Warum produzieren kleine Flugzeuge bei der Landung keinen Reifenrauch, aber große Flugzeuge schon?

Auf fast jeder Aufzeichnung der Landung eines großen Flugzeugs ist eine riesige Rauchwolke zu sehen. Das gilt sogar für die relativ kleine Cessna Citation. Aber ich habe noch nie einen solchen Rauch gesehen, zumindest keinen sichtbaren, auf einer Landung, sagen wir, einer Cessna 210.

Wenn es einfach die Aufsetzgeschwindigkeit ist (140 bei einer Boeing 777, 60 - 70 bei einer Cessna 210), was ist dann die Entscheidungsgeschwindigkeit zwischen Rauch/kein Rauch?

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Es ist nicht nur die Geschwindigkeit, sondern die Kombination mehrerer Effekte:

  • Landegeschwindigkeit : Die viel höhere Flächenbelastung von Verkehrsflugzeugen selbst am Ende ihrer Reise führt zu Aufsetzgeschwindigkeiten im Bereich von 120 - 150 Knoten , während GA-Flugzeuge beim Aufsetzen nur die Hälfte dieser Geschwindigkeit haben. Die kinetische Energie des rotierenden Reifens ist proportional zum Quadrat der Rotationsgeschwindigkeit, sodass ein ansonsten identischer Reifen seine Energie um den Faktor vier ändern muss, wenn Sie die Bedingungen eines Verkehrsflugzeugs mit GA vergleichen.
  • Reifengröße : Ihr durchschnittlicher GA-Reifen hat viel weniger Trägheit (die Menge, die bestimmt, wie viel Energie benötigt wird, um den Reifen zu drehen) als der viel größere und schwerere Airliner-Reifen. Das Aufdrehen erfolgt jedoch durch Reibung zwischen Gummi und Beton, mit den gleichen Grenzen für Materialfestigkeit und Schmelzpunkt. Die Trägheit ist proportional zur Masse und zum Quadrat des Radius, und wenn Sie die Abmessungen von GA- und Airliner-Reifen vergleichen , wächst der Radius von 24 cm bei einer Beech Bonanza (Hauptreifenmasse beträgt jeweils 5,8 kg) auf 68 cm bei einer Boeing 777 ( Hauptreifenmasse beträgt jeweils 125 kg ).
  • Die Flächenbelastung ist bei Airline-Reifen viel höher. Vergleichen Sie einfach den typischen Reifendruck , um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie viel mehr Gewicht pro Fläche die Airliner-Reifen tragen müssen.
  • Landetechnik : Während Sie bei Verkehrsflugzeugen einen festen Aufsetzpunkt wünschen, damit die Belastung des Fahrwerks eine Spoilerauslenkung zulässt und die Bremsen sofort wirksam werden können (was zu einer Hochdrehzeit von nur 0,07 Sekunden für Verkehrsflugzeugreifen führt), sind die viel kürzeren Landestrecken von GA Flugzeuge ermöglichen es, beim Aufsetzen nach einem "Schmierfett" zu streben, bei dem das Durchdrehen der Räder allmählich erfolgt und die Wärme an der Kontaktfläche der Gummioberfläche weit unter ihrem Schmelzpunkt bleibt.

Dadurch ist das Verschleißvolumen (das Volumen des verbrauchten Gummis) bei einer GA-Landung unbedeutend, während es die Anzahl der Landungen zwischen den Reifenwechseln bei Verkehrsflugzeugen auf nur 200 reduziert. Diese Studie zeigt im Detail, wie das Verschleißvolumen dabei berechnet werden kann Die Studie befasst sich mit der Dynamik, wie Landerauch für verschiedene Vorrotationsgeschwindigkeiten verursacht wird.

Bedenken Sie auch, dass die meisten Leichtflugzeugpiloten für ihre eigenen Reifen bezahlen müssen :-) Allerdings kann es beim Üben kurzer Feldlandungen zu Rauchentwicklung kommen.
Ich bin überrascht von Ihrem letzten Aufzählungspunkt. Ich dachte immer, ein fester Touchdown dreht die Reifen schneller hoch und erzeugt daher weniger Rauch (und umgekehrt).
und natürlich würde die kleinere Größe eine geringere Rauchmenge bedeuten, wenn Rauch vorhanden ist und dieser für einen Beobachter weniger sichtbar ist (und für kürzere Zeit sichtbar ist, zumal er auch mehr von der Stütze weggeblasen wird).
@Bianfable möglicherweise wäre weniger Rauch, aber alles am selben Ort sichtbarer als ein sehr langsamer Rauchstrom
Haben sie bei großen Flugzeugen darüber nachgedacht, Motoren hinzuzufügen, um die Räder vor der Landung ungefähr mit der richtigen Geschwindigkeit drehen zu lassen? Die Motoren würden einige Kosten verursachen, könnten aber auf lange Sicht beim ständigen Reifenwechsel viel sparen ...
@DarrelHoffman Ich habe keine Zahlen, aber ich wäre wirklich überrascht, wenn der Reifenverschleiß während des kilometerlangen Rollouts im Vergleich zum anfänglichen Spin-up-Verschleiß vernachlässigbar wäre (also würde die Beseitigung des letzteren nicht wirklich helfen). Denken Sie auch an die höllische Umgebung, in die Sie diese Motoren stellen würden, direkt neben den Bremsen, die Megawatt Wärme abgeben.
@TooTea Der schlimmste Reifenverschleiß tritt bei einem abgelehnten Start auf. Alle anderen Fälle sind im Vergleich vernachlässigbar, daher sind die Reifen für diesen Fall dimensioniert. Dies würde diese Motoren auch am meisten belasten.

Der Rauch, der von einem stationären Reifen mit einem Durchmesser von beispielsweise 12 Zoll erzeugt wird, der mit 70 kn auf die Fahrbahn auftrifft, reicht nicht aus, um deutlich sichtbar zu sein, da während des Kontakts und des Hochdrehens nicht genügend Wärmeenergie erzeugt wird.

Sie haben zwei große Faktoren bei der Arbeit; Die Aufstandsgeschwindigkeit ist gering und die Trägheit des Rades gering, sodass der Reifen schnell auf seine Rolldrehzahl beschleunigen kann und nicht viel Zeit mit Schleudern verbringt.

Der 777-Reifen hingegen berührt bei 140 kt oder was auch immer es ist, und verbringt vielleicht eine halbe bis eine Sekunde damit, sich auf die volle Rollgeschwindigkeit zu drehen. Das ist viel Gleitgummi bei sehr hoher Geschwindigkeit, das lange genug hält, um viel Wärme zu erzeugen.

Wenn Sie ein Leichtflugzeug landen und schnell landen und hart auf die Bremsen treten, können Sie die Reifen in einigen Fällen ganz schön zum Rauchen bringen.

Warum produzieren kleine Flugzeuge bei der Landung keinen Reifenrauch, aber große Flugzeuge schon?
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