Was ist der maximale sichere Querneigungswinkel einer 747?

Der Sinkwinkel trägt auf zweierlei Weise dazu bei, den Auftrieb zu reduzieren, den der Flügel bereitstellen muss. Es führt das Flugzeug in Luft mit höherer Dichte, wo bei gleicher Machzahl mehr absoluter Auftrieb möglich ist. Das dauert eine Weile, aber eine unmittelbarere Wirkung entsteht, wenn die Nase des Flugzeugs nach unten gerichtet ist. Dann kann einem Teil der durch die Schwerkraft induzierten Kräfte durch Widerstand entgegengewirkt werden (D in der Skizze unten). Dies ähnelt einem Segelflugzeug, nur mit viel geringerer aerodynamischer Effizienz und steileren Winkeln. Terry reduziert den Schub und öffnet die Geschwindigkeitsbremsen, um eine Übergeschwindigkeit zu vermeiden, damit er so steil wie möglich tauchen kann, wodurch der Auftriebsbedarf reduziert wird.Jetzt kann mehr Auftrieb L des Flügels zum Wenden des Flugzeugs verwendet werden. Will er ein konstantes Sinken erreichen, muss er noch genügend Auftrieb zum Gewichtsausgleich erzeugen, jedoch reduziert um den Kosinus des Gleitwegs gegenüber dem Horizontalflugzustand. Bei 25° Nase nach unten ist dies eine Reduzierung um 10 %.

Jetzt machen Sie sich Sorgen um seinen Rollwinkel. Bitte beachten Sie, dass er so viel seitlichen Auftrieb wie möglich erzeugen möchte, was für alle an Bord wie Schwerkraft aussehen wird. Bei 60° Rollwinkel (ich finde seine 80° etwas extrem) ergibt das die doppelte normale Vertikalbeschleunigung, und beim Sturzflug tatsächlich nur 1,8 g, sodass jeder fast die doppelte Kraft der normalen Schwerkraft spüren wird. Mit der 80°-Rolle ist dies keine stationäre Kurve und es bleibt nicht genug Auftrieb, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, sodass das Flugzeug während der Kurve nach unten beschleunigt. Es wird tatsächlich vom Himmel fallen. Wenn ich schon bei Mach 0,85 bin, wäre ich vorsichtiger als Terry, weil es sehr schnell hässlich wird, wenn Mach weiter nach oben geht.

Der Begriff$m\cdot\frac{v^2}{R}$ist die Zentrifugalkraft, die die horizontale Komponente des Auftriebs leisten kann und die für enge Kurven möglichst groß sein muss (kleiner Radius R hilft). Dies ist die Auftriebskomponente, die Terry benötigt, um das Flugzeug herumzuziehen.

Bleiben wir bei stationären Kurven (ohne den "vom Himmel fallen"-Teil), ergibt sich die maximale Querneigung aus dem maximalen Belastungsfaktor des 747. Bei 400 KEAS sind das gerade mal 1,5g, also auch bei den 25° Mit der Nase nach unten beträgt der maximale Querneigungswinkel 53°. Wenn Sie etwas langsamer fliegen, steigt der Belastungsfaktor auf 2 g (entspricht 63° bei einem 25°-Sinkflug) und endet bei 2,5 g bei 310 KEAS (68,7° bei einem 25°-Sinkflug). Ein Flug mit Mach 0,85 in 30.000 Fuß wird unter normalen atmosphärischen Bedingungen eine äquivalente Fluggeschwindigkeit von 306 kt erzeugen. Der genaue Wert variiert mit der tatsächlichen Fluggeschwindigkeit, und der maximale sichere Querneigungswinkel liegt im Bereich von 60° bis 70°.

Ich habe meine Antwort auf die ursprüngliche Frage erweitert und hoffe, dass ich in Kombination damit Ihre Fragen abdecken kann. Wenn nicht, bitte weiter fragen!

EDIT: Ich verstehe, jetzt willst du wissen, wann du umdrehen musst. Alles, was ich tun kann, ist es unter der Annahme zu berechnen, dass genügend Auftrieb verfügbar ist , unabhängig von Buffeting. In Wirklichkeit bezweifle ich, dass selbst das 48°-Gehäuse Ihnen eine angenehme Fahrt beschert. Alle Ergebnisse gelten für den 30.000-Fuß-Fall, da bei 36.000 Fuß diese höheren Querneigungswinkel aufgrund von Kompressibilitätseffekten nicht sauber fliegbar sind.

Bei 60° fliegt das Flugzeug mit 2g und bei 25° Nase nach unten immer noch bei 1,8g. Die Wenderate wäre 3,77°/s und 180° wären nach 48 s abgeschlossen.

Bei 70° fliegt er mit knapp 3g, bei 25° Nosedown mit 2,65g etwas außerhalb der g-Grenzen. Die Wenderate wäre 5,98°/s und 180° wären nach 30 s abgeschlossen (zuzüglich der Zeit, um auf 70° zu rollen, was jetzt wichtig wird).

Der 80°-Fall wird wirklich hypothetisch, denn selbst mit der 25°-Nase nach unten beträgt der Lastfaktor 5,2 g, wenn ohne Seitenschlupf und genügend Auftrieb geflogen wird, um eine Übergeschwindigkeit zu verhindern. Die 747 steht kurz vor dem Auseinanderbrechen, aber vielleicht kann eine zukünftige Kunstflugversion dieses Manöver sicher fliegen. Er ergibt eine Drehrate von 12,35° und benötigt 14,6 s für eine 180°-Drehung. Ich würde mindestens 4 Sekunden für die Querneigung auf 80° hinzufügen, aber die Drehung kann innerhalb von 20 Sekunden abgeschlossen werden. Hypothetisch.

Was Terry angedeutet hat, als er sagte, er würde sich auf 80° neigen, sind nicht die sauberen Kurven, die ich hier berechne, sondern ein dynamischer Sturzflug, bei dem das Flugzeug beschleunigt, weil nicht genug Auftrieb übrig ist, um es am Fallen zu hindern. Um dies zu berechnen, bräuchte ich mehr aerodynamische Daten über die 747 und müsste mindestens einen Finite-Differenzen-Algorithmus oder viel Papier und Stifte verwenden.

Nur so viel: Wenn die 747 auf 80° gerollt wird, der Pilot aber nur so viel g zieht, wie das Flugzeug aushalten kann (wegen Buffeting bezweifle ich, dass überhaupt 2,5 g möglich sind), wird der Auftrieb fast ausschließlich dazu dienen, eine enge Kurve zu fliegen , aber nicht genug wird übrig bleiben, um der Schwerkraft entgegenzuwirken. Daher rutscht das Flugzeug seitwärts und die Richtungsstabilität dreht die Nase nach unten. Dies wird eine Weile dauern (ich schätze vielleicht 12 Sekunden, wirklich eine Schätzung), aber das Flugzeug wird vom Beginn des Manövers an an Geschwindigkeit gewinnen. Ich habe etwas mehr Angst davor, schneller als Mach 0,85 zu fliegen als Terry, und die verschiedenen Berichte über 747, die auf Mach 0,98 steigenunterstützen seine Ansicht, dass ein wenig überhöhte Geschwindigkeit in Ordnung ist. Es ist schwer für mich abzuschätzen, wie viel Zeit es braucht, um unangenehm schnell zu werden, und dann wird viel Auftrieb benötigt, um aus dem Tauchgang herauszukommen. Auf der anderen Seite, wenn das Flugzeug abtaucht, braucht es nur ein Rollen und ein Herausziehen, um bei 180° zum vorherigen Kurs herauszukommen. Das Ausziehen wird in einer viel geringeren Höhe durchgeführt, und das Erstellen des gs dort wird kein Problem sein.

Einige Informationen zusätzlich zu den bereits gegebenen hervorragenden Antworten:

Nehmen wir zunächst an, dass die Notwende notwendig wurde, nachdem ein typischer Stufenaufstieg von 2.000 Fuß nivelliert wurde, was wahrscheinlich bedeuten würde, dass Sie nur etwa 1,3 g Buffet-Limit-Schutz hatten, obwohl wir bei guten Bedingungen oft mit nur 1,2 aufstiegen g. Nehmen wir an, wir sind bei Murphys Gesetz bei 1,2.

Jetzt kommt die Notwendigkeit für die Wende. In den ersten paar Sekunden wagen wir es nicht, 1,2 g zu überschreiten, damit wir nicht in einen Bereich möglicher Unkontrollierbarkeit gelangen. Wir müssen so schnell wie möglich mindestens ein paar tausend Fuß verlieren, um dorthin zu gelangen, wo wir anfangen können, mehr vom Flügel zu verlangen. Gleichzeitig wollen wir das nutzen, was der Flügel sicher zur Verfügung stellen kann, um uns zu drehen. Je steiler die Kurve, desto mehr wird das sein und desto schneller werden wir fallen. Beide gut für eine sehr kurze Zeit. Meine Vermutung ist, dass wir zu dem Extrem rollen würden, mit dem wir uns wohl fühlen, und dann fast sofort damit beginnen würden, die Querneigung mit einer Geschwindigkeit und einem Grad zu verringern, die von unserer Geschwindigkeit und ihrer Zunahme bestimmt werden.

Das Überdrehzahl-Klackern sollte bei Mach 0,92 losgehen, obwohl ich bei Wartungstestflügen gesehen habe, dass es erst bei fast 0,94 anspringt. An jedem Punkt, an dem es losgeht, möchten wir damit beginnen, die Querneigung zu reduzieren, und wir möchten die verlorene Drehkraft ersetzen und Übergeschwindigkeit angehen, indem wir den Anstellwinkel auf das erhöhen, was der Flügel stoßweise sicher tun könnte. Wenn wir beispielsweise 4000 Fuß gefallen wären, wäre die Buffetgeschwindigkeit kein Faktor mehr, und wir könnten sicher so etwas wie 1,8 g (oder mehr, falls erforderlich) ziehen.

Es wäre eine Frage unserer Bank und unseres Angriffswinkels, um das zu bekommen, was wir wollen. Beim Durchdenken dieses Szenarios werde ich durch zwei Dinge informiert (oder zumindest glaube ich, dass ich es bin).

Das erste ist der Vorfall vom 12. Dezember 1991, der in diesem NTSB-Bericht (PDF) und in diesem Artikel beschrieben wird . Ich war damals Kapitän bei Evergreen (tatsächlich hatte ich genau dieses Flugzeug ein paar Wochen zuvor geflogen und hatte die Anomalie des Autopiloten bemerkt, die später den Vorfall verursachen sollte), und ich kannte die Flugzeugbesatzung und sprach mit ihr (wie jeder bei der Unternehmen).

Relevant für diese Diskussion ist die Tatsache, dass die Flugzeugbesatzung nicht bemerkte, was geschah, bis die INS-Kreisel stürzten (altes Karussellsystem mit echten Kreiseln), was geschah, als das Flugzeug, wie ich mich erinnere, eine Querneigung von 90 Grad erreichte. Der maximale Querneigungswinkel vor Beginn der Erholung betrug 95 Grad. Außerdem waren die Motoren bis zum Beginn der Bergung auf Reisegeschwindigkeit. Es gibt Kontroversen über die erreichte Höchstgeschwindigkeit; Schätzungen reichten von Mach 0,98 bis 1,09 (ein Mach 1,25-Bericht war falsch). Die maximale Nase nach unten betrug 35 Grad. Der Höhenverlust betrug ungefähr 10.000 Fuß.

Nachdem ich die vorherigen Antworten gelesen habe, fühle ich mich mit dem 80-Grad-Szenario etwas weniger wohl, aber ich glaube nicht, dass es eine Katastrophe bedeuten würde. INS-Plattformen wären immer noch aktiv. Die Geschwindigkeit wäre meines Erachtens überschaubar, da wir gleich zu Beginn auf Leerlaufschub gehen und die Geschwindigkeitsbremsen dabei helfen würden. Der Unterschied zwischen der Verwendung von 70 Grad und 80 Grad wäre jedoch wahrscheinlich ziemlich gering. Das PDF, auf das im ersten Link verwiesen wird, spricht von einer weiteren 747, die auf 71 Grad geht, wie ich mich erinnere.

Zweitens hatten wir eine Simulatorübung, bei der wir manchmal 60 Grad Querneigung überschritten, obwohl ich nicht mit Sicherheit sagen kann, dass ich jemals 80 Grad erreicht habe. Das Szenario würde damit beginnen, dass die Abflugkontrolle sagt: "Sie haben eine Bombe an Bord, die in 5 Minuten explodieren soll. Zur Landung auf jeder Landebahn freigegeben." Der Simulationslehrer hätte Sie natürlich in eine seiner Meinung nach möglichst schwierige, aber dennoch machbare Situation gebracht. Also, was Sie getan haben, war das Ausschalten, fangen Sie an, so viel Widerstand wie möglich herauszuwerfen (schrauben Sie die Geschwindigkeitsbegrenzungen) und rollen Sie zu dem Grad der Bank, bei dem Sie anfangen würden, sich aufzustellen. Die Übung startete immer aus einer relativ niedrigen Höhe, so dass Buffetgeschwindigkeit kein Problem war.

Wenn ich an vergangene lustige Zeiten denke, werden mir Tränen in den Augen.

Was ist der maximale sichere Querneigungswinkel einer 747?

Das kann davon abhängen, wer die Sicherheitsbewertung durchführt und welche Alternativen es gibt. Es kann Umstände geben, unter denen ein Pilot das Gefühl haben könnte, dass es sicherer wäre, als erster Pilot eine 747 in eine Schräglage von 70° zu bringen, als mit einem Berg oder einem anderen Flugzeug zu kollidieren oder abgeschossen zu werden.

Die FAA sammelt „Statistische Daten für das Boeing-747-400-Flugzeug im kommerziellen Betrieb“ . Zum Beispiel:

Ich denke, die FAA verwirft alle Querneigungswinkel von mehr als 40 aus den Daten. Ich vermute, dass Fluggesellschaften und / oder Piloten Winkel, die größer als die in diesem Diagramm gezeigten sind, als unsicher betrachten (in dieser Flugphase?).

Diese Daten scheinen mit Touchdowns in Zusammenhang zu stehen. Vielleicht werden größere Winkel sicher in großer Höhe verwendet.

JA8119, eine 747 SR-100, scheint nach einer explosiven Dekompression und dem Verlust des vertikalen Stabilisators später eine 80 ° -Rolle kurz überlebt zu haben, ohne dass das Flugzeug auseinanderbrach. Im Unfallbericht ist diese Aufzeichnung vom Flugdatenschreiber.

Dieses Flugzeug war im Wesentlichen unkontrollierbar, erlebte Phugoidzyklen und Holländerrollen und stürzte kurz darauf auf tragische Weise ab. Es deutet jedoch möglicherweise darauf hin, dass eine unbeschädigte 747 in der Lage sein könnte, ziemlich hohe Querneigungswinkel zu überleben (unter der Annahme, dass RLL im Bericht Rollwinkel bedeutet). Wie Peter Kämpf in einem Kommentar feststellte, ist es möglicherweise nicht sicher, aus diesen Daten Rückschlüsse auf die Flugeigenschaften unbeschädigter 747 zu ziehen.

Im Normalbetrieb überschreitet die 747 einen Querneigungswinkel von 25 Grad nicht.

Steilere Querneigungen werden im Allgemeinen nur im Simulator durchgeführt und betragen bis zu 45 Grad Querneigung.

Wenn der Wenderadius verringert werden soll, verringern Sie die Geschwindigkeit. Je nach Gewicht, Höhe und Temperatur kann dies möglich sein oder nicht. Der erreichbare Querneigungswinkel hängt von der Höhe ab. Bei 10.000' kann eine 45-Grad-Neigung gemacht werden; bei 41.000 wäre das unklug.

10 Grad mit der Nase nach unten sind bei der 747 zu viel. 25 Grad mit der Nase nach unten sind lächerlich. Vor allem beim Wenden.

Geschwindigkeit ist der Schlüssel zur Verringerung des Radius; Es gibt nur eine begrenzte Querneigung, die man mit der 747 erreichen kann. Es ist nicht so, als würde man eine Cessna fliegen. Wenn gemäß dem ursprünglichen Pfosten eine Reduzierung der Geschwindigkeit erforderlich ist, um eine Kurve mit minimalem Radius zu erreichen, wäre eine Steigungskurve anstelle einer Gefällekurve angebracht.

70+ Grad Kurven werden in der 747 nicht passieren.

Wenn der Wunsch besteht, sich von einer politischen Grenze aus einer bestimmten Richtung abzuwenden, wird eine 360-Grad-Wende nicht produktiv sein.