Wie kann Flugreisen so sicher sein, wenn die Flugzeughaut nur 1-2 mm dick ist?

Flugzeughaut ist überhaupt nicht sehr dick, aber Flugreisen sind die sicherste Form des Reisens. Alle Luftfahrtprofis wissen warum, aber die meisten Insassen eines Verkehrsflugzeugs sind keine Profis. Wie kann der Öffentlichkeit erklärt werden, dass 1 mm ausreicht, um:

  • Halten Sie den Luftdruck drin.

  • Verhindern Sie, dass die Flügel abbrechen.

  • Transportieren Sie die Passagiere sicherer als im Auto.

Ich habe Beispiele verwendet wie „Du kannst auf einer vollen Bierdose stehen, aber nicht auf einer leeren“. Was sind die Geheimnisse des Flugzeugbaus, die eine so scheinbar schwache Konstruktion so sicher machen?

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Wie wird der Allgemeinheit ein gestresster Hautbau erklärt? Viele Nicht-Experten werden ziemlich alarmiert, wenn sie daran denken, eine Bierdose zu zerquetschen.

Das ist eine Leitfrage. Was lässt Sie glauben, dass es nicht möglich ist? Was an der Dicke von 2 mm lässt Sie etwas anderes glauben? Es ist möglich, weil 2 mm alles sind, was benötigt wird.
@ Simon Ich erinnere mich, dass ich meiner Schwester von 1-2 mm Haut erzählt habe, sie wurde grün und musste dann lange reden, bis sie wieder nicht verunsichert zu sein schien. Wie würden Sie es jemandem erklären, der sich mit dem Flugzeugbau nicht auskennt?
Die meisten Flugzeughaut ist nicht so dick. Zum Beispiel hatte die Mondlandefähre, das Ding, das Astronauten zum Mond beförderte, eine Haut, die nur 0,38 mm dick war (0,015 Zoll).
Ich verstehe wirklich nicht. Wenn Sie nicht sagen können, "2 mm scheinen nicht genug zu sein, weil xyz", ohne anzugeben, was xyz ist, wie kann die Antwort irgendetwas anderes sein als "es sind nur 2 mm, weil das alles ist, was benötigt wird". Die meisten Karosseriebleche sind dünner. Warum ist es sicher, in ein Auto einzusteigen?
F: Wenn Black Boxes alles überleben können, warum nicht das ganze Flugzeug aus dem gleichen Material bauen? A: Die Straßen sind nicht breit genug für Flugzeuge. Mit anderen Worten, das Flugzeug muss leicht genug sein, um tatsächlich fliegen zu können. Jede Form der Technik hat Kompromisse, und Gewicht vs. Stärke ist eine dieser Entscheidungen. Aber wie Sie selbst sagten, waren die Entscheidungen in der kommerziellen Luftfahrt unter Sicherheitsaspekten offensichtlich sehr erfolgreich. (Ganz zu schweigen von Kraftstoffverbrauch, Baukosten usw.)
@Simon Autoreisen sind weniger sicher als Flugreisen, oder? Dennoch hört man sehr selten von Menschen mit Angst vorm Autofahren.
@Koyovis mache ich, wenn ich Beifahrer bin und meine Frau fährt! :)
In Ihrem Profil steht, dass Sie Luft- und Raumfahrtingenieur sind, wurde dies nicht in Ihren Studiengängen zum Bauingenieurwesen behandelt?
Ja, und genau das ist der Punkt. Es scheint, als würden Sie eigentlich fragen: "Warum haben Menschen Flugangst?" Dies ist eine irrationale Befürchtung, denn wenn Sie Logik und Vernunft anwenden, dann ist die einzig mögliche Schlussfolgerung, dass der sicherste Teil jeder Flugreise beginnt, wenn Sie in das Flugzeug steigen, und endet, wenn Sie es verlassen. Ich kann nicht verstehen, warum eine Person, die nicht rational ist, sich Sorgen über die Dicke der Haut macht, wenn sie nicht erklärt, warum.
Eine weitere lustige Tatsache: Bevor sie Aluminium verwendeten, bestand ein Flugzeug aus Holz und Stoff. :-)
Stellen Sie sich auf eine leere Bier-/Getränkedose und zeigen Sie ihnen, wie viel Gewicht sie tragen kann. Dann, während Sie darauf stehen, schnell mit den Fingern in beide Seiten stechen und beobachten, wie schnell es zusammenfällt. Bauen Sie jetzt eine neue leere Dose mit einer internen Stützstruktur (wie bei einem Flugzeug) und zeigen Sie, dass sie trotz einer Delle in der Haut nicht zusammenbricht. Deshalb sind Flugzeuge so robust/sicher, obwohl ihre Haut so dünn ist.
Zu "Wie wird ein gestresster Hautaufbau der Allgemeinheit erklärt?" Die Antwort ist natürlich, dass dies nicht der Fall ist, genauso wenig wie die breite Öffentlichkeit die Physik eines Mobiltelefons oder einer LED versteht. Dafür sind Ingenieure da :-)
@jamesqf Ja, du hast Recht, solange Tante nicht weiß, dass auf ihrem Flug nach Ibiza nur 1 mm zwischen ihr und der Troposphäre liegt, wird es ihr gut gehen.
@Koyovis: Und es wird ihr auch gut gehen, wenn sie es weiß.
@Koyovis: Aber ein großer Teil des Grundes, warum Autoreisen weniger sicher sind als Flugreisen, hat mit all den anderen Idioten auf den Straßen zu tun. Wenn Flugzeuge den gleichen Prozentsatz an Zusammenstößen in der Luft hätten wie Autos Unfälle mit mehreren Fahrzeugen, wäre das eine ganz andere Geschichte.
@jamesqf In der Tat. Andererseits: Ein Flugzeug transportiert pro Kollision viel mehr Personen und bewegt sich mit Geschwindigkeiten und Höhen, die Autos selten erreichen.
@Koyovis Aber selbst unter diesen Bedingungen zeigen Statistiken für Flugreisen, dass es wesentlich sicherer ist. Älterer Artikel: traveltips.usatoday.com/air-travel-safer-car-travel-1581.html - Im Jahr 2008: Sterbewahrscheinlichkeit bei einem Autounfall = 1 zu 98 für ein ganzes Leben; Luft- und Raumtransport = 1 von 7.178 ein Leben lang.
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Und noch einer.

Antworten (2)

Einfache Mathematik. Schneiden Sie eine Kabine der Länge nach in zwei Teile und überprüfen Sie die auftretenden Kräfte. Die Hälften werden von 4 mm Aluminium zusammengehalten und müssen einem Druckunterschied nach außen über den Durchmesser der Kabine standhalten.

Nehmen wir an, wir haben ein Großraumflugzeug mit 6 m Durchmesser (größer als eine Boeing 777) und einen Druckunterschied von 1 atm (natürlich behält ein Flugzeug normalerweise nur bis zu 0,8 atm bei und fliegt nicht im Vakuum, aber lassen Sie uns haben etwas Sicherheitsabstand).

Die resultierende Zugspannung beträgt dann etwa 150 MPa . Aluminium gibt erst bei 275 MPa nach.

Andere Kräfte werden von Streben, Holmen und im Fall des Rumpfes von Stringern getragen. Die Haut überträgt Scherkräfte zwischen diesen senkrechten Stringern, aber ich denke nicht, dass diese Kräfte im Vergleich zur Druckbelastung signifikant sind.

• Halten Sie den Luftdruck drin. >> Wie dick ist die Haut eines Ballons? Das hält viel mehr Druck als ein Flugzeug.

•Verhindern Sie, dass die Flügel abbrechen. >> Das ist etwas mehr als nur die Haut. Es gibt Stützbalken, um die Masse zu halten, aber das Einwickeln in die Haut stärkt dies ebenfalls.

•Befördern Sie die Passagiere sicherer, als wenn sie in ihrem Auto reisen. >> Üben, üben, üben. Es dauert nur ein paar Stunden, jemandem beizubringen, wie man ein Flugzeug fliegt. Aber die stundenlangen Trainings- und Flugstunden danach machen einen sicheren Piloten aus, der mit Widrigkeiten richtig umgehen kann. Außerdem gibt es am Himmel viel weniger Staus als auf den Straßen.

Ich glaube nicht, dass ein Ballon mehr Druck hat als ein Flugzeug. Bis zu 8 oder 9 psi sind für einen unter Druck stehenden Rumpf üblich.
Dein letzter Punkt ist gut. Der größte Teil der Sicherheit ist funktionsfähig. Sowohl Flugzeuge als auch Autos sind mechanisch sehr zuverlässig.
@Fuß Ja. Du hast Recht. Zum Aufblasen eines Ballons ist eine Differenz von >1 psi erforderlich, was etwa 15-16 psi bedeutet, um die Elastizität des Ballons zu überwinden. Aber einmal aufgeblasen beträgt der Innendruck nur etwa 1 Atmosphäre, wobei ein Großteil davon auf die Elastizität zurückzuführen ist. Diese Luft wird jedoch nicht wie in einem Flugzeug-Druckbeaufschlagungssystem ausgelassen. Sie blasen das Flugzeug nicht wirklich auf; Da Sie klettern und den Außendruck verringern, versuchen Sie, den Innendruck in einem für Menschen verträglichen Bereich zu halten. Unabhängig davon, Ihr innerer Druck ...
... wird höher sein als der Außendruck, also hätte Ihr Flugzeug innen etwas mehr Druck. Ich denke, mein Punkt wäre eher mit dem Aufblasen des Ballons vergleichbar. Die Hülle des Ballons hält beim Aufblasen noch etwas mehr Innendruck aus, ohne zu platzen. Aber eine Aluminiumhaut hat viel weniger Elastizität. Ich habe ein etwas komplexes Problem der Druckbeaufschlagung etwas zu stark vereinfacht. :-/
Vielleicht sollten Sie zu Ihrem letzten Punkt eine systematische Analyse von Vorfällen und Unfällen und kontinuierliche Schulungen hinzufügen (in vielen Ländern besteht Ihr Führerschein einmal und er gilt für Ihr ganzes Leben, unabhängig von der Entwicklung Ihres Autos oder Ihrer Gesundheit).
Ihre Ballonanalogie ist falsch, ebenso wie Ihre Erklärung in den Kommentaren. Die Elastizität hat einen vernachlässigbaren Einfluss auf Spannungen in dünnwandigen Druckbehältern (allerdings nicht in einem Ballon aufgrund großer Verformungen und hoher Poisson-Zahl in Gummi). Der maximale Druckunterschied in einem Ballon beträgt etwa 0,7 psi . Schließlich kümmert sich die Flugzeughaut nicht darum, ob Luft „ausgelassen“ wird, sondern nur um den Druckunterschied zwischen innen und außen.
"Ich habe ein etwas komplexes Problem der Druckbeaufschlagung etwas zu stark vereinfacht." Außerdem war ich in meiner Erklärung nicht sehr klar, denke ich. 14,7 psi (Meeresspiegeldruck) + etwa 1 psi zum Aufblasen = 15-16 psi im Inneren des Ballons. Ich glaube nicht, dass die Ballon-Analogie falsch war; nur nicht so zutreffend, wie ich ursprünglich dachte. Beim Ballondruck ist ein wenig Physik im Spiel. Der Flugzeughaut ist es jedoch absolut egal, ob Druckluft "ausgelassen" wird oder nicht. Da ständig neue Luft hereinkommt, muss die alte Luft abgelassen werden. So wird die Druckdifferenz geregelt. Wenn Sie weiter setzen ....
... Luft in einen Ballon, ohne etwas herauszulassen, wird er irgendwann platzen. Ich denke, ein angemesseneres Experiment wäre es, den Druck in einem aufgeblasenen Ballon zu messen, wenn er sich dem Platzpunkt nähert. Und das würde von der Haut des Ballons abhängen. Auch das ist viel mehr Physik als die anfängliche einfache Erklärung, die ich angenommen habe.
@Shawn Wenn Sie nicht vorhaben, einen Ballon in große Höhen zu bringen (wo er unweigerlich platzen wird), verstehe ich immer noch nicht, wie die Analogie gilt - der Ballon kümmert sich nicht um den absoluten Druck, sondern nur um den Unterschied zwischen innen und außen . Und ich wollte damit sagen, dass es der Haut egal ist, ob ein bestimmter Druck durch einen kontinuierlichen Zufluss oder durch Absperren des Abflusses erreicht wird. Ich denke, Sie vereinfachen nicht zu sehr, im Gegenteil; Ballons sind eigentlich ein sehr kniffliges, hochgradig nichtlineares Problem, das sich sehr kontraintuitiv verhält (mehr Luft einblasen verringert den Druck!)
@Sanchises Ich denke, wir geraten hier vielleicht weit ins Unkraut, und vielleicht verstehe ich die Physik des Aufblasens eines Ballons falsch, aber wenn ein Druckbehälter die Grenze seiner Elastizität erreicht, platzt er, wenn der Druckunterschied zunimmt und die Stärke von die Gefäßwände überschritten werden. Ist das nicht der Grund, warum ein Höhenballon platzt, wenn er weiterfliegt? Die Haut sorgt dafür, dass der Druckunterschied größer ist, als sie halten kann. ...
Unabhängig davon beträgt der Atmosphärendruck auf Meereshöhe etwa 14,7 psi. Wenn Sie mit 36.000 Fuß fliegen, beträgt der Luftdruck 3,3 psi. Wenn Sie Ihre Flugzeugkabine auf 7000 ft unter Druck setzen, sind das 11,3 psi im Flugzeug. Differenz ist 11,3-3,3 = 8 psi. Es werden also 8 psi auf den Druckbehälter ausgeübt. Ich bin mir nicht sicher, welchen zusätzlichen Druck es braucht, um einen Ballon zum Platzen zu bringen, aber ich bezweifle, dass er 8 psi erreichen würde, bevor der Platzdruck erreicht wird. Ich habe mich oben geirrt. Ein Ballon gibt nicht wirklich ein gutes Beispiel ab. Und anders kann ich mir einen dünnwandigen Druckbehälter nicht erklären.
@Shawn Genau. Mein ganzer Punkt war: „Den Luftdruck drinnen halten. >> Wie dick ist die Haut eines Ballons? Das hält viel mehr Druck drin“; Also ich denke, wir sind jetzt auf der gleichen Seite. Ich kann mir auch kein intuitives Beispiel für einen Druckbehälter vorstellen - vielleicht ist ein Stück Papier, das nur mit reiner Spannung geladen ist, ein passables Beispiel (versuchen Sie, das auseinander zu reißen, ohne zu reißen). Andere kleine Druckbehälter (Kessel usw.) sind im Allgemeinen sehr überdimensioniert, um Belastungen außerhalb der Ebene (Beulen usw.) zu berücksichtigen.
Wie kann Flugreisen so sicher sein, wenn die Flugzeughaut nur 1-2 mm dick ist?
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