż przy dzisiejszej technologii można by osiągnąć częściową samowystarczalność.
  • paliwo: zrobić to słoneczne. Samoloty słoneczne mogą magazynować energię w postaci wysokości i / lub baterii, aby pozostać w powietrzu w nocy. Żywotność panelu słonecznego jest zwykle uważana za około 50 lat, w którym to czasie wytwarzają 50% swojej pierwotnej mocy. Było kilka przykładów, takich jak NASA Helios, które mogą pozostawać w powietrzu 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.
  • Unikanie złej pogody: musi być wystarczająco szybkie, aby usunąć się z drogi
  • materiały eksploatacyjne: takie jak olej / smar itp.
    • używaj łożysk bezkontaktowych tam, gdzie jest to możliwe, aby zmniejszyć potrzebę. Nie można ich wszystkich wymienić ze względu na nieodłączną niestabilność łożysk bezstykowych. Jest to szczególnie problematyczne w przypadku łożysk wokół wałów o dużej mocy / obciążeniu, takich jak łożyska oporowe, które zapobiegają wysunięciu się wału napędowego z samolotu.
    • można również zapewnić systemy uzupełniania tych materiałów eksploatacyjnych.
  • zużycie części ruchomych:
    • ogranicz liczbę części ruchomych. Silniki elektryczne mogą być zbudowane tylko z 1 ruchomej części
    • zapewniają systemy do przenoszenia części zamiennych na pokład i instalowania ich z robotami konserwacyjnymi (tak jak funkcja, do której miał służyć R2D2) lub z ekipą konserwacyjną, która będzie również potrzebować wejścia i wyjścia z samolotu.
  • zmęczenie materiału, takie jak części, w których występują pęknięcia zmęczeniowe, a także materiały, które ulegają uszkodzeniom atmosferycznym (np. tworzywa sztuczne / farba degradująca się z powodu promieniowania UV lub korozji metalu): ten jest twardy, ponieważ nie mogę wymyślić nic krytyczny element konstrukcyjny, taki jak dźwigar skrzydłowy w locie. Napraw można dokonać poprzez tymczasowe zapewnienie alternatywnej integralności strukturalnej (pomyśl o czymś w rodzaju rusztowania, ale zapewniającym wsparcie strukturalne wokół dotkniętego obszaru), podczas gdy naprawy materiałów na miejscu są wykonywane w obszarze z uszkodzeniem.

Konserwacja to największy problem. Titan Aerospace oferuje samoloty UAV, które mogą pozostawać w powietrzu przez 5 lat. Zasadniczo może pozostać w locie, aż się zepsuje, tak jak zrobił to NASA Helios. Zasadniczo obecne podejście polega na tym, aby uczynić go stosunkowo tanim i bezzałogowym, podczas gdy my określamy średnią długość życia tych rzeczy, abyśmy mogli je sprowadzić do naprawy / wycofania z eksploatacji.

#5
+3
fooot
2014-03-27 00:53:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Teoria

Jak zauważa voretaq7, piloci są tutaj pierwszym czynnikiem ograniczającym. Za każdym razem możemy zanurzyć załogę łodzi podwodnej na 3 miesiące. Czy moglibyśmy zrobić to samo w samolocie? Może kiedyś. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna jest przykładem tego, co jest możliwe w zakresie rotacji załogi. Oczywiście energia potrzebna do lotu w atmosferze i zewnętrzna konserwacja stwarzałyby pewne problemy dla samolotu.

Jeśli chodzi o konserwację, samoloty podróżują 500-800 godzin między kontrole na poziomie A. Jednak są one również poddawane rutynowej konserwacji na każdym przystanku. Elementy mechaniczne lub elektroniczne, które uległy awarii, są wymieniane i przeprowadzane są drobne kontrole. Silniki wymagają oleju, a układy hydrauliczne należy uzupełnić.

To wszystko decyzje podejmowane w ramach procesu projektowania samolotu. Dzięki wzmocnieniu systemów i zwiększeniu pojemności na materiały eksploatacyjne, takie jak olej silnikowy, okresy te można wydłużyć. Można stosować materiały, takie jak kompozyty, które są mniej podatne na korozję lub zmęczenie materiału. Silniki elektryczne wymagają znacznie mniej konserwacji niż silniki odrzutowe lub tłokowe, a elektryczność może pochodzić z paneli słonecznych.

Tak naprawdę sprowadza się to tylko do konstrukcji samolotu. Teoretycznie „nieokreślona” wytrzymałość jest z pewnością możliwa. Prawdopodobnie musiałby być bezzałogowy, ale przy solidnej konstrukcji i konstrukcji napędu mogłoby się to zdarzyć. Jednak wszystko w końcu ulegnie awarii lub zużyje się, a bez załogi lub systemu do wymiany komponentów będzie to czynnikiem ograniczającym.

Przykłady

Jeśli chodzi o loty komercyjne, to artykuł w Wikipedii, w którym wymieniono najdłuższe zaplanowane loty według odległości, typu samolotu i linii lotniczej (a także najkrótsze regularne loty, tylko dlatego, że). Najdłuższy lot to DAL201 z Johannesburga do Atlanty po 16 godzinach, 55 minut samolotem 777-200LR (obecnie samolot pasażerski o największym zasięgu).

Wraz z tankowaniem w powietrzu zwiększa się wytrzymałość. B-2 wykonywał misje trwające co najmniej 25 godzin, z załogą składającą się z 2 osób. Lądowanie w celu zatrzymania się na paliwo (ale bez wyłączania silnika), najdłuższa misja to 44 godziny. Najdłuższa misja szkoleniowa w historii trwała 50 godzin. Piloci intensywnie szkolą się, aby móc wykonywać te misje.

B-52 ma podobną misję i latał na misjach tak długo, jak 35 godzin. Pomimo tego, że jest samolotem jednomiejscowym, F-117 wykonał loty trwające ponad 18 godzin.

Godny uwagi jest również Rutan Voyager, pierwszy samolot latający bez międzylądowania dookoła świata. Załodze składającej się z dwóch osób zajęło to 9 dni.

Samolot Solar Impulse jest obecnie opracowywany i odbył 26-godzinny lot z 1 pilot.

#6
+2
Thunderstrike
2014-03-28 15:34:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W rzeczywistości przeprowadzono eksperyment polegający na tym, że samoloty nie działały przez wiele tygodni, używając reaktorów jądrowych jako źródła energii.

Słyszałem kilka wersji, ale wydaje mi się, że Amerykanie nigdy do końca nie sprawili, że to zadziałało, ale Rosjanie to zrobili (słyszałem, że źródła podają, że większość ich załóg została w trakcie napromieniowana na śmierć), podczas gdy czytałem inne źródła, żadna ze stron nie działała, więc jestem pewien, komu wierzyć. W każdym razie - praktycznie nieograniczona wytrzymałość i zasięg.

nuclear-plane

Myślę, że oznaczałoby to, że gdyby im się udało, mogliby utrzymać się tak długo, jak większość okrętów podwodnych pozostaje w ziemi (co myślę, że to jakieś trzy miesiące) ... może coś do wypróbowania z dronami bez pilota, gdzie mógłbym sobie wyobrazić, że wytrzyma znacznie dłużej, jeśli stan silnika na to pozwoli :)

ps. Nie mogę znaleźć na ten temat żadnych dobrych źródeł, ale myślę, że TU Delft opracowywał drona na 365-dniową misję z zadaniem nadzoru środowiskowego.

Źródło 1 / Źródło 2



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...