Warum müssen Marineflugzeuge verstärkte Fahrwerke haben?

Ich habe mehrmals gelesen, dass die Marineversionen von Düsenflugzeugen ein verstärktes Fahrwerk haben müssen. Hier ist ein Beispiel und ein anderes .

Ich habe immer nur automatisch davon ausgegangen, dass dies erforderlich war, weil Flugzeuglandungen "rau" sind. Das heißt, das Flugzeug schlägt hart auf das Trägerdeck (so ging zumindest meine Annahme).

Jetzt ertappe ich mich dabei, dies zu hinterfragen. Marinejets landen, indem sie sich an einem Draht verfangen, der sie hart abbremst. Sie können auch mit einem Katapult abheben, einem Laufgerät, das das Bugfahrwerk bei hohen g nach vorne zieht.

Was ist also der wahre Grund dafür, dass Marineversionen von Jets ein verstärktes Fahrwerk benötigen?

Ich bin mir ziemlich sicher, dass dies irgendwo auf dieser Seite erklärt wurde, einschließlich eines Bildes der Flugzeughaut (von E-2C oder so ähnlich), die sich beim Aufsetzen unter der Last verbiegt, bevor sie überhaupt den Draht fängt , aber die Suche scheint nicht zu funktionieren für mich in letzter Zeit.
@JanHudec - Ich habe diese Frage hier angesprochen: Aviation.stackexchange.com/a/25090/7394 "Eine F / A-18 landet mit etwa 720 fpm (12 ft / s). Sie ist doppelt so hoch bewertet. CTOL-Kämpfer tun dies normalerweise ungefähr die Hälfte davon. Ich glaube, Flugzeuge sind im Durchschnitt unter 200 fpm (3 ft/s) unterwegs.“

Antworten (3)

Die Landung auf dem Träger ist in der Tat hart. Der Grund ist nicht die Verzögerung (die durch den Haken gehandhabt wird), sondern das Aufsetzen. Da das Deck kurz ist, können die Drähte nicht sehr weit voneinander entfernt sein, sodass das Flugzeug sehr präzise aufsetzen muss. Da die Präzision bei steilerem Winkel besser ist, flackern die auf dem Träger landenden Flugzeuge nicht. Überhaupt. Sie treffen also mit mehr als der doppelten vertikalen Geschwindigkeit auf dem Deck auf, verglichen mit einer typischen Landung auf einer anständigen Landebahn.

Sie landen auch mit höherer Geschwindigkeit, genug, um auf einem "Bolter" herumzufahren, und schalten sich ein, sobald sie auftreffen, ohne auf das Aufspulen warten zu müssen. Trägerlandungen sind in der Tat viel schwieriger als normale.
@Simon, soweit ich das feststellen konnte, landen Verkehrsflugzeuge normalerweise mit einer vertikalen Geschwindigkeit unter 300 Fuß / min (und ich nehme an, es ist bei Jägern ähnlich, da die Geschwindigkeiten auch ähnlich sind), während die Geschwindigkeit und die ungefähr normale Gleitneigung gegeben sind, meine Vermutlich würde die Trägerlandung bei 600–800 ft / min liegen. Aber es ist nur eine Vermutung.
@JanHudec, Sie liegen ziemlich genau richtig - F-18 landen normalerweise bei 700 fpm und sind mit bis zu 1.500 bewertet. Verkehrsflugzeuge streben normalerweise eine Landung bei <300 fpm an, und die meisten (/alle?) haben ein Maximum von etwa 600-700 fpm, bevor sie eine "harte Landung" -Inspektion benötigen
@Simon Um es ganz klar zu sagen, sie geben tatsächlich bedingungslos Vollgas, sobald sie auf das Deck treffen. Wenn sie den Draht fangen, wird er sie auf jeden Fall aufhalten. Wenn sie den Draht nicht erwischen, brüllen sie bereits mit voller Kraft nach einem Touch-and-Go.
Beachten Sie, dass auch die vertikale Geschwindigkeit unvorhersehbar sein kann – das Trägerdeck ist nicht fixiert und bewegt sich von selbst. Es scheint wahrscheinlich, dass eine unglücklich getimte Dünung diese relative Geschwindigkeit erheblich erhöhen könnte ...

Ich bin mir nicht sicher, warum "Marinejets landen, indem sie einen Draht fangen, der sie hart bremst. Sie können auch mit einem Katapult abheben, was eine Laufvorrichtung ist, die das Bugfahrwerk bei hohen g nach vorne zieht." würde Sie dazu bringen, Ihre Annahme in Frage zu stellen, dass Träger "Landungen 'rau' sind".

Neben der Beschreibung des Landevorgangs durch Jan Hudec trifft auch Ihre Aussage zu den Starts einigermaßen zu. Laut Wiki kann das C-13-1-Katapult (das auf vielen Trägern der Nimitz-Klasse verwendet wird) 80.000 lbs auf 140 Knoten in 310 Fuß schießen und 2,81 g mit einer Gesamtkraft von 225.140 lb erzeugen (Danke reirab!). All dieser Stress geht durch das Bugfahrwerk.

Zwischen dem Start und der Landung wirken erheblich höhere Kräfte auf das Fahrwerk des Flugzeugs, daher muss es erheblich stärker sein als bei einem entsprechenden landgestützten Flugzeug.

'g's sind ein Maß für die Beschleunigung. 1 g = 9.8 m/s^2 = 32 ft/s^2 1 knot = 1.688 ft/s, also 140 kt = 236.3 ft/s. Wir haben also 310 ft = (1/2) a t^2und a t = 236.3 ft/s. Das gibt uns t = 2.63 sund a = 90 ft/s^2, was 2,81 'g's ist. Das Beschleunigen von 80.000 lb bei 2,81 g erfordert 2,81 * 80.000 = 225.140 lb Kraft.
Wie gesagt, @reirab, ich bin mir sicher, dass jemand die G-Kraft berechnen kann. :) Danke!
@FreeMan, besser als das - ich war einmal an der Messung beteiligt. Das Problem, das wir hatten, war tatsächlich das Reißen der Motorbefestigungspunkte, insbesondere bei Flugzeugen, die für das Training verwendet wurden. Wir wussten nicht, welche g-Werte zu erwarten waren, also instrumentierten wir ein Flugzeug und ein Instruktor flog eine Folge von zunehmend heftigeren Landungen, um einen „Worst-Case“-Schüler zu simulieren. Auf dieser Grundlage haben wir das System so eingerichtet, dass es maximal 30 g aufzeichnet. Der erste Datensatz von echten Flugschülern war ziemlich nutzlos, weil etwa die Hälfte der Datenpunkte außerhalb der Skala lag . Am Bad-Hair-Day heißt es weniger „Landen“ als vielmehr „kontrolliertes Abstürzen“.
@alephzero Wie um alles in der Welt sind die Schüler von dieser Art von G-Kraft weggegangen?
Das waren die Beschleunigungen auf die "feste" Struktur des Flugzeugs, wenn die Räder auf das Deck aufprallten, nicht die gleichen wie die Beschleunigungen am Pilotensitz. Das Flugzeug dreht sich um die Räder und verringert die Beschleunigung, die der Pilot spürt. Aber sie sind ein Maß dafür, was die Flugzeugzelle aushalten muss. Übrigens, nachdem der Ausbilder eine Landung mit 10 g geflogen war, war sein Kommentar: "Ich werde nicht extra bezahlt, um noch mehr davon zu nehmen - das sind so viele Daten, wie Sie von mir bekommen werden!"
Die Lektion ist, dass die Rückseite des Umschlags Ihnen ziemlich genau die durchschnittliche Kraft sagen kann, die erforderlich ist, um etwas in die Luft zu schleudern oder es zum Stillstand zu bringen. Ob es reißt oder nicht, hängt eher von der maximalen Kraft (oder vielleicht der maximalen Verformung) ab :-)
@SteveJessop alephzero sprach über vertikale Kraft bei der Landung. Meine Berechnung war für die vom Katapult ausgeübte horizontale Kraft. Trotzdem haben Sie natürlich immer noch absolut Recht mit der Notwendigkeit, für maximal zu erwartende Kräfte und nicht nur für durchschnittliche Kräfte zu konstruieren. Laut Seite 12 dieses Papiers komprimieren die Stoßdämpfer einer F/A-18 bis zu 12,3 Zoll. Wenn die Beschleunigung konstant wäre (ist es nicht), würde ein Wechsel von 1.500 fpm auf 0 über 12,3 Zoll eine Beschleunigung von 305 ft/s^2 = 9,53 g erfordern.

Es ist der erste Grund, den Sie aufzählen: Das Flugzeug schlug hart auf dem Deck auf. Es ist nicht nur das Fahrwerk; Die gesamte Flugzeugzelle muss robust sein, um den größeren Stößen bei Landungen von Trägern standzuhalten.

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