Was ist der minimale Schub, der zum Abheben benötigt wird?

Wie viel Schub braucht ein Passagierflugzeug zum Abheben? Von welchen Faktoren hängt es ab?

Du willst genaue lbs.ft oder % oder für B747 oder Cessna 172 oder einfach nur Prinzip dahinter?
0, ausreichend Wind vorausgesetzt
Höhe (Druck), Temperatur und Gewicht sind die drei, die mir in den Sinn kommen.
0 vorausgesetzt, dass die Piste ausreichend geneigt ist. Es gibt Segelflugzeugvideos, die buchstäblich abheben, indem sie einen Hügel hinunterrollen

Antworten (4)

Sie benötigen mindestens genug Schub, um das Flugzeug mit der Geschwindigkeit des minimalen Luftwiderstands fliegen zu lassen. Das ist ein ganzes Stück höher als die minimale Fluggeschwindigkeit, also sollten Sie etwas hinzufügen, um die Beschleunigung bis zu diesem Punkt zu beschleunigen. Außerdem willst du irgendwann klettern, also fügst du besser etwas mehr Schub hinzu.

Normalerweise beträgt der statische Schub eines Verkehrsflugzeugs mindestens ein Viertel seines Gewichts. Wenn das Verkehrsflugzeug leer ist, kann dies bis zur Hälfte des Gewichts ausmachen.

Ein Grund ist die Höhentauglichkeit: Da der Schub mit der Luftdichte abnimmt, beträgt der statische Schub in Reiseflughöhe nur ein Viertel des Meeresspiegelschubs. Der Schub eines modernen Triebwerks mit hohem Bypass-Verhältnis nimmt mit der Geschwindigkeit ab, sodass der Schub bei Reisegeschwindigkeit und -höhe etwa ein Sechstel des statischen Meeresspiegels beträgt.

Der zweite Grund ist die Sicherheit: Auch nach Ausfall eines Triebwerks in der späten Beschleunigungsphase soll der Start fortgesetzt werden. Jetzt hat ein normal zweimotoriges Flugzeug nur noch halb so viel Schub zur Verfügung und sollte trotzdem in die Luft kommen, damit es am Ende der Landebahn nicht mit dem kollidiert, was folgt.

Der Schub, der benötigt wird, um den Flug aufrechtzuerhalten, beträgt etwa 1/18 des Flugzeuggewichts, und wenn Sie die oben angegebenen Vielfachen berücksichtigen, werden Sie feststellen, dass, wenn das Flugzeug im Reiseflug mit vollem Schub fliegen kann, dies gut zu einer statischen Schubkraft auf Meereshöhe passt entspricht einem Drittel seiner Gewichtskraft.

Die Faktoren für den Startschub sind:

  • Landebahnlänge: Kurze Landebahnen benötigen mehr überschüssigen Schub für eine schnellere Beschleunigung.
  • Landebahnhöhe: Höhere Orte haben weniger dichte Luft, daher ist mehr Geschwindigkeit erforderlich, um in die Luft zu kommen, und die Triebwerke haben weniger Schub als auf Meereshöhe.
  • Neigung der Landebahn. Bergab abzuheben ist gleichbedeutend mit etwas mehr Schub.
  • Lufttemperatur: Kältere Luft ist dichter, daher ist die Mindestdrehzahl geringer und die Triebwerke entwickeln mehr Schub.
  • Windgeschwindigkeit: Gegenwind entspricht dem Beginn des Startlaufs bei dieser Geschwindigkeit.
  • Minimale Fluggeschwindigkeit: Eine geringe Flächenbelastung und widerstandsarme Klappeneinstellungen reduzieren die Geschwindigkeit, mit der das Flugzeug abheben kann.
Der 1/18 ist ein typischer erforderlicher Schub für Verkehrsflugzeuge bei bester Gleitgeschwindigkeit, aber bei v 2 es wird höher sein. Ich würde vielleicht 1/12–1/10 sagen, aber ich habe diese Werte nirgendwo öffentlich zitiert gesehen, also ist das nur eine Vermutung, die auf einem Simulator basiert, der das Verhalten anhand der Geometrie und einiger Fudge-Faktoren schätzt. Und vergessen Sie nicht etwas Reserve, um tatsächlich klettern zu können, nicht nur den Flug aufrechtzuerhalten.
@JanHudec: Richtig, besonders mit zum Start eingestellten Klappen. Aber ich wollte nicht andeuten, dass der 18.1 für den Start gilt. Wenn die Landebahn jedoch lang genug ist, würde der für den Start erforderliche Mindestschub tatsächlich etwa 1/18 des Gewichts betragen.
Nur ganz theoretisch. Sie müssten zum Bodeneffekt abheben (wo der Luftwiderstand geringer ist) und im Bodeneffekt auf die beste Gleitgeschwindigkeit beschleunigen (das sind ungefähr 260 bis 280 Knoten).
@JanHudec: Ich beschleunige nur am Boden und hebe ab, wenn ich den minimalen Luftwiderstand erreiche. Natürlich würde Klettern mehr Schub erfordern, aber wenn das Minimum gefragt ist, ist es das. Nur die Landebahn muss lang genug sein, und ich muss die maximale Reifengeschwindigkeit außer Acht lassen.
a) sind Sie sicher, dass die Räder bei 260 Knoten immer noch weniger Luftwiderstand bieten würden als der Wing-in-Ground-Effekt (oder zumindest der Wing-out-of-Ground-Effekt) und b) sind Sie sicher, dass die Reifen nicht lange explodieren würden, bevor Sie dazu kommen? Geschwindigkeit?
@JanHudec: a) absolut ja! Die Flugzeugzelle hat halb so viel Luftwiderstand wie im Flug, was viel Luftwiderstand für die Räder übrig lässt, bevor das Fliegen besser ist; b) würden sie wahrscheinlich. Es braucht spezielle Reifen für diese Geschwindigkeit (wie die auf dem Space Shuttle), und die wirklich schnellen Autos haben einfache Aluminiumscheiben als Räder.

Die erforderliche Schubkraft ist die Kraft, die erforderlich ist, um das Flugzeug auf Startgeschwindigkeit zu beschleunigen, eine Geschwindigkeit, die es den Flügeln ermöglicht, genügend Auftrieb zu erzeugen, um das Flugzeug in der Luft zu halten.

Zu den Faktoren gehören

  • Flugzeuggewicht
  • Pistenzustand (Länge, Neigung, trocken/nass)
  • Klappenkonfiguration
  • Gegenwindkomponente
  • Wenn es sich um ein mehrmotoriges Flugzeug handelt, wird auch die Fähigkeit berücksichtigt, im Falle eines Ausfalls eines einzelnen Triebwerks sicher in die Luft zu gelangen.

Wenn Sie mit „Schubmenge“ die Beschleunigungskraft meinen: Die Motorleistung reicht von 160 PS bei kleinen Propellerflugzeugen bis zu Tausenden von Pfund bei Turbinenjets (der Motor der Boeing 777 hat eine Nennleistung von 417 kN). Bei den meisten GA-Flugzeugen ist Startleistung = volle Leistung. In größeren Flugzeugen liegt sie typischerweise etwas unter der vollen Leistung, um Triebwerksverschleiß zu vermeiden.

Beachten Sie, dass "Schub" nicht verwendet wird, um ein Flugzeug vom Boden abzuheben. "Lift" wird verwendet, um es in die Luft zu bekommen und dem "Gewicht" entgegenzuwirken. "Schub" wird von den Triebwerken erzeugt, um das Flugzeug vorwärts zu treiben, "Auftrieb" wird von den Flügeln erzeugt.

Die meisten Verkehrsflugzeuge kosten tatsächlich Zehntausende von Pfund pro Motor . Die 777 ist sogar noch mehr, mit bis zu 115.000 lb. pro Motor (bewertet ... wurde sie auf etwa 127.000 lb. getestet, IIRC.) Fun Fact: Ein einziger Motor der 777-300ER ist stark genug, um einen DC zu fliegen -9 gerade nach oben, während immer noch beschleunigt wird .
Also ist eine 777-300ER im Wesentlichen ein übergewichtiges DC-9 VTOL?

Es läuft alles auf Newtons zweites Bewegungsgesetz hinaus:

F = m ⋅ a

Das für eine 70 m/sek. 10.000 Kilo Startgeschwindigkeit und Gewicht mit einer Beschleunigung von 2 g sind: 20 Kilo Newton, es dauert 35 Sekunden und 1225 Meter Landebahn, um in die Luft zu kommen. Im Moment müssen Flugzeughersteller Leistung und Geschwindigkeit gegen den besten Kraftstoffverbrauch abwägen. aber mit Propellern beträgt die maximale Geschwindigkeit etwa 662 Stundenkilometer ( SAAV 2000 ) und Jets mit einer optimalen Geschwindigkeit 880 Stundenkilometer. Beide fliegen nicht mit der optimalen Geschwindigkeit für JEDES Flugzeug von etwa 700 km pro Stunde, wo der induzierte Luftwiderstand und der atatische Luftwiderstand am niedrigsten sind, so dass ein Propellerflugzeug langsam und ein Jet schnell ist und die Strafe der Treibstoffverbrauch ist, weil der Jet hat Reisen mit Verbrennungsgeschwindigkeit in den Motoren und Propellern können nicht größer gemacht werden als jetzt (Schallgeschwindigkeit begrenzt ihre Größe an den Spitzen)

So viel Vertrauen... :)
2 g = ungefähr 20 m/s2, also beträgt die Zeit zum Beschleunigen eher 3,5 Sekunden und nicht 35 Sekunden

Ungeachtet Ausnahmen und bestimmter Details, über die der Betreiber entscheiden kann, ist im Allgemeinen der Mindestschub, der erforderlich ist, um die EASA- (und FAA-) Vorschriften zur Startleistung für zivile Düsenflugzeuge zu erfüllen, derjenige, der ein bestimmtes Gewicht, eine bestimmte Flugzeugkonfiguration, eine Startbahn und eine Reihe von Umgebungsbedingungen zulässt zu

  • Beschleunigen Sie mit allen laufenden Triebwerken auf den Wert der V1-Geschwindigkeit, der für diesen spezifischen Start relevant ist
  • Entweder den Start von V1-Geschwindigkeit ablehnen, wobei entweder alle Triebwerke
    in Betrieb sind oder ein Triebwerk innerhalb der zulässigen Entfernung für
    den Stoppfall nicht arbeitet, oder
  • Fortsetzen des Starts von V1-Geschwindigkeit mit einem ausgefallenen Triebwerk, Beschleunigen auf VR- und V2-Geschwindigkeiten, die für diesen spezifischen Start innerhalb der zulässigen Entfernung für den Startfall relevant sind
  • Steigen Sie mit V2-Geschwindigkeit von der Piste ab und erfüllen Sie dabei eine im Reglement definierte Mindeststeigneigung (abhängig von der Anzahl der Triebwerke).
  • Beseitigen Sie alle Hindernisse unter der Startflugbahn um einen bestimmten vorgegebenen Abstand
  • Erreichen Sie eine Mindesthöhe für das Einfahren der Klappen oder erreichen Sie eine saubere Konfiguration und die damit verbundene Geschwindigkeit innerhalb der maximalen Zeitgrenze für den Triebwerksbetrieb bei Startschub (normalerweise entweder 5 oder 10 Minuten).

Dies ist eine eher vereinfachte, komprimierte Version verschiedener Paragraphen in EASA CS 25 (Certification Specification for Large Aircraft) und EASA Air Operations Regulations , Kapitel POL (Performance and Operating Limitations – zB CAT.POL.A.205 beschreibt die Startstreckenanforderungen). Für weitere Details befürchte ich, dass das Lesen der Vorschriften so gut ist, wie es nur geht ...

Was ist der minimale Schub, der zum Abheben benötigt wird?
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