Wie schwer ist zu schwer, um auf einem Grasstreifen zu landen?

Ihre zweite Frage ist wirklich einfach zu beantworten:
F: Wie stellen Flugzeugkonstrukteure Fahrwerke her, die auf einer Wiese landen können, ohne in den Boden zu pflügen und abzureißen?
A: Big Fat Niederdruckreifen. Ein breiter Niederdruckreifen hat eine größere Kontaktfläche mit dem Boden, wodurch das Gewicht des Flugzeugs über diese größere Fläche verteilt wird, um zu verhindern, dass sich der Reifen in den Boden gräbt, und lässt das Flugzeug auf rauen oder weichen Oberflächen leichter rollen.

Ihre erste Frage - Wie viel Gewicht kann ein Rasenstreifen tragen? ist eine viel härtere. Die Tragfähigkeit einer nicht verbesserten Oberfläche hängt von einer Reihe von Faktoren ab (einige wichtige: Die Zusammensetzung des Start- und Landebahnbetts, seine Entwässerung und welche Art von Oberflächenbedeckung - Rasen, Felsen usw. - es hat).

Wenn Sie sich Luftbilder der Edwards Air Force Base ansehen , werden Sie feststellen, dass ein Teil des Start- und Landebahnkomplexes ein trockenes Seebett umfasst: Einige ziemlich schwere Dinge sind von diesen Start- und Landebahnen gestartet und gelandet – Raumfähren sind dort gelandet . In ähnlicher Weise landete TACA Airlines Flug 110 , eine Boeing 737, auf einem Damm in der Michoud Assembly Facility der NASA (und wurde anschließend repariert und wieder gestartet, obwohl sie für den Start eine Zufahrtsstraße anstelle des Grasdamms benutzten).

Umgekehrt, wenn Sie versuchen, ein Cub nach einem regnerischen Monat auf einem Grasstreifen zu landen, der mit Wasser gesättigt ist, besteht die Möglichkeit, dass Ihre Reifen im Schlamm versinken.

CBR Technologies hat eine schöne Präsentation über unbefestigte Start- und Landebahnen , die einige Diskussionen darüber enthält, wie ihre Tragfähigkeit (und damit die maximalen Landegewichte, Reifendruckgrenzen usw.) berechnet werden können, aber jede nicht verbesserte Landebahn wird anders sein, und die Werte werden wahrscheinlich sein im Laufe der Zeit ändern.

Wenn Sie 24 Räder haben , um die Last zu verteilen, sind vielleicht sogar 400 Tonnen nicht zu schwer. Vor allem, wenn der Reifendruck vom Cockpit aus eingestellt werden kann (das Reduzieren des Reifendrucks senkt jedoch schnell das MTOW der An-124). Hier finden Sie Hörensagen zu diesem Thema.

Um dies zu ermöglichen , halten die Flugzeugkonstrukteure den Reifendruck niedrig. Alles unter 80 psi sollte auf einem trockenen Grasstreifen kein Problem haben. Segelflugzeuge haben ungefähr 50 psi und benutzen routinemäßig Grasstreifen (und das nächste verfügbare Feld, falls erforderlich). Wenn der Reifendruck 100 psi übersteigt, würde ich mir den Grasstreifen genauer ansehen - wenn der Boden hart genug ist, warum nicht dort landen? Der C-130 hat einen Reifendruck von 125 psi (8,6 bar) und arbeitet routinemäßig auf unbefestigten Strecken.

Polnische Luftwaffe C-130E mit Seriennummer 1502 bei Starts und Landungen auf dem Grasstreifen am 4. April 2014 (Bild © Capt. Włodzimierz Baran / Dowódca Generalny Rodzajów Sił Zbrojnych)

Hier ist ein Video von einer Illyushin 62, die auf einem Feld landet. Beachten Sie, dass es bei diesem Ereignis nicht annähernd seine maximale Flugmasse erreichte. Es war der letzte Flug dieses Vogels; Jetzt steht es als Touristenattraktion auf dem deutschen Land still.

Ich habe jedoch einmal eine ASW-20 C auf einem schlammigen Feld gelandet, das nach tagelangen Regenfällen durchnässt war. Das Rad grub sich sofort ein und das Flugzeug rutschte 20 Meter am Boden des vorderen Rumpfes entlang. Ich habe eine Woche gebraucht, um die Risse zu reparieren – der ASW-20 hat ein großartiges Fahrwerk, ist aber schlecht geeignet, um so durch ein schlammiges Feld zu pflügen.

Der hier nachzuschlagende operative Begriff ist Bodendruck . Dies ist einfach die Kraft, die erforderlich ist, um das Objekt zu stützen, dividiert durch die Fläche, über die die Kraft verteilt wird. Sie können den Bodendruck eines Flugzeugs verringern, indem Sie das Fahrwerk vergrößern - am offensichtlichsten, indem Sie mehr Räder und / oder größere Räder verwenden. Versuchen Sie es auf reibungsarmem Gelände (Eis, Schnee) mit Skiern - sie sind leichter.

Der Bodendruck eines großen Kampfpanzers im Ruhezustand beträgt etwa 15 psi. Dies ist sehr gering, obwohl der Panzer sehr schwer ist, da sein Gewicht auf zwei sehr lange und breite Raupenketten verteilt wird. Dies ermöglicht es dem Panzer, sich auf fast jedem Gelände außer einem tatsächlichen Fluss zu bewegen und effektiv zu kämpfen. Der Bodendruck eines normalen Autos ist mehr als doppelt so hoch und hängt eng mit dem Reifendruck zusammen. Einige Geländewagen haben sehr große Reifen, die aus diesem Grund teilweise entleert werden können.

Die tatsächlich vom Boden abzustützende Kraft ist nicht nur das Gewicht des Flugzeugs, sondern die dynamischen Kräfte, die durch das Absenken auf den Boden während der Landung verursacht werden. Diese werden natürlich reduziert, wenn Sie eine sehr sanfte Landung machen. Spezielle STOL-Flugzeuge verfügen über viele Funktionen zur Steuerung ihrer Flugbahn bei niedriger Geschwindigkeit, um dies zu unterstützen, wie z. B. ausgeblasene Klappen und sogar geneigte Triebwerke. Ihre langsame Vorwärtsgeschwindigkeit beim Aufsetzen minimiert auch die Auswirkungen des Eingrabens der Räder in weichen Untergrund.

Jedes Flugzeug kann auf einer Rasenfläche landen. Es ist tatsächlich einfacher und sicherer, auf einer Rasenfläche zu landen als auf einer harten Oberfläche. Der Grund für die Verwendung von Start- und Landebahnen mit harter Oberfläche liegt darin, dass eine unbefestigte Start- und Landebahn Spurrillen entwickelt und eine häufige Oberflächenerneuerung erfordert, aber eine harte Oberfläche wiederholt ohne Änderung gelandet werden kann. Wenn Sie auf Schmutz landen, wirbelt es außerdem viel Staub und möglicherweise Steine ​​auf, die schlecht sind.

Das Fahrwerk wird ein Flugzeug nicht "abreißen", es sei denn, es trifft auf ein unbewegliches Objekt, wie eine Mauer. Das Fahrwerk ist der härteste Teil eines Flugzeugs. Wenn Sie also gegen eine Mauer stoßen, passiert, dass das Flugzeug das Fahrwerk abreißt, nicht umgekehrt. Ich kenne kleine Flugzeuge, die gegen stählerne Highway-Teiler gefahren sind und zum Stehen gekommen sind. Man muss einen sehr schweren Unfall haben, um ein Flugzeug aus dem Fahrwerk zu ziehen. Normalerweise lösen sich Flügel und andere Dinge weit vor dem Fahrwerk. Das Fahrwerk ist stark in den Rumpf integriert, so dass sie im Grunde wie eine Einheit wirken.

Schmutz eignet sich sehr gut zum Landen, da das Flugzeug schneller zum Stehen kommt. Mit Beton rollt und rollt man einfach weiter, was viel gefährlicher ist. Wenn ich außerhalb des Feldes landen musste, suchte ich nach dem schlammigsten Ort, den ich finden konnte. Flaches Wasser ist aus dem gleichen Grund auch hervorragend: Es verlangsamt Sie schnell.

Um auf einige der asphaltliebenden Kommentare zu antworten ... Bei jeder Landung außerhalb des Feldes sollten Sie IMMER auf Schmutz, Gras oder Schlamm landen (noch besser). Das Landen auf Straßen und Autobahnen ist unglaublich gefährlich, da sich Autos und Menschen auf Straßen und anderen gefährlichen Hindernissen wie Geländern, Wegweisern, Hydranten, Ampeln und Autobahnlichtern befinden. Außerdem werden in allen besiedelten Gebieten Drähte und Stahlseile über die Straßen gezogen, die aus der Luft unsichtbar sind und ein Flugzeug in zwei Hälften schneiden können.

Leute, die dazu raten, außerhalb des Feldes auf Asphalt zu landen, sind nur Powerpiloten, die keine Erfahrung außerhalb des Feldes haben, also wissen sie nicht, wovon sie sprechen. Wie jeder Segelflieger oder Buschpilot Ihnen sagen wird, ist Gras viel sicherer als der Versuch, auf einer Straße zu landen. Auch auf einem Flughafen ist es viel sicherer und einfacher, auf dem Grasstreifen am Flughafen zu landen als auf der Landebahn.