Co by się stało, gdyby samolot (na potrzeby pytania załóżmy, że jest to Airbus A380) straci stabilizator pionowy?
Samolot prawdopodobnie się rozbije.
Stabilizator pionowy zapewnia stateczność przy odchylaniu konwencjonalnym statkom powietrznym. Samoloty, takie jak B-2, zapewniają stabilność dzięki sterowaniu komputerowemu, a samoloty, takie jak latające skrzydła Northrop, są zaprojektowane do latania bez jednego. Ale jeśli samolot zaprojektowany do stabilizacji przy użyciu statecznika pionowego utraci tę powierzchnię, pilotom będzie bardzo trudno ustabilizować się ręcznie za pomocą pozostałych systemów. Chociaż przechylenie i ciąg różnicowy wpłyną na odchylenie, oba będą reagować wolniej niż ster, zwłaszcza w dużych samolotach, takich jak A380. Może to również uszkodzić układy hydrauliczne, utrudniając sterowanie pozostałymi powierzchniami.
Jeśli za sterami znajdują się doświadczeni piloci testowi (jak w przypadku B-52 poniżej) lub jeśli przewiduje się awarię i przeszkolony do tego, jest możliwe, że samolot byłby wystarczająco sterowalny, aby bezpiecznie wylądować. Jednak, jak pokazują poniższe incydenty, tego rodzaju awarie nie zdarzają się często i mogą z łatwością przekroczyć zdolność załogi do kontrolowania samolotu.
Przykłady takich sytuacji:
Japan Airlines Flight 123 stracił większość stabilizatora pionowego, gdy zawiodła tylna przegroda ciśnieniowa. Pomimo utraty układów hydraulicznych, pilotom udało się przez chwilę utrzymać samolot w powietrzu, ale ostatecznie zderzyli się z górą.
Lot 587 linii American Airlines stracił stabilizator pionowy kiedy ster sterowy pilota powoduje nadmierne naprężenie konstrukcji. Niedługo potem się zawiesił.
W 1964 roku B-52 stracił większość statecznika pionowego z powodu ekstremalnych turbulencji. Piloci byli w stanie przedłużyć hamulce pneumatyczne na końcach skrzydeł, aby zapewnić pewną stabilność. Siły Powietrzne wysłały samolot pościgowy, aby pomóc pilotom i zapewnić wskazówki techniczne z ziemi. Załodze udało się sprowadzić samolot z powrotem w celu bezpiecznego lądowania ( zobacz film). Były co najmniej trzy inne przypadki, w których statecznik pionowy na B-52 zawiódł, a wszystkie zakończyły się utratą samolotu. Ten konkretny lot został przeprowadzony z pilotami testowymi, aby celowo przelecieć przez turbulencje, rejestrując dane pomagające zrozumieć awarie w innym samolocie. Jednak lot napotkał nieoczekiwanie silne turbulencje, które doprowadziły do rozdzielenia statecznika pionowego.
Jak zawsze, to zależy. Jest kilka rzeczy, które zapewniają stabilność kierunkową:
Muszą przeciwdziałać destabilizującym częściom:
Jeśli pion jest jedyną częścią stabilizującą, utrata oznacza upadek wkrótce potem. Samoloty muszą być skierowane do przodu, aby uzyskać wystarczającą siłę nośną. Chwilowe wyjątki się nie liczą: samoloty myśliwskie z I wojny światowej miały bardzo małe ogony pionowe, a co za tym idzie niską stateczność kierunkową. Kilku niemieckich pilotów z I wojny światowej udoskonaliło technikę, w której nagłe naciśnięcie steru sterowego wypychałoby samolot poza stabilny reżim kątów odchylenia, a samolot wykonywałby szybki, pełny obrót wokół własnej osi pionowej. To przestraszyłoby pilotów ścigających samolotów, bo teraz wycelowałyby w nich karabiny maszynowe ich przeciwnika. Ale nie było realnej możliwości wycelowania, a prędkość obrotowa była tak duża, że w kierunku ścigającego samolotu leciało bardzo niewiele strzałów.
Rozmiar pionowego ogona samolotu wielosilnikowego jest kierując się potrzebą przeciwdziałania momentowi odchylającemu z powodu awarii silnika. Jeśli wszystkie silniki pracują, pionowy ogon musi być tylko 1/3 wielkości. Jeśli tolerowana jest niska stabilność holenderskiego toczenia, może zostać jeszcze bardziej zmniejszona. Dlatego też, jeśli inne części mogą zapewnić wystarczającą stabilność, można przetrwać częściową utratę powierzchni pionowej. W przypadku zamiatanego skrzydła kluczem jest latanie w trybie lotu, w którym pomaga to najbardziej, czyli z małą prędkością. W przypadku B-52H 61-023, który zdarzył się 10 stycznia 1964 r., Dodatkową pomoc stanowiło obniżenie tylnego podwozia, co przyczyniło się do efektu małej płetwy oraz przesunięcie środka ciężkości do przodu poprzez pompowanie. paliwo.
Ponadto, gdyby odłamała się jakakolwiek większa część stabilizatora, stabilność wzdłużna zostałaby utracona. Ci faceci mieli szczęście i byli bardzo zdolnymi pilotami.
61-023 został naprawiony i latał przez ponad 40 lat po tym incydencie. Został wycofany w 2008 roku.
Istnieje kilka samolotów zaprojektowanych do latania bez pionowych stateczników (na przykład bombowiec B-2). Ale mają bardzo sprytnie dzielone klapy, które rekompensują brak stabilności / kontroli zwykle zapewniany przez poziomą konfigurację stabilizatora / steru. Zasadniczo dzielona klapa otworzy się i stworzy większy opór na skrzydle, na którym jest umieszczona lotka, odciągając tę stronę drona do tyłu. Dlatego te samoloty używają tego systemu do stabilizacji poziomej.
Jeśli samolot nie jest zaprojektowany do pracy bez stabilizatora pionowego, miałby problemy, gdyby go zgubił. Na jednostkach ze statecznikami poziomymi, ogólnie rzecz biorąc, jeśli samolot zostanie nieco przesunięty na boki, strumień powietrza będzie naciskał na stabilizator i w ten sposób cofnie samolot do linii. Gdybyś zgubił ten system, znalazłbyś inny sposób na zrekompensowanie niestabilności odchylenia.
Teoretycznie możliwe jest, że możesz użyć ciągu różnicowego między silnikami, aby utrzymać samolot w linii. To prawda, reakcja byłaby bardzo powolna i trudna do kontrolowania (szczególnie na dużym odrzutowcu, takim jak A380), ale możliwe, że dałoby się to zrobić, biorąc pod uwagę odpowiedni samolot (taki z szybko reagującymi silnikami) i odpowiednie warunki (gładkie powietrze, w zasadzie).
Prawdopodobnie nie. Smutnym przykładem jest American Airlines Flight 587. Jeśli samolot straci tylko niewielką część płetwy, może być w porządku, ale jeśli straci płetwę, zdarzają się dwie ważne rzeczy:
Powyższe utrudnia fakt, że większość prawdopodobnie piloci nie byliby świadomi tego, co faktycznie się wydarzyło i byłoby im bardzo trudno podjąć odpowiednie działania.
Jestem prawie pewien, że samolot lecący po linie nie ulegnie awarii. Fly by wire kontroluje stabilność samolotu poprzez regulację powierzchni sterowych. Gdy klapki są wysunięte, zrównoważy obie strony, aby zapobiec odchyleniu. Nie widzę powodu, dla którego awarii statecznika pionowego nie można byłoby skompensować sterowaniem klapami. Pilot nie mógł tego zrobić. Komputer tak.
Edycja: nie jestem już taki pewien. Utrata całego statecznika pionowego jest znacznie gorsza niż utrata samego steru. Ale powiedziałbym, że wciąż jest nadzieja.
Jasne, że tak (mówiąc aerodynamicznie). Jak wcześniej wspomniano, wymaga jednak systemu cyfrowego sterowania lotem (znanego również jako „fly by wire”).
Lockheed Martin X-44 Manta to prawie F-22 bez pionowych powierzchni sterowania lotem.
Może wykonać awaryjne lądowanie, jeśli nie ma dalszych uszkodzeń w części tylnej, takiej jak windy. W wypadku JAL 123 brakowało stabilizatora pionowego, ale to nie był powód jego awarii. Wystąpiła awaria JAL z powodu awarii sterowania windą.
Lot 587 przechodził gwałtowne odchylenia, zanim pękło pionowe pchnięcie. Po zgubieniu nic nie zatrzymało rotacji samolotu i po prostu nadal odchylał się, aż wszedł w korkociąg. Gdyby stabilizator pionowy po prostu odpadł, gdy samolot był w normalnym locie, to kto wie, czy przetrwałby lądowanie, ale prawdopodobnie nie wymknąłby się natychmiast spod kontroli.
Inne przypadki, w których samoloty rozbił się po utracie pionowego pchnięcia XB-70, w którym stracił oba pionowe pchnięcia po zderzeniu, a DHL Flight 611 również stracił pionowe dźgnięcie z powodu kolizja. Lot 611 przetrwał dłużej niż samolot, w który uderzył, ale wkrótce potem rozpadł się z powodu naprężeń wywieranych na samolot podczas gwałtownego odchylania się i nurkowania. Należy zauważyć, że nowoczesny samolot pasażerski straciłby swoją kluczową hydraulikę, gdyby odłączyła się płetwa, sprawiając, że wszystkie powierzchnie sterowe stałyby się bezużyteczne.
Nie jest trudno zaprojektować samolot ze skośnymi skrzydłami, który latałby bez pionowego ogona. Na przykład latające skrzydło „Zagi”, takie jak to
nadal będzie latać prawidłowo, jeśli pionowe żebra końcowe zostaną usunięte, chociaż niekorzystne odchylenie będzie wyraźniejsze, a środek ciężkości musi być dalej do przodu niż skrajnie rufowy środek ciężkości, który może być tolerowany, jeśli obecne są pionowe płetwy ogonowe lub końcowe, w przeciwnym razie statek powietrzny wymknie się spod kontroli i gwałtownie spadnie. Podobnie większość lotni nie ma pionowych ogonów. Gdyby jednak samolot pasażerski, zgodnie z pierwotnym pytaniem, mógł latać dobrze bez pionowego ogona, pionowego ogona nie byłoby. Konstrukcja została zoptymalizowana pod kątem konfiguracji ogonowej, a całkowite usunięcie całego pionowego ogona prawdopodobnie miałoby katastrofalne skutki. Utrata tylko części pionowego ogona mogła być tolerowana, o ile unikano niekorzystnych warunków, takich jak awaria jednego lub więcej silników. Jeśli chodzi o słynny przykład B-52, zwróć uwagę, że ten samolot ma dość dużo płaskiej powierzchni kadłuba za CG.Istnieją samoloty z lat 20. XX wieku, które nie mają statecznika pionowego, ponieważ prostokątny kształt ich kadłuba zapewnia wystarczającą stabilność w pionie. Były mniej zwrotne, ale wystarczające na epokę. Jednym z przykładów jest Fokker FII.