Jeśli kiedykolwiek nadarzy się okazja, spróbuj uruchomić wyciągarkę w szybowcu. Jest to co najmniej ciekawe doświadczenie. Nie wierzę, że zostałoby to zaakceptowane przez ogół społeczeństwa.

A więc to jeszcze jeden powód, który wystraszyłby płacących pasażerów.

Nie udowodnię , że to niemożliwe, ale zdziwiłbym się, że tak. Opiszę powody, dla których i przedstawię fizyczną strukturę, której możesz użyć do obliczenia rozwiązania, które przy pewnym wysiłku da ostateczną odpowiedź.

Skrzynia szybowca nie może być powiększona do samolotu pasażerskiego

Współpracuje z szybowcem z dwóch powodów:

• Wysokość, którą należy osiągnąć, zanim szybowiec będzie w stanie uzyskać wysokość, sama jest ograniczona: około 200 m. Aby porównać z 10 km, które latają samoloty (ponieważ chcesz osiągnąć wysokość rejsu bez silników).

• Szybowiec ma podnośnik do przeciągania przełożenie 30, 60 dla najlepszych szybowców, B747 ma stosunek L / D równy 17.

Te dwie różnice mają ogromne powiązane konsekwencje:

• Kiedy podnosisz linkę, górny segment tego kabla musi wytrzymać cały ciężar kabla, powstały opór plus siła, którą kabel musi przenosić, aby przesunąć drona do przodu. Każdy niuton lub kilogram dodany do drutu zwiększa wymaganą sekcję, a tym samym wagę, a tym samym przekrój itp.

• Jeśli stosunek L / D jest niższy, samolot będzie wytworzyć większy opór, gdy spowoduje to podniesienie liny, stąd siła wytwarzana przez wyciągarkę musi być większa, aby przesunąć samolot do przodu, stąd sekcja kabla musi być większa, stąd pierwszy problem jest zaostrzony.

Opis problemu

Krzywa kabla być linią nośną, rzeczywiste obliczenia wykonane przez inżyniera powinny wykazać, że rozwiązanie nie jest możliwe przy użyciu dzisiejszego materiału (w tym dobrego kandydata, Dyneema używanego przez holowniki).

Analogia do latawca

Zainteresowani mogą również wypróbować aplet Javy Kite Modeler firmy NASA, ponieważ w tej konfiguracji samolot jest głównie latawiec:

^Źródło

Dodatkowe problemy do rozwiązania :

• Jak zarządzać bezpiecznym korytarzem o długości kilkudziesięciu kilometrów?
• Jak zresetować wyciągarkę do następnego startu?
• Wpływ wiatru na kabel oraz odpowiednie wstrząsy w samolocie.
• Wpływ elastyczności kabla na samolot.
• Jak kontynuować operacje, gdy w powietrzu zaczyna gromadzić się elektryczność statyczna, a nie chcesz zmieniać systemu w piorunochron?

Jasne, że jest wiele przeszkód do pokonania.

Mnóstwo. Mówiłem to już wcześniej, inżynieria rozwiązuje problemy, a nie je tworzy.

Ale wszystkie przeszkody tak naprawdę nie mają znaczenia. Szybowce nie używają wyciągarek z powodu ograniczonego pasa startowego, używają go, ponieważ nie mają silników, więc porównanie się kończy.

A zatem nie ma problemu z samolotami komercyjnymi (odrzutowce i turbośmigłowce) , mają dużą moc i już działają z krótkich pasów startowych.

Hałas

Miasto w pobliżu małego lotniska nie będzie szczęśliwe, gdy zdumiewająco ciężki kabel jest uwalniany ze startującego samolotu i spada na niego. Jeśli jest miejsce na zrzut, to z pewnością jest miejsce na dłuższy pas startowy i obszar na niższą siłę wznoszenia.

(wahałem się przed napisaniem tej odpowiedzi, bo nie mogłem znaleźć oficjalnych źródeł, ale w końcu zdecydowałem się to zrobić; źródło jest takie, że latałem na szybowcach, instruowałem i zajmowałem się ich konserwacją przez wiele lat )

Coś, o czym nie wspomniano w innych odpowiedziach, to nacisk na płatowiec. Szybowiec, który jest regularnie wciągany, ma krótszą żywotność. Jak powiedziałem powyżej, nie mam konkretnych źródeł, ale pamiętam, że byłem zaangażowany w przedłużenie okresu wycofania Blanika i określenie, ile godzin było dozwolone; producent rozważał regularne starty wyciągarek na tym samym poziomie, co zwykłe akrobacje (to znaczy jako coś, co znacznie skróciło żywotność płatowca).

Oprócz innych doskonałych odpowiedzi, jeszcze dwa uderzenia przeciwko wystrzeliwaniu kabli w przemyśle lotniczym komercyjnym:

1. Potrzebujesz kontroli i zasilania w sytuacjach awaryjnych
2. Dodatkowy punkt awarii i utrata pasa startowego
3. Uszkodzenie pasa startowego

Po pierwsze, statek powietrzny zawsze będzie miał pełną moc w momencie startu, niezależnie od tego, czy jest on odpalony, czy nie. Ma to na celu zapewnienie jak najszerszego marginesu bezpieczeństwa na wypadek pojawienia się problemu.

Po drugie, mechanizm wystrzeliwania linki dodaje dodatkowy punkt awarii. Nie tylko możemy nie być w stanie wystartować z powodu problemu z mechanizmem wypuszczania kabla, ale może to uniemożliwić użycie tego pasa startowego do startu lub lądowania w zależności od problemu.

Wreszcie, kabel i jego elementy mocujące muszą być koniecznie ciężkie, ponieważ będą uderzać o ziemię lub być może w płytę zaprojektowaną do pochłaniania takiego uderzenia po zwolnieniu. Jednak nie wszystkie wydania będą idealne, a jeśli kabel lub jego mocowanie uderzy w pas startowy, zostanie naruszony, potencjalnie zatrzymując cały ruch na tym pasie na wiele godzin.

Z wszystkimi tymi rzeczami można sobie poradzić, ale są dodatkowe czynniki, które uniemożliwiłyby linii lotniczej i lotniskom przyjęcie takiego systemu.

Istnieje jednak dodatkowy dodatni offset:

Podczas startu zużywa się znaczną ilość paliwa. Jeśli start może być zasilany z naziemnego źródła zasilania, szczególnie tam, gdzie energia elektryczna jest tania, możesz być w stanie zrekompensować część paliwa i związane z nim koszty dla każdego lotu, co może przynieść znaczne oszczędności w porównaniu z lotami branżowymi.

Zmniejszyłoby to również (lub przynajmniej przesunęło) emisje dwutlenku węgla.

Jako pilot szybowca, który głównie używa wyciągarki, a także jako profesjonalny inżynier, widzę obie strony problemu.

Możesz rozwiązać problemy z uruchomieniem, rzucając inżynierami i pieniędzmi w problem, ale jest rażący problem, który wydaje się nie zostać rozwiązany: pęknięcia kabli.

Pomimo nadmiernie zaprojektowanych kabli i połączeń, pęknięcia kabli zdarzają się, miałem kilka i mogą to być momenty zaciskania zwieracza, ale my trenuj dla nich i przeżyjemy. Przetrwamy je głównie dlatego, że latamy szybowcami, samolotami zaprojektowanymi specjalnie do latania bez mocy.

Przerwa na niskim poziomie i po prostu wyląduję za wyciągarką, to wymagałoby ogromnie długiego pasa startowego z wyciągarką częściowo podniesioną, przerwy w połowie poziomu, a ja skręcam i ląduję na skrzyżowaniu, co jest łatwe ponieważ moje lotnisko jest bardzo szerokie, ale lotnisko komercyjne ma dość wąskie pasy startowe. Wyższy poziom przełamuje i wykonuje szybkie okrążenie pola i ląduje normalnie. Samolot pasażerski nie jest szybowcem, więc lądowanie przed nim jest możliwe, ale obwód i lądowanie normalnie nie byłyby możliwe ze względu na charakterystykę ślizgu samolotu. Lądowanie w poprzek pola wymagałoby kwadratowego pasa startowego, który jest bardzo drogi.

... a potem pojawia się problem po udanym uwolnieniu kilku ton kabla spadającego na ziemię. W szybowaniu odbywa się to za pomocą spadochronu napinanego z wciągarki. W przypadku awarii wciągarki przy zwalnianiu liny, należy mieć wolny obszar wokół wciągarki o tej samej średnicy co wysokość zwolnienia, na wypadek gdyby lina spadła na coś lub na kogoś. W przeciwieństwie do ślizgania ten kabel będzie bardzo ciężki.

Kable są ciężkie, zróbmy kolejki

Zasadniczo szybowce są lekkie i wystarczy je wyciągnąć na niewielką wysokość, samolot pasażerski jest ogromny i można mieć tylko nadzieję na zaoszczędzenie ułamka energii startowej. Samolotu nie można było zmniejszyć, chyba że startował tylko z takich miejsc. A kabel do ciągnięcia samolotu byłby niewiarygodnie ciężki, a do użycia wystarczyłoby tylko 3 km (długość pasa startowego), chyba że uważasz, że lotniska zawsze mają miejsce poza pasami startowymi.

jednak byłoby fajniej.

Jak szybko możemy jechać w 3 km?

Wyobraź sobie, że przyspieszamy o 1 g (całkowita siła działająca na pasażerów wynosi wówczas 1,4 g) przez 3 km (rozsądny pas startowy lotniska międzynarodowego). v ^ 2 = u ^ 2 + 2as -> final v = 240 m / s lub 540 mph, co jest bardzo zbliżone do prędkości przelotowej. Więc nie potrzebujemy do tego nawet 3-kilometrowego pasa startowego, żebyśmy mogli łagodniej przyspieszyć.

Jest problem - nadal jesteśmy na ziemi. Więc właściwie najlepszą rzeczą jest pomóc samolotowi w osiągnięciu prędkości startu (v2) i pozwolić, aby reszta startu przebiegała normalnie.

Jeśli to takie sprytne, dlaczego tego nie robi się?

Jest w fazie rozwoju. EM Assisted Launch System dla marynarki wojennej USA, aby zastąpić start katapultowy z lotniskowców.

Ale, jak wyjaśnia ta odpowiedź, udział samolotu pasażerskiego energia zużywana do startu to niewielki ułamek całkowitej zużytej energii, więc prawdopodobnie stracisz jakiekolwiek korzyści wynikające z dodatkowej wagi, wdrażając coś takiego.

Dość oczywista kwestia, która wydaje się być pominięta w innych odpowiedziach: jak szybko można cyklować wciągarkę? Na ruchliwym lotnisku co kilka minut odlatują samoloty. Aby dostać się na wysokość rejsową, wciągarka musi zwinąć znaczną długość liny. Następnie musi spaść na ziemię po zwolnieniu go przez statek powietrzny, co zajmuje w najlepszym przypadku minutę lub dwie, więcej, jeśli ma spadochron. Następnie załoga naziemna musi chwycić koniec kabla, zwinąć go z powrotem na koniec odlotu pasa startowego (co wymaga pojazdu) i przymocować go do następnego samolotu. Załóżmy, że możesz to wszystko zrobić w naprawdę optymistycznych 10 minut: oznacza to, że zmniejszyłeś szczytową przepustowość lotniska do 20%.

Następnie masz koszt całej tej infrastruktury, a dodatkowo musisz powielić tak, abyś mógł wystartować w dowolnym kierunku. I to nawet nie dotyczy tego, co możesz zrobić dla przecinających się pasów startowych (lub nawet równoległych), ani tego, jak kable mogą wpłynąć na ruch lądowania ...

Uważam, że to dobry pomysł i że w końcu to się stanie, ale nie w najbliższym czasie. Przy samolotach, które mamy teraz, po prostu nie opłaca się to ekonomicznie. Mówimy, że wniesienie dodatkowego paliwa do samolotu jest bardzo kosztowne. Jest to kosztowne, ponieważ jeśli przyniesiesz dodatkowe paliwo, aby zwiększyć zasięg, musisz je unosić w powietrzu, a następnie przenosić je przez całą drogę, aż będziesz go potrzebować. To nie cena paliwa jest droga, ale trzeba go nosić, dopóki nie będzie potrzebne, co jest drogie. Paliwo do startu i wspinaczki zużywane jest od razu, więc wcale nie jest drogie. Rachunek za prąd dla wciągarki prawdopodobnie kosztowałby prawie tyle samo, co oszczędzane paliwo.

System wydaje się jednak całkowicie wykonalny. Jeśli działa na małą skalę, dla myśliwców i szybowców, to dlaczego nie miałby działać na większą skalę? Uważam, że w ciągu najbliższych kilku dekad ruch lotniczy zacznie powoli przechodzić w kierunku samolotów z napędem elektrycznym. W przypadku samolotów elektrycznych start wspomagany ziemią byłby znacznie korzystniejszy, a nawet niezbędny. Wciągarka mogłaby wznieść samolot ponad chmury, a stamtąd mógł polecieć do celu dzięki energii słonecznej. Gdyby miał się tam dostać, potrzebowałby ogromnych akumulatorów.