Typischerweise wird ein kleiner Gewinn erzielt.

Größere Flugzeuge verwenden Anti-Rutsch-Technologie. Anti-Skid funktioniert durch Modulation des Bremsdrucks, um sicherzustellen, dass die Reifen niemals rutschen. Es ist wichtig, die Beziehung zwischen der Belastung eines Reifens, dem Bremsdruck und der tatsächlichen Verzögerungskraft zu verstehen. Schauen Sie sich zuerst dieses Bild an:

Es zeigt, wie, wenn Sie den Druck erhöhen und das Rad etwas zu rutschen beginnt (sich etwas langsamer dreht als beim freien Rollen), der Reibungskoeffizient stark ansteigt. Dann wird nach 10 % Schlupf der Spitzenkoeffizient erreicht und somit verringert sich die Verzögerungskraft. Anti-Skid zielt darauf ab, das Schlupfverhältnis so nahe wie möglich bei 10 % zu halten. Daher wird die Verzögerungskraft maximiert.

Die Bremsen von Flugzeugen sind stark genug, um die Reifen vollständig zu blockieren, aber das ist nachteilig (führt zu 100 % Schlupf, also vielleicht 20 % Verzögerungskraftverlust). So können und werden sie optimalen Schlupf beibehalten und somit den gesamten verfügbaren „Grip“ nutzen.

Was passiert nun mit diesem Bild, wenn Sie Räder hinzufügen?

• Wenn das hinzugefügte Rad nicht gebremst wird (wie die Bugräder) , verlieren Sie die Bremswirkung . Tatsächlich haben die gebremsten Räder eine verringerte vertikale Belastung, so dass sie weniger Verzögerungskraft bereitstellen. Es ist ziemlich nutzlos.
• Wenn wir gebremste Räder hinzufügen, sehen wir den kleinsten Gewinn. Mal sehen warum.

Schauen Sie sich zuerst dieses Bild der Reifenlastempfindlichkeit an (dieses zeigt die Seitenkraft bei Kurvenfahrt, aber die Längskraft beim Bremsen weist die gleichen Merkmale auf):

Es ist wichtig zu beachten, dass mit zunehmender Belastung eines Reifens seine Fähigkeit, Reibung zu erzeugen, abnimmt.

Nun zu einem Jumbo: Wenn sich 20 Räder 500 Tonnen Last teilen, sieht jeder Reifen 25 Tonnen zu. Bei einem Standardreibwert von 0,8 erzeugt jeder Reifen 20 t Verzögerungskraft, also insgesamt 400 t Verzögerungskraft.

Lassen Sie uns dort 2 Räder hinzufügen. Jetzt sieht jedes Rad 22,7 t Last. Ihr Reibungskoeffizient könnte nun auf 0,82 steigen und somit 18,6 t für insgesamt 410 Tonnen liefern. Sicherlich weit entfernt von den 40 t, die man naiv erwarten könnte, wenn man 2 gebremste Räder hinzufügt! Lediglich die Lastempfindlichkeit bringt uns einen Gewinn.

Es wird dann zum üblichen Abwägungsspiel. Wie viel Masse wird für größere Fahrwerke und Räder und zusätzliche Bremsen aufgewendet, verglichen mit dem Gewinn durch härteres Bremsen (und damit noch stärkere Fahrwerksbeine?)

Anscheinend haben die Airbus-Jungs entschieden, dass der Handel bei 20 Rädern aufhört (weil 25 t Last auf einem einzelnen Reifen das Maximum sind, das der Boden bewältigen kann), aber sie haben sich nicht einmal die Mühe gemacht, sie alle zu bremsen, wenn ich mich gut erinnere, nur 4 der 6 Räder der Hauptdrehgestelle sind gebremst! Wenn Sie also die Bremseffizienz verbessern wollten:

1. Montieren Sie bessere Reifen auf gebremsten Rädern
2. Bremsen Sie die ungebremsten Haupträder
3. Nehmen Sie einige intelligente Aero-Änderungen vor, um den Aero-Abtrieb und Luftwiderstand zu erhöhen
4. Fügen Sie gebremste Räder hinzu (und bereiten Sie sich darauf vor, sie im Hauptkörper unterzubringen ... viel Glück!)
5. Bremsen Sie die Bugräder (aber das wäre furchtbar schwer, weil es nie dafür ausgelegt war)

Eine Erhöhung der Anzahl der Räder mit Bremsen verkürzt den Bremsweg, da es mehr Reibungsquellen gibt, um die kinetische Energie umzuwandeln. Das Verdoppeln der Anzahl der Räder pro Bremse (ich denke, was Sie im zweiten Teil der Frage fragen) würde den Bremsweg nicht automatisch verkürzen, da die Bremsen darauf beschränkt sind, eine bestimmte Menge an Energie zu absorbieren, aber Sie könnten eine stärkere Leistung erbringen Bremse an einem Laufradpaar als an einem Einzelrad der gleichen Größe, da es mehr Grip gibt.

In Wirklichkeit würde dies nicht getan, da dies nicht erforderlich ist, die Landebahnlänge genauso stark von der Startlänge wie vom Bremsweg bestimmt wird, Sie den Bremsweg aller Flugzeuge halbieren könnten und die Landebahnlänge nicht verkürzen könnten.

Hier ist etwas auf Physics.SE , das Sie vielleicht interessant finden.

Es geht um Kraft und Masse, nicht um die Kontaktfläche.

Mehr Räder, gleiche Bremsen = keine Änderung

Das Hinzufügen von mehr Rädern, aber die Beibehaltung der gleichen Anzahl von Bremsen hätte einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Bremsweg, da die Gesamtkraft, die durch die Räder und Bremsen geht, gleich und die Massenänderung gering wäre.

Es wären mehr Räder vorhanden, aber jedes nimmt eine geringere Last auf, sodass keine zusätzliche Reibung zwischen den Rädern und dem Boden entsteht. Es gibt vielleicht einige zusätzliche Kräfte von den zusätzlichen Lagern und etwas zusätzliche Masse von den Rädern, aber das wäre in Bezug auf den Bremsweg vernachlässigbar.

Es gibt die gleiche Anzahl von Bremsen, also liefern sie die gleiche Kraft, also machen sie keinen Unterschied.

Gleiche Räder, mehr Bremsen = kürzere Strecke (möglicherweise)

Wenn wir jedem Rad zusätzliche Bremsen (oder größere Bremsen) hinzufügen, die es uns ermöglichen, mehr Kraft auf die Scheiben auszuüben, dann haben wir mehr Bremskraft und das Flugzeug wird daher in kürzerer Entfernung anhalten.

Es gibt jedoch einige Probleme damit:

• Wärme - Bremsen erzeugen viel Wärme, die abgeführt werden muss, mehr/größere Bremsen erzeugen mehr Wärme. Wenn die Bremsen zu heiß werden, versagen sie und Sie halten möglicherweise nicht rechtzeitig an.
• Strukturelle Grenzen – mehr Kraft durch die Struktur zu bringen, kann dazu führen, dass sie versagt, was katastrophal sein kann.
• Räder - zu viel Kraft/Wärme auf die Räder ausüben und sie können ebenfalls versagen. Das kann platzen, wenn die Hitze / Kräfte zu groß sind, oder einfach rutschen, wenn zu schnell zu viel Kraft ausgeübt wird. Es gibt ähnliche Systeme wie das ABS bei Autos für Flugzeuge, die dabei helfen können (Danke an Michael für den Link).

Mehr Räder, mehr Bremsen = kürzere Strecke

Das Hinzufügen von mehr Rädern mit mehr Bremsen löst die Hauptprobleme des Szenarios „gleiche Räder, mehr Bremsen“.

Warum machen Flugzeughersteller das nicht? Nun, all die zusätzlichen Räder und Bremsen sind Masse, die unnötig teuer zu transportieren ist.

Es ist ein Kompromiss, wie bei fast allem, was mit Flugzeugdesign zu tun hat.

Mehr Räder + mehr Bremsen bedeuten einen kürzeren Bremsweg. Aber...

Mehr Räder bedeuten mehr Gewicht, ziemlich viel mehr, um das zusätzliche Fahrwerk unterzubringen, zusätzliches Ein-/Ausfahrfahrwerk, zusätzlichen Stauraum im eingefahrenen Zustand, zusätzliche Wartung für all das zusätzliche Zeug usw. Das bedeutet weniger zahlende Kunden und höhere Betriebskosten . Das bedeutet auch mehr Dinge, die schief gehen können.

Mehr Bremsen bedeutet mehr Belastungen für den zahlenden Kunden. Ich erinnere mich, dass ich auf einer C130 war, als die Piloten ihre kurze Feldlandung übten: volle Rückwärtspropeller kurz vor dem Aufsetzen, volles Bremsen. Wir trafen (und ich meine HIT) mit einem sehr lauten Knall auf der Landebahn, dann wurden wir nach vorne geschleudert, als das Flugzeug sehr schnell zum Stehen kam. Es war ... dramatisch ... lustig, wenn man in den Zwanzigern in der Militärausbildung ist, aber ich bin mir nicht sicher, ob das zahlenden Kunden gefallen würde.

Wie andere bereits erwähnt haben, ist die Begrenzung auch die Startentfernung. Es bringt nicht viel, in 500 Fuß anhalten zu können, wenn die Startstrecke 2000 Fuß beträgt. Sie brauchen immer noch eine lange Landebahn, wenn Sie das Flugzeug aus dem Flughafen bekommen wollen.

Sicherheit im Ernstfall wäre die eine Möglichkeit, aber die Zahl der Flugzeugunfälle, die mit mehr Rädern zum Bremsen hätten verhindert werden können, ist äußerst gering.

Aktuelle Flugzeugbremsen sind so ausgelegt, dass sie die Anforderungen erfüllen und dabei so leicht und zuverlässig wie möglich bleiben.

Nein, und es liegt daran, wie Reifen funktionieren.

Die Grenzen sind Reifenhaftung und Bremsleistung. Letzteres ist nicht der limitierende Faktor – Adhäsion ist es.

Die Haftung ist ungefähr proportional zum Gewicht auf dem Reifen. Insbesondere Kontaktfläche (Quadratzoll) x Gewicht pro Quadratzoll, aber Sie bemerken, dass Quadratzoll herausgerechnet werden , sodass nur das Gewicht auf den Reifen verbleibt. Es ist komplizierter als das hier, dies ist die Prep-School-Version, und es muss noch etwas abgestimmt werden – aber es wurde getan. Und es hilft nicht so viel.

Nimm mein Auto (bitte). Es hat 600 Pfund auf einem Vorderreifen. Wie groß ist die Kontaktfläche? Das ist eigentlich ganz einfach: Der Reifendruck beträgt 30 PSI. 600 lb geteilt durch 30 lb/sq.in. = 20 qm Der Kontaktdruck beträgt, Sie haben es erraten, 30 Pfund pro Quadratzoll.

Was passiert, wenn ich meinen Reifendruck auf 20 PSI reduziere? OK, jetzt 600/20 = 30 Quadratzoll Patchfläche. Mit 20 PSI Kontaktfläche.

Was bremst besser? Das kommt einer Wäsche ziemlich nahe. 30x20 ~= 20x30 =~ 600.

Was ist, wenn ich meinem Frontend Bleiballast hinzufüge? Jetzt beträgt mein Gewicht 750 lbs/Reifen (25 % mehr). JA! Ich bekomme 25% bessere Haftung und damit Bremsleistung. Nur habe ich jetzt 25% mehr Masse zu stoppen! Es bremst also nicht mehr schnell ab.

OK, also nehmen Sie eine 747 und ersetzen ihre 4-Rad-Drehgestelle durch magische 6-Rad-Drehgestelle, die das gleiche Gewicht haben. 50 % mehr Räder, richtig? 50 % mehr Kontaktfläche, oder? Nö. Denken Sie darüber nach, wie die Kontaktfläche bestimmt wird. Gleicher Reifendruck, aber jeder Reifen trägt 2/3 des Gewichts wie zuvor, sodass die Aufstandsfläche 2/3 der Größe hat. Am Ende haben Sie genau die gleiche Kontaktfläche (in Quadratzoll) und genau die gleichen Pfund pro Quadratzoll wie bei den 4-Rad-Bogeys.

Wie auch immer, wenn Sie die Aufstandsfläche um 50 % erhöhen wollten, reduzieren Sie einfach den Reifendruck um 33 %. Aber genau wie mein Auto würde dir das auch nicht helfen.

Alle diese Faktoren waschen (ungefähr) aus. Der entscheidende Faktor bei der Haftung ist das Gewicht auf Bogeys .

Wenn es nur eine Möglichkeit gäbe, das Gewicht auf den Rädern zu erhöhen, ohne die Fahrzeugmasse zu erhöhen .

Da ist die Antwort. Es ist eine aerodynamische Auftriebsfläche, die auf die Reifen drückt. Diese Autos fahren schnell genug, damit der Marlboro aerodynamisch effektiv ist. Das funktioniert. Das Gewicht auf den Reifen wird erhöht, sodass die Haftung proportional zunimmt. Die Fahrzeugmasse wird nicht erhöht und bremst entsprechend besser.

Machen Sie dasselbe in einem Flugzeug. Überlegen Sie sich, wie Sie einen großen Flügel direkt über dem Hauptfahrwerk anbringen können. Und es so einstellen, dass es Abtrieb erzeugt.

Ich bin mir aber nicht sicher, wie es geht. Vielleicht das? ;-)

Absolut, richtig konstruiert, mehr Räder und mehr Bremsen bringen Ihnen einen kürzeren Bremsweg.

In die Konstruktion des Fahrwerks und des Bremssystems steckt jedoch viel mehr, als Sie vielleicht vermuten. Der Bremsweg und die Bremskraft sind nur ein Faktor, der als Teil dieses Designs betrachtet wird und für einen bestimmten Flugzeugtyp mehr oder weniger festgelegt ist, da die Landebahnlängen mehr durch den Start als durch die Landung definiert werden.

Andere Faktoren, die ausgewogen sind, um dies zu erreichen, umfassen offensichtlich Gewicht, Platzverlust zum Verstauen des Fahrwerks, Herstellungskosten, Wartungskosten, Zuverlässigkeit und vor allem Wärmeableitung. Das Stoppen eines Wide-Body-Jets erzeugt VIEL Wärme in den Bremsen, die schnell abgeführt werden muss, um Überhitzung und Feuer zu vermeiden.

Das Verdoppeln der Räder kann mit zusätzlichen stärkeren Bremsen zu mehr Bremsen führen, aber Sie müssen jetzt auch einen stärkeren Wagen und Rumpfbefestigungen haben, um diese Bremskraft aufzunehmen, und wiederum einen größeren Radraum.

Wie stark Sie bremsen möchten, hängt auch vom Fahrgastkomfort ab. Wenn Sie zu stark bremsen, riskieren Sie Verletzungen von Passagieren und Klagen.

Das ist eine komplexe Reihe widersprüchlicher Anforderungen. Das Hinzufügen von mehr Rädern und Bremsen würde das Anhalten erleichtern, jedoch zu erheblichen Kosten.