Työntövoiman kääntäminen - Thrust reversal
Thrust kääntyminen , jota kutsutaan myös potkurijarrutus , on väliaikainen kulkeutumisen sellaisen lentokoneen moottorin n työntövoiman sen toimimaan vastoin eteenpäin matka lentokoneen tarjoten hidastus . Monissa suihkukoneissa on työntövoiman kääntöjärjestelmät, jotka hidastavat hidastusta heti kosketuksen jälkeen, vähentävät jarrujen kulumista ja mahdollistavat lyhyemmät laskeutumismatkat. Tällaiset laitteet vaikuttavat lentokoneeseen merkittävästi, ja niitä pidetään tärkeinä lentoyhtiöiden turvallisen toiminnan kannalta . On tapahtunut onnettomuuksia työntövoiman kääntöjärjestelmien kanssa, myös kuolemaan johtaneita.
Käänteinen työntövoima on saatavana myös monissa potkurikäyttöisissä lentokoneissa kääntämällä säädettävän nousun potkurit negatiiviseen kulmaan. Vastaavaa konseptia alukselle kutsutaan perämoottoriksi .
Periaate ja käyttötarkoitukset
Laskeutumisrulla koostuu kosketuksesta, lentokoneen nopeuttamisesta taksilla ja lopulta täydelliseen pysähtymiseen. Useimmat kaupalliset suihkumoottorit tuottavat kuitenkin edelleen työntövoimaa eteenpäin, myös joutokäynnillä, toimien lentokoneen hidastuvuuden estämiseksi. Useimpien nykyaikaisten lentokoneiden laskutelineen jarrut riittävät normaalioloissa pysäyttämään lentokoneen itsestään, mutta turvallisuussyistä ja jarrujen kuormituksen vähentämiseksi tarvitaan toinen hidastusmenetelmä. Skenaarioissa, joihin liittyy huono sää, joissa kiitotien lumi tai sade heikentävät jarrutustehoa, ja hätätilanteissa, kuten lentoonlähdön hylkäämisessä , tämä tarve on selvempi.
Yksinkertainen ja tehokas tapa on kääntää suihkumoottorin pakokaasuvirran suunta ja käyttää itse moottorin voimaa hidastaakseen. Ihannetapauksessa käänteinen pakokaasuvirta olisi suunnattu suoraan eteenpäin. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista aerodynaamisista syistä, ja kulma on 135 °, mikä johtaa vähemmän tehokkuuteen kuin muuten olisi mahdollista. Työntövoiman kääntämistä voidaan käyttää myös lennon aikana nopeuden pienentämiseen, vaikka tämä ei ole yleistä nykyaikaisilla lentokoneilla. Suihkumoottoreissa käytetään kolmea yleistä työntövoiman peruutusjärjestelmää: kohde-, simpukkakuori- ja kylmävirtajärjestelmät. Jotkut potkurikäyttöiset lentokoneet, joissa on vaihtelevan nousun potkurit, voivat kääntää työntövoimaa muuttamalla potkurin lapojen nousua . Useimmilla kaupallisilla suihkukoneilla on tällaisia laitteita, ja sillä on myös sovelluksia sotilasilmailussa.
Työntövoiman kääntöjärjestelmien tyypit
Pienissä lentokoneissa ei tyypillisesti ole työntövoiman kääntöjärjestelmiä, paitsi erikoissovelluksissa. Toisaalta suurilla lentokoneilla (yli 12 500 kilon painoisilla) on lähes aina mahdollisuus kääntää työntövoima. Mäntämoottori , potkuriturbiini- ja suihkukoneet voidaan suunnitella sisällyttämään työntövoiman kääntöjärjestelmät.
Potkurikäyttöinen lentokone
Potkurikäyttöiset lentokoneet tuottavat taaksepäin suuntautuvan työntövoiman muuttamalla ohjattavan nousupotkurien kulmaa siten, että potkurit ohjaavat työntövoimaa eteenpäin. Tämä käänteisen työntövoiman ominaisuus tuli saataville kehitettäessä säädettävän nousun potkureita, jotka muuttavat potkurin lapojen kulmaa hyödyntämään tehokkaasti moottorin tehoa monenlaisissa olosuhteissa. Käänteinen työntövoima syntyy, kun potkurin nousukulma pienenee hienosta negatiiviseksi. Tätä kutsutaan beeta -asentoksi.
Mäntämoottorikoneilla ei yleensä ole käänteistä työntövoimaa, mutta potkuriturbiinikoneilla yleensä on. Esimerkkejä ovat PAC P-750 XSTOL , Cessna 208 Caravan ja Pilatus PC-6 Porter .
Yksi käänteisen työntövoiman erikoissovellus on sen käyttö monimoottorisissa vesilentokoneissa ja lentävissä veneissä . Näillä lentokoneilla, kun ne laskeutuvat veteen, ei ole tavanomaista jarrutusmenetelmää, ja niiden on luotettava pujotteluun ja/tai käänteiseen työntövoimaan sekä veden vetämiseen hidastaakseen tai pysäyttääkseen. Lisäksi taaksepäin suuntautuva työntövoima on usein välttämätön vedessä liikkumiseen, jossa sitä käytetään tiukkojen käännösten tekemiseen tai jopa lentokoneen vetämiseen taaksepäin, jotka voivat osoittautua tarpeellisiksi laiturilta tai rannalta poistumiselle.
Suihkukone
Suihkumoottoreita käyttävissä lentokoneissa työntövoiman kääntäminen suoritetaan aiheuttamalla suihkupuhallus eteenpäin. Moottori ei pyöri tai pyöri taaksepäin; sen sijaan työntövoiman peruutuslaitteita käytetään estämään räjähdys ja ohjaamaan se eteenpäin. Suurten ohitusasteiden moottorit yleensä kääntävät työntövoimaa muuttamalla vain tuulettimen ilmavirran suuntaa, koska suurin osa työntövoimasta syntyy tästä osasta, toisin kuin ydin. Yleisessä käytössä on kolme suihkumoottorin työntövoiman kääntöjärjestelmää:
Kohdetyyppi
Kohteen työntövoiman suunnanvaihtaja käyttää paria hydraulisesti toimivia 'kauha' tyyppisiä ovia kääntääkseen kuumakaasuvirran. Eteenpäin työntövoimaa varten nämä ovet muodostavat moottorin suuttimen. Tämän järjestelmän alkuperäisessä toteutuksessa Boeing 707: ssä , joka on edelleen yleinen nykyään, kaksi kääntökauhaa oli saranoitu, joten kun ne ovat käytössä, ne estävät pakokaasun taaksepäin suuntautuvan virtauksen ja ohjaavat sen eteenpäin. Tämän tyyppinen suunnanvaihdin näkyy moottorin takana käytön aikana.
Simpukkakuoren tyyppi
Simpukka-ovijärjestelmä on pneumaattinen . Kun ovi aktivoidaan, se avaa kanavat ja sulkee normaalin ulostulon, jolloin työntövoima suuntautuu eteenpäin.
Kaskadityyppi
Kaskadin työntövoiman suunnanvaihdinta käytetään yleisesti turbofanimoottoreissa. Turbojetimoottoreissa tämä järjestelmä olisi vähemmän tehokas kuin kohdejärjestelmä, koska kaskadijärjestelmä käyttää vain tuulettimen ilmavirtaa eikä vaikuta päämoottorin ytimeen, joka tuottaa edelleen työntövoimaa eteenpäin.
Kylmän virran tyyppi
Kaksi tyyppiä, joita käytetään turbojet- ja low-bypass-turboahtomoottoreissa, joissakin high-bypass-turbofanimoottoreissa löytyy kolmaskin voimansiirtotyyppi. Ovet ohituskanava käytetään ohjaamaan ilmaa, joka kiihdyttää moottorin tuulettimen osassa, mutta ei läpi polttokammion (kutsutaan ohitus ilma) siten, että se tarjoaa reverssejä. Kylmävirran suunnanvaihtojärjestelmä aktivoidaan ilmamoottorilla. Normaalikäytössä taaksepäin suuntautuvat työntösiivet ovat tukossa. Valittaessa järjestelmä taittaa ovet estämään kylmävirtauksen viimeisen suuttimen ja ohjaamaan tämän ilmavirran kaskadisiipiin. Tämä järjestelmä voi ohjata sekä tuulettimen että sydämen pakokaasuvirran.
Kylmävirtajärjestelmä tunnetaan rakenteellisesta eheydestä, luotettavuudesta ja monipuolisuudesta. Aikana työntövoima reverser aktivoinnin, holkin ympärille asennettu kehä lentokoneen moottorin konehuone siirtyy jälkipäätä paljastaa Cascade siipiä, jotka toimivat ohjata moottorin tuulettimen virtaus. Tämä työntövoiman suunnanvaihtojärjestelmä voi olla raskas ja vaikea integroida suurten moottoreiden koteloihin.
Operaatio
Useimmissa ohjaamoasetuksissa käänteinen työntövoima asetetaan, kun työntövivut ovat joutokäynnillä vetämällä niitä kauemmas taaksepäin. Käänteistä työntövoimaa käytetään tyypillisesti heti kosketuksen jälkeen, usein spoilereiden kanssa , hidastuksen parantamiseksi laskeutumisvaiheen alussa, kun jäännös aerodynaaminen nosto ja suuri nopeus rajoittavat laskutelineessä sijaitsevien jarrujen tehokkuutta. Käänteinen työntövoima valitaan aina manuaalisesti joko käyttämällä työntövipuihin kiinnitettyjä vipuja tai siirtämällä työntövivut taaksepäin suuntautuvaan "työntöporttiin".
Käänteisen työntövoiman aikainen hidastuvuus voi vähentää laskeutumisrullaa neljänneksen tai enemmän. Säännöissä määrätään kuitenkin, että ilma -aluksen on kyettävä laskeutumaan kiitotielle ilman työntövoiman kääntämistä, jotta se voidaan sertifioida laskeutumaan sinne osana säännöllistä lentoyhtiötä .
Kun lentokoneen nopeus on hidastunut, käänteinen työntövoima suljetaan, jotta estetty käänteinen ilmavirta ei heittäisi roskia moottorin imuaukkojen eteen, missä se voidaan niellä, aiheuttaen vieraiden esineiden vaurioita . Jos olosuhteet sitä edellyttävät, käänteistä työntövoimaa voidaan käyttää kokonaan pysäytykseen tai jopa työntövoiman aikaansaamiseksi lentokoneen taaksepäin työntämiseen, vaikka lentokoneiden hinauksia tai vetokoukkuja käytetään yleisemmin tähän tarkoitukseen. Kun käänteistä työntövoimaa käytetään lentokoneen työntämiseen takaisin portilta, liikettä kutsutaan powerbackiksi . Jotkut valmistajat varoittavat tämän menettelyn käyttämisestä jäisissä olosuhteissa, koska käänteisen työntövoiman käyttö lumisella tai lumen peittämällä maaperällä voi aiheuttaa likaa, vettä ja kiitotien ilmatiiviitä ilmaa ja tarttua siipipintoihin.
Jos käänteisen työntövoiman täysi teho ei ole toivottavaa, työntövoiman peruutus voidaan suorittaa kaasulla, joka on asetettu alle täydellä teholla, jopa tyhjäkäynnille, mikä vähentää jännitystä ja moottorin osien kulumista. Käänteinen työntövoima valitaan joskus joutokäyntimoottoreissa jäännösvoiman poistamiseksi, erityisesti jäisissä tai liukkaissa olosuhteissa tai kun moottorin suihkupuhdistus voi aiheuttaa vaurioita.
Lentotoiminta
Jotkut lentokoneet, erityisesti jotkut venäläiset ja Neuvostoliiton lentokoneet , pystyvät turvallisesti käyttämään käänteistä työntövoimaa lennon aikana, vaikka suurin osa niistä on potkurikäyttöisiä. Monet kaupalliset lentokoneet eivät kuitenkaan voi. Käänteisen työntövoiman käytön aikana on useita etuja. Se mahdollistaa nopean hidastumisen ja nopean nopeuden vaihtamisen. Se estää myös jyrkkiin sukelluksiin tavallisesti liittyvän nopeuden lisääntymisen, mikä mahdollistaa nopean korkeuden menetyksen , mikä voi olla erityisen hyödyllistä vihamielisissä ympäristöissä, kuten taistelualueilla, ja jyrkkiä lähestymisiä maahan.
Douglas DC-8 -sarjan lentokoneet on sertifioitu lennon potkurijarrutus koska palvelu merkintä 1959. turvallisia ja tehokkaita helpottamaan nopeaa laskuja tantonopeuksilla, se kuitenkin tuotti merkittäviä lentokoneen tärinä, joten todellinen käyttö oli harvinaisempaa matkustajaliikenteessä ja yleisempi rahti- ja lauttalennoilla, joissa matkustajien mukavuus ei ole huolenaihe.
Hawker Trident , joka on 120- 180-istuimen matkustajakone, kykeni laskeva jopa 10000 ft / min (3050 m / min) käyttämällä reverssejä, vaikka tämä ominaisuus on harvoin käytetty.
Concorde yliäänikone matkustajakone voisi käyttää potkurijarrutus ilmassa lisätä vajoamisnopeutta. Ainoastaan sisämoottoreita käytettiin, ja moottorit asetettiin taaksepäin joutokäynnille vain alleäänisen lennon aikana ja kun lentokone oli alle 30000 jalkaa korkeudessa. Tämä nostaisi laskeutumisnopeuden noin 10 000 jalkaan/min.
Boeing C-17 Globemaster III on yksi harvoista nykyaikaisen lentokoneen, joka käyttää reverssien lennon. Boeingin valmistama lentokone pystyy käyttämään käänteistä työntövoimaa lennon aikana kaikkiin neljään moottoriin helpottaakseen jyrkkiä taktisia laskuja jopa 4600 m/min (15 000 jalkaa/min) taisteluympäristöihin (laskeutumisnopeus on hieman yli 170 mph tai 274 km/h). Lockheed C-5 Galaxy , käyttöön vuonna 1969, on myös lennon käänteisessä valmiudet, vaikka on sisämoottoreiden vain.
Saab 37 Viggen (eläkkeelle marraskuussa 2005) oli myös mahdollisuus käyttää moottorijarrutusta sekä ennen purkamista, lyhentää tarvittavat kiitotien, ja rullaus laskeutumisen jälkeen, jolloin monet ruotsalaiset tiet kaksinkertaistaa kuin sodanajan kiitoratoja .
Shuttle Training Aircraft erittäin muuttaa Grumman Gulfstream II , käytetään potkurijarrutus lennon auttaa simuloida Avaruussukkula aerodynamiikan niin astronautit voisivat harjoitella laskua. Samanlaista tekniikkaa käytettiin muokatussa Tupolev Tu-154: ssä, joka simuloi venäläistä Buran- avaruussukkulaa.
Tehokkuus
Työntövoima ja tuotettu teho ovat verrannollisia lentokoneen nopeuteen, mikä tekee peruutusvoimasta tehokkaamman suurilla nopeuksilla. Maksimaalisen tehokkuuden saavuttamiseksi se tulisi levittää nopeasti kosketuksen jälkeen. Jos se aktivoidaan pienillä nopeuksilla, vieraat esineet voivat vaurioitua . On olemassa vaara, että lentokone, jossa on työntövoiman suunnanvaihtimet, poistuvat hetkellisesti maasta, johtuen sekä taaksepäin suuntautuvan työntövoiman vaikutuksesta että spoilereiden nostokorkeudesta . Ilma -aluksilla, jotka ovat alttiita tällaiselle tapahtumalle, lentäjien on huolehdittava siitä, että he saavuttavat tukevan asennon maassa ennen peruutusvoiman käyttöä. Jos sitä käytetään ennen kuin nenäpyörä koskettaa maata, on olemassa epäsymmetrisen levityksen mahdollisuus, joka aiheuttaa hallitsemattoman heilumisen suuremman työntövoiman puolelle, koska lentokoneen ohjaaminen nokkapyörällä on ainoa tapa säilyttää suunta matkustamisesta tässä tilanteessa.
Käänteistä työntövoimaa käytetään vain murto -osan lentokoneen käyttöajasta, mutta se vaikuttaa siihen suuresti suunnittelun , painon, ylläpidon , suorituskyvyn ja kustannusten suhteen. Rangaistukset ovat merkittäviä, mutta välttämättömiä, koska ne tarjoavat pysäytysvoiman lisämarginaaleille, suunnanvalvonnan laskeutumisrullien aikana ja auttavat hylättyjen lentoonlähtöjen ja maatoimintojen suorittamisessa saastuneilla kiitoteillä, joilla normaali jarrutusteho on heikentynyt. Lentoyhtiöt pitävät työntövoiman suunnanvaihtojärjestelmiä olennaisena osana lentokoneiden turvallisuuden enimmäistason saavuttamisessa .
Käänteisen työntövoiman käyttöönotto lennon aikana on vaikuttanut suoraan useiden kuljetustyyppisten lentokoneiden törmäyksiin:
- 11. helmikuuta 1978 Pacific Western Airlinesin lento 314 , Boeing 737-200 , kaatui suorittaessaan hylättyä laskua Cranbrookin lentokentällä . Vasen työntövoiman suunnanvaihdin ei ollut kunnolla paikallaan; se laukaistiin kiipeilyn aikana, jolloin lentokone kääntyi vasemmalle ja osui maahan. Viidestä miehistön jäsenestä ja 44 matkustajasta vain 6 matkustajaa ja lentoemäntä selvisivät hengissä.
- 9. helmikuuta 1982 Japan Airlinesin lento 350 kaatui 300 metrin päähän kiitotieltä Tokion Hanedan lentoasemalla sen jälkeen , kun henkisesti epävakaa kapteeni otti tahallisesti käyttöön peruutusvoiman kahdessa Douglas DC-8 : n neljässä moottorissa. 24 matkustajan kuolemassa.
- 29. elokuuta 1990 Yhdysvaltain ilmavoimien Lockheed C-5 Galaxy syöksyi pian lentoonlähdön Ramstein Air Base vuonna Saksassa . Kun lentokone alkoi kiivetä kiitotieltä, yksi työntövoiman kääntäjistä laukaisi yhtäkkiä. Tämä johti koneen hallinnan menettämiseen ja sitä seuranneeseen onnettomuuteen. Lentokoneessa olleista 17 ihmisestä 4 selvisivät onnettomuudesta.
- 26. toukokuuta 1991 Boeing 767-300ER , Lauda Air Flight 004 , laukaisi vahingossa vasemman moottorin työntövoiman suunnanvaihtimen, mikä aiheutti matkustajakoneen sukelluksen ja hajottamisen ilmassa. Kaikki 213 matkustajaa ja 10 miehistöä kuoli.
- 31. lokakuuta 1996 TAM Linhas Aéreasin lento 402 , Fokker 100 , kaatui pian lentoonlähdön jälkeen Congonhas-São Paulon kansainväliseltä lentokentältä , São Paulo , Brasilia , törmäsi kahteen kerrostaloon ja useisiin taloihin. Kaikki 90 matkustajaa ja 6 miehistön jäsentä sekä 3 maassa ollutta ihmistä kuolivat onnettomuudessa. Onnettomuuden syynä oli viallisen työntövoiman suunnanmuuttajan epäkäskytetty käyttöönotto oikealla moottorilla pian nousun jälkeen.
- 10. helmikuuta 2004 Kish Air Flight 7170 , Fokker 50 , kaatui lähestyessään Sharjahin kansainvälistä lentokenttää . Yhteensä 43 matkustajaa ja miehistön jäsentä kuoli. Tutkijat havaitsivat, että lentäjät olivat ennenaikaisesti asettaneet potkurit kääntämään työntövoimaa, jolloin he menettivät koneen hallinnan.
- 17. heinäkuuta 2007 TAM Linhas Aéreas -lento 3054 , Airbus A320, kaatui laskeutumisen jälkeen Congonhas-São Paulon kansainväliselle lentokentälle , São Paulo , Brasilia , osui Shell- huoltoasemalle, autoihin ja lopulta TAM Express -rakennukseen, tappamalla yhteensä 199 ihmisiä, 187 koneessa ja 12 maassa, jättämättä eloon jääneitä. Törmäys johtui oikean työntövoiman suunnanvaihtimen toimintahäiriöstä.
Katso myös
Viitteet
Ulkoiset linkit
- Laskeutumisetäisyyden pienentäminen
- "Power Jetsin työntövoimaspoileri, joka voi antaa negatiivisen työntövoiman jarrutuksessa" - vuoden 1945 lentoartikkeli uusista moottorikehityksistä, jossa esitetään Power Jetsin peruutusvoimalaite