Wenn Sie jemals die Gelegenheit haben, versuchen Sie es mit einem Windenstart in einem Segelflugzeug. Es ist, gelinde gesagt, eine interessante Erfahrung. Ich glaube nicht, dass es von der breiten Öffentlichkeit akzeptiert würde.

Also, das ist ein Grund mehr, es würde die zahlenden Passagiere erschrecken.

--- Ergänzung nach Kommentar Es gibt mehrere beängstigende Teile bei einem Windenstart. Die Passagiere werden sich natürlich irgendwann daran gewöhnen, aber immerhin.

.1 Der am wenigsten beängstigende Teil ist eigentlich die Beschleunigung. Ein bisschen davon wird es geben, aber wahrscheinlich nicht mehr als von einem normalen Start.

.2 Ein beängstigender Teil wird der Anstellwinkel sein. Bei einem Segelflugzeug zeigt die Nase beim Start weit in die Luft. Dies geschieht, um vor dem Loslassen genügend Höhe zu gewinnen. Mit einem längeren Abschleppseil kommst du entweder höher oder weniger steil bergauf (wie lange Abschleppseil hättest du? )

.3 Und beim Lösen vom Schleppseil wird es eine merkliche Veränderung geben, die wahrscheinlich auch erschrecken könnte. Hoffentlich laufen die Motoren dann auf Hochtouren.

Ich werde nicht beweisen , dass es nicht möglich ist, aber ich wäre überrascht, dass es so ist. Ich werde die Gründe dafür entwickeln und den physikalischen Rahmen bereitstellen, den Sie verwenden können, um eine Lösung zu berechnen, um mit einigem Aufwand eine endgültige Antwort zu erhalten.

Der Segelflugzeugkoffer kann nicht zu einem Verkehrsflugzeug hochskaliert werden

Es funktioniert mit einem Segelflugzeug aus zwei Gründen:

• Die zu erreichende Höhe, bevor das Segelflugzeug selbstständig an Höhe gewinnen kann, ist begrenzt: ca. 200 m. Vergleichbar mit den 10 km, die die Linienflugzeuge fliegen (da man die Reiseflughöhe ohne Triebwerke erreichen will).

• Ein Segelflugzeug hat ein Auftriebswiderstandsverhältnis von 30 , 60 für beste Segelflugzeuge, eine B747 hat ein L/D-Verhältnis von 17.

Diese beiden Unterschiede haben große miteinander verflochtene Konsequenzen:

• Wenn Sie ein Kabel anheben, muss das obere Segment dieses Kabels in der Lage sein, dem gesamten Gewicht des Kabels zuzüglich des erzeugten Widerstands und der Kraft, die das Kabel übertragen muss, um das Flugzeug vorwärts zu bewegen, standzuhalten. Jedes Newton oder kg, das dem Draht hinzugefügt wird, erhöht den erforderlichen Querschnitt, daher das Gewicht, daher den Querschnitt usw.

• Wenn das L / D-Verhältnis niedriger ist, erzeugt das Flugzeug mehr Luftwiderstand, wenn es Auftrieb zum Anheben des Kabels erzeugt. Daher muss die von der Winde erzeugte Kraft größer sein, um das Flugzeug vorwärts zu bewegen, daher muss der Kabelquerschnitt größer sein größer, daher wird das erste Problem verschärft.

Beschreibung des Problems

Die Kabelkurve wird eine Oberleitung sein , tatsächliche Berechnungen eines Ingenieurs sollten beweisen, dass die Lösung mit dem Material, das wir heute haben, nicht möglich ist (einschließlich eines guten Kandidaten, Dyneema , das von Schleppern verwendet wird).

Drachen-Analogie

Interessenten können auch das Java-Applet Kite Modeler von Nasa ausprobieren, da das Flugzeug in dieser Konfiguration meistens ein Drachen ist:

^Quelle

Weitere zu lösende Probleme:

• Wie verwaltet man einen sicheren Korridor mit einer Länge von etwa zehn Kilometern?
• Wie setze ich die Winde für den nächsten Start zurück?
• Einwirkung des Windes auf das Kabel und entsprechende Stöße auf das Flugzeug.
• Auswirkungen der Kabelelastizität auf das Flugzeug.
• Wie kann der Betrieb fortgesetzt werden, wenn sich statische Elektrizität in der Luft ansammelt und Sie das System nicht in einen Blitzableiter verwandeln möchten?

Natürlich gibt es viele Hürden zu überwinden.

Eine Menge. Ich habe es schon einmal gesagt, Engineering behebt Probleme, schafft keine.

Aber all die Hürden spielen wirklich keine Rolle. Segelflugzeuge verwenden wegen der begrenzten Landebahn keine Winden, sie verwenden sie, weil sie keine Motoren haben, also hört der Vergleich hier auf.

Und so gibt es bei Verkehrsflugzeugen (Jets und Turboprops) kein Problem, sie haben viel Power und operieren bereits auf kurzen Start- und Landebahnen.

Lärm

Eine Stadt in der Nähe eines kleinen Flughafens wird nicht erfreut sein, wenn sich ein ungeheuer schweres Kabel aus dem gestarteten Flugzeug löst und darauf fällt. Wenn es einen Bereich für den Drop gibt, dann gibt es sicherlich einen Bereich für eine längere Landebahn und einen Bereich für eine niedrigere Steigleistungseinstellung.

(Ich habe gezögert, diese Antwort zu schreiben, weil ich keine offiziellen Quellen finden konnte, aber am Ende habe ich mich dafür entschieden; die Quelle ist, dass ich viele Jahre lang Segelflugzeuge geflogen, unterrichtet und mit ihrer Wartung befasst habe.)

Etwas, das in den anderen Antworten nicht erwähnt wird, ist die Belastung der Flugzeugzelle. Ein Segelflugzeug, das regelmäßig gewinscht wird, hat eine reduzierte Lebensdauer. Wie ich oben sagte, habe ich keine konkreten Quellen, aber ich erinnere mich, an der Verlängerung des Lebensendes eines Blanik beteiligt gewesen zu sein und zu bestimmen, wie viele Stunden erlaubt waren; Der Hersteller betrachtete regelmäßige Windenstarts auf der gleichen Ebene wie regulären Kunstflug (dh als etwas, das die Lebensdauer der Flugzeugzelle erheblich verkürzte).

Zusätzlich zu den anderen hervorragenden Antworten zwei weitere Streiks gegen den Kabelstart in der kommerziellen Luftfahrtindustrie:

1. Brauchen Sie Kontrolle und Strom für Notfälle
2. Zusätzlicher Point of Failure und Pistenverlust
3. Schäden an der Landebahn

Erstens hat ein Flugzeug beim Start immer volle Leistung, egal ob Kabel gestartet oder nicht. Dies soll den größtmöglichen Sicherheitsspielraum bieten, falls ein Problem auftritt.

Zweitens fügt ein Kabelstartmechanismus einen zusätzlichen Fehlerpunkt hinzu. Es könnte nicht nur dazu führen, dass wir aufgrund eines Problems mit dem Kabelstartmechanismus nicht starten können, sondern es könnte auch verhindern, dass diese Landebahn je nach Problem zum Starten oder Landen verwendet wird.

Schließlich müssen das Kabel und seine Befestigungen notwendigerweise schwer sein, da sie beim Loslassen auf den Boden oder vielleicht eine Platte schlagen, die so konstruiert ist, dass sie einen solchen Aufprall absorbiert. Allerdings sind nicht alle Freigaben ideal, und wenn das Kabel oder seine Befestigung auf die Landebahn trifft, wird es beeinträchtigt, was möglicherweise den gesamten Verkehr auf dieser Landebahn für viele Stunden zum Erliegen bringt.

All diese Dinge können gehandhabt werden, sind aber zusätzliche Faktoren, die eine Fluggesellschaft und einen Flughafen daran hindern würden, ein solches System einzuführen.

Es gibt jedoch einen zusätzlichen positiven Offset:

Der Start verbraucht eine erhebliche Menge an Treibstoff. Wenn der Start über eine Bodenstromquelle mit Strom versorgt werden kann, insbesondere wenn der Strom billig ist, können Sie möglicherweise einen Teil des Treibstoffs und die damit verbundenen Kosten für jeden Flug ausgleichen, was zu erheblichen Einsparungen gegenüber Industrieflügen führen kann.

Dadurch würden auch die CO2-Emissionen reduziert (oder zumindest verlagert).

Als Segelflugpilot, der hauptsächlich Windenstarts nutzt, und auch als professioneller Ingenieur sehe ich beide Seiten des Problems.

Sie können die Startprobleme lösen, indem Sie Ingenieure und Geld auf das Problem werfen, aber es gibt ein eklatantes Problem, das nicht behandelt zu werden scheint: Kabelbrüche.

Obwohl ich überkonstruierte Kabel und Verbindungen habe, treten Kabelbrüche auf, ich hatte ein paar und das kann Momente sein, die den Schließmuskel zusammenpressen, aber wir trainieren für sie und wir überleben. Wir überleben sie vor allem, weil wir Segelflugzeuge fliegen, Flugzeuge, die speziell dafür entwickelt wurden, ohne Antrieb geflogen zu werden.

Eine Unterbrechung auf niedrigem Niveau und ich lande einfach hinter der Winde, dies würde eine enorm lange Landebahn mit halb angehobener Winde erfordern, eine Unterbrechung auf mittlerer Höhe und ich drehe um und lande quer über das Feld, was einfach ist, da mein Flugplatz sehr breit ist, aber Ein Verkehrsflughafen hat ziemlich schmale Start- und Landebahnen. Ein höherer Level-Break und eine schnelle Umrundung des Feldes und eine normale Landung. Ein Verkehrsflugzeug ist kein Segelflugzeug und daher ist das Landen vor Ihnen möglich, aber die Rundfahrt und das Landen wären normalerweise aufgrund der Gleiteigenschaften eines Verkehrsflugzeugs nicht möglich. Eine Querfeldlandung würde eine quadratische Landebahn erfordern, die enorm teuer ist.

...und dann hat man das Problem, dass nach erfolgreicher Kabelauslösung mehrere Tonnen Kabel zu Boden fallen. Beim Segelfliegen geschieht dies mittels eines von der Winde gespannten Fallschirms. Im Falle eines Windenversagens bei der Kabelauslösung müssen Sie rund um die Winde einen freien Bereich mit dem gleichen Durchmesser wie die Auslösehöhe haben, falls das Kabel auf etwas oder jemanden fällt. Im Gegensatz zum Gleiten wird dieses Kabel sehr, sehr schwer sein.

Kabel sind schwer, machen wir Railguns

Im Wesentlichen sind Segelflugzeuge leicht und müssen nur auf eine bescheidene Höhe gezogen werden, ein Verkehrsflugzeug ist riesig und Sie können nur hoffen, einen Bruchteil der Startenergie einzusparen. Das Flugzeug konnte nicht kleiner gemacht werden, wenn es nicht nur von solchen Orten abhob. Und das Kabel zum Ziehen eines Verkehrsflugzeugs wäre unglaublich schwer, und Sie würden nur etwa 3 km (die Länge der Landebahn) verwenden, es sei denn, Sie glauben, dass Flughäfen immer Platz außerhalb der Landebahnen haben.

Eine Railgun würde jedoch mehr Spaß machen.

Wie schnell können wir auf 3 km fahren?

Stellen Sie sich vor, wir beschleunigen mit 1 g (Gesamtkraft auf die Passagiere beträgt dann 1,4 g) für 3 km (angemessene Landebahn des internationalen Flughafens). v^2=u^2+2as -> final v=240 m/s oder 540 mph, was ziemlich nahe an der Reisegeschwindigkeit liegt. Dafür brauchen wir also nicht einmal eine 3 km lange Landebahn, oder wir könnten sanfter beschleunigen.

Es gibt einen Haken - wir sind immer noch am Boden. Das Beste ist also, das Flugzeug auf eine Startgeschwindigkeit (v2) zu unterstützen und den Rest des Starts wie gewohnt fortzusetzen.

Wenn das so clever ist, warum wird es dann nicht gemacht?

Es befindet sich in der Entwicklung. Das EM-unterstützte Startsystem für die US Navy, um den Katapultstart von Trägern zu ersetzen.

Aber wie diese Antwort erklärt, ist der Anteil der Energie, die ein Verkehrsflugzeug zum Starten verbraucht, ein kleiner Bruchteil der gesamten verbrauchten Energie, so dass Sie wahrscheinlich alle Vorteile in Bezug auf zusätzliches Gewicht verlieren, wenn Sie so etwas implementieren.

Ein ziemlich offensichtlicher Punkt, der in den anderen Antworten anscheinend übersehen wurde: Wie schnell können Sie die Winde fahren? An einem geschäftigen Flughafen starten möglicherweise alle paar Minuten Flugzeuge. Um die Reiseflughöhe zu erreichen, muss Ihre Winde eine beträchtliche Länge Kabel einholen. Dieser muss dann zu Boden fallen, nachdem das Flugzeug ihn losgelassen hat, was bestenfalls ein oder zwei Minuten dauert, länger, wenn es einen Fallschirm hat. Dann muss ein Bodenpersonal das Ende des Kabels greifen, es zum Abflugende der Landebahn zurückspulen (was ein Fahrzeug erfordert) und es am nächsten Flugzeug befestigen. Angenommen, Sie können das alles in wirklich optimistischen 10 Minuten erledigen: Das bedeutet, dass Sie die Spitzenabflugkapazität Ihres Flughafens auf 20 % reduziert haben.

Dann haben Sie die Kosten für all diese Infrastruktur, und Sie müssen sie duplizieren, damit Sie in beide Richtungen abheben können. Und das geht noch nicht einmal darauf ein, was Sie für sich kreuzende Landebahnen (oder sogar parallele) tun könnten oder wie sich die Kabel auf den Landeverkehr auswirken könnten ...

Ich glaube, dass es eine gute Idee ist und dass es irgendwann passieren wird, aber nicht in absehbarer Zeit. Mit den Flugzeugen, die wir jetzt haben, lohnt es sich wirtschaftlich einfach nicht. Wir sagen, dass es sehr teuer ist, zusätzlichen Treibstoff in ein Flugzeug zu bringen. Es ist teuer, denn wenn Sie zusätzlichen Treibstoff mitbringen, um Ihre Reichweite zu erhöhen, müssen Sie ihn in die Luft bringen und ihn dann den ganzen Weg tragen, bis Sie ihn brauchen. Es ist nicht der Preis des Kraftstoffs, der teuer ist, es ist teuer, ihn zu tragen, bis Sie ihn brauchen. Der Sprit für Start und Steigflug wird gleich verbraucht, ist also überhaupt nicht teuer. Die Stromrechnung für die Winde würde wahrscheinlich fast so viel kosten wie der Kraftstoff, den Sie sparen.

Das System scheint jedoch durchaus machbar zu sein. Wenn es im Kleinen funktioniert, für Kampfjets und Segelflugzeuge, warum sollte es dann nicht auch im Großen funktionieren? Ich glaube, dass sich der Luftverkehr in den nächsten Jahrzehnten langsam in Richtung elektrisch angetriebener Flugzeuge bewegen wird. Für Elektroflugzeuge wäre ein bodengestützter Start viel vorteilhafter oder sogar unerlässlich. Eine Winde könnte das Flugzeug über die Wolken bringen und dort mit Solarenergie ans Ziel fliegen. Müsste er selbst dorthin gelangen, bräuchte er riesige Batteriepakete.