Kann „eine Drohne“ die Tragfläche „eines Flugzeugs“ so stark beschädigen, dass sie tatsächlich dessen Flugfähigkeit gefährdet?

Ich bin über dieses Video der University of Dayton gestolpert , das zeigt, wie viel Schaden eine bestimmte Art von Drohne an einem Flügel anrichten kann, und sie haben einen ganzen Artikel darüber geschrieben. Während die meisten dieser Artikel nach Marketing für ihr Forschungsinstitut klingen und nur sehr wenige tatsächliche Informationen über das gerade veröffentlichte Video enthalten, scheint das Wichtigste, was Sie mitnehmen sollten, Folgendes zu sein:

Forscher der Impact Physics-Gruppe von UDRI starteten einen 2,1 Pfund schweren DJI Phantom 2-Quadcopter am Flügel eines Mooney M20-Flugzeugs. Die Drohne zersplitterte beim Aufprall nicht, riss jedoch die Vorderkante des Flügels auf, als sie sich in die Struktur bohrte, und beschädigte ihren Hauptholm.

[...]

Die Forscher schossen dann einen ähnlich gewichteten Gel-„Vogel“ in einen anderen Teil des Flügels, um die Ergebnisse zu vergleichen. „Der Vogel hat an der Vorderkante des Flügels offensichtlicheren Schaden angerichtet, aber das Phantom drang tiefer in den Flügel ein und beschädigte den Hauptholm, was der Vogel nicht tat.“

Wenn wir darauf vertrauen, dass die Forscher die Tatsache berücksichtigt haben, dass die Struktur eines beschädigten Flügels an einigen Stellen offensichtlich beeinträchtigt ist, und dass sie auch Knochen berücksichtigt haben, die einen tatsächlichen Vogel etwas steifer als reines Gel machen, sowie die Experimente oft genug wiederholt haben, um die obige Aussage zu machen mit einem vernünftigen Maß an Vertrauen – nichts davon wird im Artikel explizit erwähnt – welche Schlussfolgerungen können wir dann daraus ziehen?

Es sieht dramatisch aus. Klingt auch dramatisch, wenn man überhaupt keine Ahnung von Luftfahrt hat, was wohl die Absicht war, als sie den Artikel geschrieben haben.

Doch wie groß ist der Schaden wirklich?

Der Artikel sagt es nicht.

Ein YouTube-Kommentar von einem „Stephen Mann“, der anscheinend Piloterfahrung behauptet, lautet:

Sie können mit 200 MPH alles, was 2 Pfund wiegt, auf eine Platte aus 2024-O 0,04 "Aluminium werfen, die typisch für Flugzeugflügel ist, und diesen Schaden erleiden. Ich habe schlimmere Hagelschäden gesehen.

und stellt fest, dass:

Der Mooney-Flügel verwendet ein dünneres Aluminium (0,038 Zoll) als ein Verkehrsflugzeug (0,04 bis 0,05 Zoll). Dies machte den Mooney leichter und schneller, was ein Marketingdesign war.

Ich hatte mehr als ein paar Vogelschläge während der Landung (keine während des Starts, von denen ich wusste). Einige waren kanadische Gänse, die 10-15 Pfund wiegen. Es gab nie einen Schaden am Flugzeug, abgesehen davon, dass die Vogeldärme von der Tragfläche entfernt wurden.

während die Bedeutung des Tests im Allgemeinen heruntergespielt wird:

Normalerweise fliegt kein Flugzeug unter 400 Fuß, wo die meisten Drohnen operieren, so schnell. Beim Endanflug fliegen die meisten Flugzeuge zwischen 130 und 160 Knoten, und wenn ein landendes Flugzeug unter 500 Fuß ist, werden die Klappen und Vorflügel ausgefahren und die Klimaanlage dreht wahrscheinlich 120 Knoten. Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt, wie die Mooney in diesem Video, fliegen beim Endanflug normalerweise zwischen 70 und 110 Knoten. Noch langsamer beim Start.

Ich akzeptiere Informationen aus YouTube-Kommentaren nur ungern für bare Münze – zumal sie möglicherweise voreingenommen sind. Wenn dies jedoch zutrifft, kann dies den Nutzen des Tests nur erheblich verringern. Und obwohl ich denke, dass das durchaus möglich ist, würde ich gerne glauben, dass sie sich einige Gedanken über diese Experimente machen, bevor sie sie durchführen.

Wo bleibt uns das?

Kann „eine Drohne“ „ein Flugzeug“ zum Absturz bringen, indem sie hineinstürzt? Höchstwahrscheinlich, wenn wir über diese großen US-Militärdrohnen wie die RQ-4 sprechen .

Aber kann eine "Hobby-Drohne" (in Ermangelung eines besseren Wortes) wie die im Video gezeigte der University of Dayton die Flugfähigkeit "des durchschnittlichen Flugzeugs" (falls es so etwas gibt) ernsthaft gefährden?

Oder sagen wir, wir beginnen bei Mooney und skalieren den Schaden für größere Flugzeuge. Würde ein Flugzeug mit solchen Schäden in Schwierigkeiten geraten oder würde es nur eine wahrscheinlich kostspielige Reparatur erfordern?

Was passiert, wenn die Hobbydrohne mit 110 km/h gegen eine Windschutzscheibe prallt?
Die Drohne öffnete den Flügel genau an der Stelle, an der Pipers- und Beech-Produkte Kraftstoff lagern (zwischen 20 und 40 Gallonen pro Single). Die Kombination aus Luft, Treibstoff und Funken aus der Elektronik der Drohne oder gebrochenen Kabeln im Flugzeug selbst könnte ein Feuer auslösen oder eine Explosion verursachen. In der Praxis wird der Pilot wahrscheinlich ein Ausweichmanöver versuchen, das die Belastungen auf Haut und Struktur erhöht. Die Druckänderung im Flügel und die zusätzliche Belastung durch das Manövrieren könnten Nietlinien platzen lassen, die ein strukturelles Versagen verursachen. Nur Spuckballerei, aber beides erscheint mir realistisch.
Wow, die Drohne ist einfach im Flügel verschwunden. Das könnte Querruderkabel, Klappenkabel, vielleicht sogar die nassen Flügel (versiegelte Rippen- / Hautbereiche bei Mooneys und Cardinals) stören, und wer weiß, was an Verkabelung zu den Flügelspitzen-Blitzlichtern, Navigationslichtern, flügelmontierten Landelichtern usw. führt Verkabelung des elektrischen Klappenmotors. Und wenn die Batterien der Drohne beschädigt wurden, wer weiß, was die Folgen sein könnten.
So sieht es aus, wenn ein Vogel gegen das Fenster schlägt , dieser Typ hatte Glück, dass der Vogel ihn nicht ins Gesicht getroffen hat, eine Drohne wäre jedoch zu einem Schrapnell geworden ...

Antworten (2)

Herr Mann hat keine Ahnung, wovon er redet.

Die Flügel bestehen nicht aus 2024-O-Aluminium, das vollständig geglüht und sehr weich ist. Der übliche Wärmebehandlungszustand ist T3 bis T6.

Ein Mooney hätte KEINE 0,040-Zoll-Flügelhäute. Die Häute werden 0,016, 0,020, 0,025 und vielleicht 0,032 in stark beanspruchten Bereichen um die Flügelwurzeln herum sein. Die Vorderkanten wären 0,025 oder vielleicht 0,032 nach innen und wahrscheinlich 0,020 oder 0,016 in der Nähe der Tips und auf den Steuerflächen Skin-Größen dienen der strukturellen Effizienz und Steifigkeit für minimales Gewicht, nicht dem "Marketing" ... meine Güte.

Seine Kommentare zur Anfluggeschwindigkeit sind mehr oder weniger korrekt, aber eine Canada Goose fügt jedem Flugzeug, das sie im Flug trifft, erheblichen Schaden zu und hat gute Chancen, eine Mooney an jedem Kontaktpunkt zu Fall zu bringen. Ein Mooney, der am Flügel in eine Gans rennt, wird mindestens die Vorderkante vollständig zum Hauptholm hin knirschen. Eine Gans fügt dem Vorflügel oder der Vorderkante eines Verkehrsflugzeugs erheblichen Schaden zu. Es gab einen CRJ900, der einen gänsegroßen Vogel direkt unter der Windschutzscheibe auf der Startrolle in der Nähe von V1 traf, und er kam zurück in das Instrumentenbrett des Piloten und verteilte überall Eingeweide und Federn.

Gänse sind schlechte Nachrichten und im Frühjahr in Zentral-Nordamerika ein ärgerliches Problem. Das Gelände ist ganz braun und wenn Sie mit einer Herde darunter und vor Ihnen absteigen, sind sie fast unsichtbar, bis Sie ihre Ebene durchqueren.

Eine Gans, die die Windschutzscheibe vor dem Piloten oder das horizontale Heck eines Mooney oder eines ähnlichen Leichtflugzeugs trifft, wird es wahrscheinlich zum Absturz bringen. Am Flügel vielleicht.

Eine 2-Pfund-Drohne wird, wie der Test gezeigt hat, offensichtlichen Schaden anrichten, würde aber einen Mooney nicht zu Fall bringen, es sei denn, er trifft die Windschutzscheibe und macht den Piloten handlungsunfähig. Es würde sicherlich durch eine Windschutzscheibe gehen. 1/8" Plexiglas hat ungefähr die gleiche Zugfestigkeit wie 0,020" 2024T3. Sie möchten nichts Schwereres als ein paar Unzen mit 1/8 Zoll Acryl vor Ihrem Gesicht als einzige Barriere treffen.

Von diesem Standpunkt aus können Drohnen jeder Größe als Gefahr für Flugzeuge angesehen werden.

Laut Wildlife.faa.gov/databaseSearch.aspx verursachten Vogelschläge im März 2018 in NY und NJ geringfügige Schäden an einem Flugzeug und keinen Schaden an zehn anderen. Vielleicht ist das Risiko nicht so hoch, wie Sie vermuten.
@ Paul Smith Die überwiegende Mehrheit der Vogelschläge sind kleine Vögel, die auf Vorderkanten treffen und durch Triebwerke von Transportflugzeugen fliegen. Sie richten wenig Schaden an. Wenn Sie aufgepasst haben, sind die meisten Streiks kleine Vögel und ein paar Enten, die Transport- / Firmenflugzeuge treffen. Ich habe im Fall von Verkehrsflugzeugen über Gänse gesprochen, und in Leichtflugzeugen wird fast alles, was größer als eine Meise ist, unangenehm, wenn Sie die Windschutzscheibe vor Ihrem Gesicht treffen. Allerdings sind Vogelschläge in Leichtflugzeugen ziemlich selten, hauptsächlich weil Vögel sich bemühen, auszuweichen.
Ich dachte schon, ich hätte aufgepasst, als ich für alle kleinen und großen Vogelschläge eine nachprüfbare Referenz angab. Was lässt Sie anders denken?
Es ist die Größe der Vögel. Wenn ich nachschaue, sehe ich Rotkehlchen, Rotkehlchen, Rotkehlchen, Möwe, Möwe, Turmfalke, yadda yadda yadda. Paar Enten. Keine Gänse. Ein Rotkehlchen, das auf die Vorderkante eines Verkehrsflugzeugs trifft, ist für ein Leichtflugzeug wie ein großer Käfer. Wie ich bereits erwähnt habe, weichen Vögel langsam fliegenden GA-Flugzeugen im Allgemeinen aus, und Streiks sind ziemlich selten. Drohnen weichen nicht aus und sind meiner Meinung nach eine größere potenzielle Gefahr für Leichtflugzeuge. Eine 2-Pfund-Drohne, die durch die Windschutzscheibe einer C-152 kommt, wird jemandem den Tag ruinieren.
Was fasziniert Sie an Gänsen? Von den 13 gemeldeten Vogelschlägen in NJ im März 2018 waren keine Gänse. 7 waren Vögel, die normalerweise über 2 Pfund (die Größe der fraglichen Drohne) wiegen, und der durch diese Schläge gemeldete Schaden war keiner . Null, zilch, nada. Besteht ein Risiko, ja. Ist es signifikant? Nach den Beweisen, nein.
Nun, das habe ich gesagt. Wenn Sie den ursprünglichen Beitrag lesen, spricht der Typ Mann davon, Gänse zu schlagen, die nicht viel Schaden anrichten. Mein Punkt sind kleine Vögel in großen Flugzeugen, keine allzu große Sache, aber Gänse sind eine andere Geschichte und sind die größte Gefahr für große Flugzeuge, und der Typ Mann ist voll davon. Leichtflugzeuge stoßen selten auf Vögel, weil sie laut sind und sich langsam genug bewegen, damit der Vogel ausweichen kann. Eine Drohne wird jedoch nicht ausweichen und wäre für ein Leichtflugzeug eine größere Gefahr als ein Vogel.
An @JohnK, ich bin kein Luftfahrtmensch, also zweifle ich nicht an Ihrem Fachwissen. Ich finde es jedoch seltsam, basierend auf Ihrer obigen Antwort, dass jedes Flugzeug mit einer "1/8" Plexiglas"-Windschutzscheibe fliegen darf. Ich würde (als Außenseiter der Luftfahrtindustrie) erwarten, dass die FAA (oder geeignete Leitungsgremium) würde zumindest etwas Substanzielleres und Bruchsichereres als nur einfaches Plexiglas für alle Flugzeugfenster erfordern, ob vorne oder an der Seite, egal ob es für kommerzielle oder GA-Nutzung ist.
Eine 1/8 Plexi-Windschutzscheibe ist eigentlich ziemlich stark. Für Flugzeuge verwendetes gegossenes Acryl beträgt 10 ksi gegenüber 40 ksi (Ertrag) für 2024 Alaun. Eine 1/8-Zoll-Plexifolie hat ungefähr die gleiche Zugfestigkeit wie eine 0,032-Zoll-Aluminiumhaut. Die meisten leichten Flugzeughäute sind 0,025 oder 0,016". Obwohl das Plexiglas nicht sehr dehnbar ist und dazu neigt, eher zu zerbrechen als sich zu verbiegen, würde ein Vogel eine Aluminiumplatte nehmen, die eine typische Flugzeughaut genauso leicht macht. Seitenfenster von Verkehrsflugzeugen sind es im Allgemeinen 1/4 Zoll und haben ungefähr die gleiche Stärke wie die angrenzende Hautstruktur. Sie werden nirgendwo 1/4 Plexi sehen, das in GA-Flugzeugen verwendet wird.

Wie alles in der Luftfahrt kommt es darauf an.

Eine Drohne könnte leicht jeden mit Stoff bespannten Flügel schwer beschädigen . Dies ist alles von Ultraleichtflugzeugen bis hin zu Piper Cubs und vielen leistungsstarken Backcountry-Fliegern. Der Verlust der Tragflächenabdeckung kann bei hoher Geschwindigkeit ein großes Problem sein, aber ob der Schaden das Flugzeug zum Absturz bringt oder nicht, hängt davon ab, wo und wie es auftrifft, sowie von der Reaktion des Piloten auf den Vorfall.

Metallbedeckte Flügel sind eine etwas andere Geschichte und es hängt wirklich von der Flugzeugzelle ab. In einigen Fällen können Sie einen ganzen Flügel abscheren und es geht Ihnen gut oder Sie verlieren sogar einen großen Teil Ihres Rumpfes, während bei anderen Flugzeugzellen kleine Schäden zu ernsthaften Handhabungsproblemen und möglicherweise zu einem Zwischenfall führen können. Verdorbener Luftstrom wäre das ultimative Problem mit Schäden an der Vorderkante aus dem Video, aber dies bedeutet nicht unbedingt einen Absturz. Es gibt sogar Fälle, in denen der Luftstrom absichtlich gestört werden muss.

Wenn Sie sich das Video genau ansehen, können Sie auch sehen, dass die Drohne direkt neben einer Flügelrippe auftrifft , was ein schwächerer Bereich ist, als wenn die Drohne selbst auf eine Rippe aufprallt. Ich wäre auch gespannt auf einen Testaufprall bei einer Rippenkollision.

Letztendlich könnte es eher eine Frage des Wo dann Wenn sein ( ähnlich wie bei dieser Frage ). Wie in den Kommentaren verschiedener Personen angemerkt, besteht die Gefahr, dass Sie einen Kraftstofftank durchstechen, Steuerkabel beschädigen oder anderweitig blockieren und sogar den Holm beschädigen, alles Bedingungen, die möglicherweise zu einem Unfall führen können, aber stark situationsabhängig sind.

Es ist auch erwähnenswert, dass GA-Flugzeuge im Allgemeinen ziemlich schwache Vorderkanten haben (wie Sie im Video sehen können). Größere Transportflugzeuge können Dinge wie Vorflügel oder Enteisungssysteme haben, die die Flügelvorderkante konstruktionsbedingt etwas stärker machen.

Nur um die Semantik ein wenig zu verfeinern, führen sie die Tatsache auf, dass sie ein Mooney M20-Flugzeug verwendet haben, genau genommen erstreckt sich die M20 von der Holzflügel-A-Variante bis hin zur aktuellen TN/S-Variante , wobei die Flügel stark im Design variieren sogar innerhalb dieser Flugzeugfamilie. Sie verwenden eindeutig einen Metallflügel, wahrscheinlich einer neueren Flugzeugzelle, aber Sie können sehen, wie selbst das das Ergebnis der Kollision verändern könnte.

oder würde es nur eine wahrscheinlich kostspielige reparatur erfordern?

Alle Flugzeugreparaturen sind teuer ...

Kann „eine Drohne“ die Tragfläche „eines Flugzeugs“ so stark beschädigen, dass sie tatsächlich dessen Flugfähigkeit gefährdet?
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