Wie weit können Flugzeuge gleiten?

Ich vermute, dass diese Schwere vom Typ des Flugzeugs abhängt, also nehmen wir an, wir ziehen ein kleines Flugzeug in Betracht.

Absolut richtig, das ist sehr unterschiedlich. Der Parameter, nach dem Sie fragen, heißt Gleitverhältnis und steht in direktem Zusammenhang mit einem anderen Parameter namens Auftriebswiderstandsverhältnis oder L / D-Verhältnis . Dies ist ein grundlegendes Merkmal der Aerodynamik eines bestimmten Flugzeugs. Das L/D-Verhältnis variiert mit der Fluggeschwindigkeit; Zur Bestimmung der besten Gleitleistung bei ausgefahrenem Triebwerk wird das L/D-Verhältnis bei "bester Gleitfluggeschwindigkeit" verwendet. "Beste Gleitfluggeschwindigkeit" ist die Geschwindigkeit, die das L/D-Verhältnis maximiert, und dieser Maximalwert ist als L/D _max bekannt .

Das maximale L/D-Verhältnis (L/D _max ) einer Cessna 172 beträgt etwa 9, also beträgt ihr Gleitverhältnis etwa 9:1 - für jeweils 9 vorwärts geflogene Einheiten verliert sie 1 Höheneinheit. Es gleitet also etwa 9.000 Fuß pro 1.000 Fuß verfügbarer Höhe. Dies ist ein ziemlich typischer Wert für kleine Flugzeuge.

Um Ihnen zu zeigen, wie variabel dies ist, kann ein modernes Segelflugzeug Verhältnisse über 60:1 erreichen, während das Space Shuttle von etwa 1:1 bei hoher Geschwindigkeit zu Beginn des Wiedereintritts bis zu 4,5:1 beim endgültigen Anflug reichte.

Insbesondere große Transportflugzeuge haben tendenziell deutlich höhere L/D-Verhältnisse als kleine Flugzeuge: Eine 747 kann ein L/D- _Maximum von etwa 17:1 erreichen. Bei einer Höhe von 33.000 Fuß (~10.000 Meter) würde das eine Gleitstrecke von 100 Meilen (~170 km) bedeuten.

Was bestimmt die „Gleitfähigkeit“ des Flugzeugs?

Wie oben, das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand. Ganz salopp gesagt ist dies nur ein Maß dafür, wie "aerodynamisch" das Flugzeug ist, und vergleicht seine Fähigkeit, Auftrieb zu erzeugen, mit dem Luftwiderstand, den es dabei erzeugt. Je besser seine Hubfähigkeiten sind oder je weniger Luftwiderstand er erzeugt, desto höher ist das Verhältnis.

Für weitere Informationen empfehle ich dringend ein kostenloses Online-Buch über Aerodynamik mit dem Titel See How It Flys von John Denker. Es ist für Piloten geschrieben, nicht für Mathematiker oder Physiker, daher erklärt es die Konzepte sehr intuitiv ohne viele Gleichungen. Es spricht über das L/D-Verhältnis und erklärt einige der Faktoren, die es beeinflussen. (Ich würde dieses Buch sowieso jedem Piloten empfehlen.)

Ist es möglich, dass ein Flugzeug mit einem Motor / Motoren dies nutzt, um beim Fliegen Treibstoff zu sparen, oder sind sie zu schwer / sonst nicht in der Lage, dies zu tun?

Da das Gleitverhältnis direkt mit dem L/D-Verhältnis zusammenhängt (tatsächlich ist es dasselbe wie), könnte man sagen, dass Flugzeuge es bereits ausnutzen. Je höher ihr L/D bei Reisefluggeschwindigkeit, desto treibstoffeffizienter sind sie (da weniger Schub erforderlich ist, um dem Luftwiderstand im stationären Flug entgegenzuwirken).

Wenn Sie nach dem Abstellen der Motoren während des Anflugs / der Landung fragen, um Kraftstoff zu sparen, gibt es hier zu ASE eine weitere Frage, die sich speziell damit befasst. (Kurz gesagt lautet die Antwort nein, es ist nicht praktikabel.)

Um einige konkrete Beispiele zu nennen:

Eine Cessna 172 kann für einen kurzen Sprung auf 2000 Fuß oder für einen längeren Überlandflug auf 12500 Fuß fliegen. Meine Faustregel lautet etwa 1,5 Seemeilen Gleiten pro 1000 Fuß Höhe über Grund, also:

• Aus 2000 ft könnte eine Cessna etwa 3 Seemeilen (3,5 gesetzlich vorgeschriebene Meilen, 5,5 km) weit gleiten, und das würde etwa 3 Minuten dauern.
• Aus einer Höhe von 12500 Fuß wären es ungefähr 18 Seemeilen (21 gesetzliche Meilen, 33 km), was dem Piloten reichlich 18 Minuten Zeit gibt, um Fehler zu beheben, einen geeigneten Landeplatz zu finden und die missliche Lage mitzuteilen.

Ein großer Jet fliegt im Reiseflug höher, sagen wir bei 38000 Fuß, und hat eine bessere Gleitzahl.

• Aus 38000 Fuß kann ein Jet 75 bis 100 Seemeilen (140 bis 180 km) weit gleiten und braucht dafür etwa 20 Minuten.

Das Gleiten wird in der sogenannten "Gleitzahl" gemessen. Wie weit kann das Flugzeug mit jedem Fuß an Höhe nach vorne fliegen? Segelflugzeuge (Segelflugzeuge) haben ein Gleitverhältnis von etwa 40 zu 1. Je nach Modell kann es viel mehr oder weniger sein. Das Gleitverhältnis der Cessna 172, des beliebtesten einmotorigen Flugzeugs, beträgt etwa 10 zu 1. Die Boeing 767, die alle Leistung verlor, erreichte in der Praxis ein Gleitverhältnis von etwa 12 zu 1.

Flugzeuge nutzen dies in der Regel nicht, um Treibstoff zu sparen. Es ist viel effizienter, das Flugzeug einfach normal oder mit geringer Leistung zu fliegen, wenn sie Treibstoff sparen möchten. Um zu gleiten, müsste der Motor ein- und ausgeschaltet werden. Das ist in Jets, Turboprops oder Kolbenmotoren nicht effizient. Ich glaube jedoch, dass einige unbemannte Höhenflugzeuge ihre Triebwerke abstellen können.

Die Gleitstrecke hängt in der Tat stark von der charakteristischen Gleitzahl des Flugzeugs ab, die von der Fluggeschwindigkeit abhängt, wie in den obigen Antworten beschrieben. Die obigen Antworten gehen jedoch von stiller Luft aus, und echte Luft ist niemals still.

Wenn Sie mit stetigem Rückenwind gleiten, gleiten Sie weiter als in ruhiger Luft; Ein stetiger Gegenwind wird Ihr Gleiten unterbrechen. (Sie erhalten die gleiche Sinkrate und daher die gleiche Zeit in der Luft, aber Sie machen eine andere Distanz über dem Boden.) Wenn Sie sich in der Höhe befinden, kann es schwierig sein zu sagen, aus welcher Richtung der Wind weht es sei denn, Sie wissen es bereits oder Sie haben ein GPS, damit Sie (oder es automatisch) Ihre Geschwindigkeit über dem Boden mit Ihrer Geschwindigkeit durch die Luft vergleichen können.

Außerdem verringern Abwinde Ihre Höhe und damit Ihre Gleitstrecke. aber Aufwinde bewirken das Gegenteil. In der Tat können Piloten, die darauf trainiert sind, Aufwinde zu finden – Segelflugzeugpiloten zum Beispiel – bei der richtigen Art von Wetter so lange ohne Strom in der Luft bleiben, wie sie möchten. Aufwinde werden jedoch im Allgemeinen von der Sonne angetrieben, sodass es nach Einbruch der Dunkelheit schwierig wird, „das richtige Wetter“ zu finden. Außerdem neigen Aufwinde dazu, lokalisiert und ziemlich stationär zu sein, so dass das Fliegen von Kreisen, um in einem zu bleiben, wenn es schwächer als erwartet ist, mehr von Ihrer Gleitzeit verbrauchen kann, als es hinzufügt, und so die Gesamtstrecke über dem Boden verringern, die Sie gleiten können .

Angetriebene Leichtflugzeuge können mit ausgeschalteten Triebwerken ausdauernd fliegen, wenn ihre Flugbahn auf Hügel oder Bergketten ausgerichtet ist, die auf einer Seite stetigen Wind erhalten. In bestimmten Umgebungen und Wetterbedingungen erzeugen diese Reichweiten einen Wellenauftrieb, der groß genug ist, um einen Hochgeschwindigkeitsflug in Höhen von mehr als 20.000 Fuß unter seidenweichen Bedingungen über viele 1000 Kilometer zu ermöglichen. Verbunden mit diesen Bedingungen sind extreme Rotoren außerhalb des Auftriebsbandes. Segelflugzeugpiloten (z. B. Delore in Neuseeland, Dez. 2009, 2500 km) haben Weltrekorde bei langen Flügen aufgestellt, indem sie ausgedehnte Reichweiten benutzten, die das Rückgrat beider Inseln bilden.

„Gleitfähigkeit“ ist Fliegen. Ein Starrflügelflugzeug, das unter Motor steuerbar ist, ist auch ohne Motor steuerbar. Einige Flugzeuge sind speziell dafür ausgelegt, im Flug instabil zu sein, wie die F-16 und die F-117. in diesen Fällen helfen Computer, um künstliche Stabilität zu bieten; Solange die Computer funktionieren, ist das Flugzeug auch ohne funktionierendes Triebwerk steuerbar.

Das Gleitverhältnis variiert erheblich zwischen Starrflügelflugzeugen. Nicht angetriebene Segelflugzeuge sind im Allgemeinen höher als 20/1, während viele kleine Flugzeuge 17/1 oder weniger sehen. Das Space Shuttle ist 4,5/1. (Horizontal/Vertikal)

Die Gleiteffizienz ist hauptsächlich eine Funktion des Luftwiderstands, nicht des Gewichts. Zum Beispiel: Segelflugzeuge tragen manchmal Wasserballast, um das Gewicht zu erhöhen , da höheres Gewicht zu einer höheren Gleitgeschwindigkeit führt. (Das Wasser wird abgelassen, um das Flugzeug vor der Landung zu verlangsamen.)

Die FAA veröffentlicht Airmans Manuals, und Sie können eine Vielzahl anderer Fluganleitungshandbücher finden, die online oder am örtlichen Flughafen erhältlich sind. In jedem Handbuch für Privatpiloten oder Sportpiloten werden die Grundprinzipien des Fliegens ausführlich erläutert. Sie sind normalerweise sehr klar und leicht lesbar.

Mir wurde von einem Piloten gesagt, dass er einige Zeit mit einer spanischen Version der Junkers Ju-52 mit im Leerlauf befindlichen Motoren über die Pirineos-Berge geflogen ist und die Höhe bei einer aufsteigenden Heißluftströmung gehalten hat, wie es Segelflugzeuge tun, aber wahrscheinlich ist dies eher eine Ausnahme als jede Regel. In der Literatur über die Caravelle von Sud-Aviation wurde auch ein "Gleitflug" von einigen hundert Kilometern diskutiert, der in sehr großer Höhe und unter besonderen experimentellen Bedingungen vor 1964 stattfand. Ein Pilot gewann eine Auszeichnung, nachdem er ein Düsenflugzeug mit nicht laufenden Triebwerken gelandet hatte; Als er sich einer verlassenen Landebahn näherte, stellte er fest, dass die Höhe zu hoch war. Er stellte das Flugzeug in ein Muster mit gekreuzten Steuerflächen, um auf die Seite zu rutschen und an Höhe zu verlieren.

Andere flogen eine Zeit lang eine DC-3 im Rückenflug von Gando auf Gran Canaria nach Lanzarote, ebenfalls auf den Kanarischen Inseln, nur um bei der Landung festzustellen, dass die Triebwerksgondeln mit Öl bedeckt waren, da den DC-3-Triebwerken ein Rückenflug fehlte Flugkurbelgehäuse oder "trockener" Ölbehälter. Einer der Männer in diesem DC-3-Flug, Fernando Aymerich-Alix, bauchte einen Sabre- oder Super-Sabre-Düsenjäger auf einem gepflügten Feld mit der Prämisse auf, dass er das Gefühl habe, dass die Anzeigen der Kraftstofftankanzeigen ungenau hoch seien, und das werde er bald tun Keinen Kraftstoff mehr haben. Als er den Boden erreichte, breitete sich der tatsächlich reichlich vorhandene Treibstoff in den Tanks als Schauer über das ganze Flugzeug und die Stelle aus, er hatte Glück, dass der Treibstoff kein Feuer fing. Er starb in der ersten Dezemberhälfte 2017