Čtyřmotorová proudová letadla - Four-engined jet aircraft - Wikipedia

The de Havillandská kometa, první reklama jetliner, používal čtyři proudové motory.

A čtyřmotorové letadlo, někdy nazývané a quadjet, je proudové letadlo poháněn čtyřmi motory. Přítomnost čtyř motorů nabízí zvýšený výkon, který umožňuje použití takových letadel jako dopravní letadla, nákladní automobily, a vojenská letadla. Mnoho z prvních účelových trysková dopravní letadla měl čtyři motory, mezi nimiž stojí De Havillandská kometa, první komerční tryskové dopravní letadlo na světě.[1] V desetiletích následujících po jejich zavedení jejich použití postupně klesalo kvůli řadě faktorů, včetně schválení dvoumotorové trysky letět dále z odkloněných letišť a zvýšený důraz na účinnost paliva.[2]

Design

Polstrované motory namontované pod křídly a Boeing 747-8I.

Polstrované motory

Motory čtyřmotorového letadla se nejčastěji nacházejí v lusky visící z pylonů pod křídly.[3] To lze pozorovat v Airbus A340, Airbus A380, a Boeing 747. Mnoho vojáků přepravci také mají tento design, včetně Antonov An-124, Boeing C-17 Globemaster, a Lockheed C-5 Galaxy. V tomto místě mohou motory působit jako odlehčovací zatížení a snížit konstrukční hmotnost křídla o 15%. Jsou také na dostupnějším místě pro údržbu nebo výměnu. Mezi nevýhody však patří vyšší riziko, že motory pohltí cizí předměty, protože mají nižší světlou výšku a větší zatočení okamžik během porucha motoru.[4] The nadzvukové letadlo Concorde měl své motory namontované v obdélníkových luscích v souladu se spodní částí křídla, bez jakýchkoli pylonů. Vynechání stožárů snižuje odpor a eliminuje riziko jejich přetížení.[5]

Pohled zezadu na a Vickers VC10, znázorňující jeho čtyři motorové podvozky namontované vzadu trup

Čtyři lodní motory mohou být také připevněny k zadní části trup, vyžadující a T-ocas.[3] Tím se snižuje hluk v kabině a uvolňuje se více prostoru na křídlech vysokozdvižná zařízení a skladování paliva. Průtok vzduchu přes křídla je také nerušen kvůli absenci stožárů. Vzadu uložené motory však posouvají střed gravitace na zádi a jsou umístěny dále od přívodu paliva.[4] The Iljušin Il-62 a Vickers VC10 oba mají své čtyři motory namontované v této konfiguraci.[6][7]

Zakopané motory

Sání vedoucí do zakopaných motorů a de Havilland kometa 4

Proudové letadlo může být také navrženo s motory zakopanými uvnitř konstrukce letadla.[3] The de Havillandská kometa začleněny čtyři proudové motory pohřben uvnitř jeho křídlové kořeny, nejběžnější umístění pohřbených motorů. Tato konstrukce snižuje odpor a riziko požití cizích předmětů, ale zvyšuje obtížnost údržby a komplikuje konstrukci křídla.[4] The Northrop Grumman B-2 Spirit tajný strategický bombardér má všechny čtyři turboventilátory pohřben v jeho křídle (jako létající křídlo, křídlo je hlavní konstrukční složkou). To snižuje tepelnou charakteristiku motorů tím, že skrývá ventilátory a minimalizuje charakteristiku výfuku.[8]

Výhody a nevýhody

Výhody

Hlavní výhodou čtyř motorů je nabízená nadbytečnost, která vede ke zvýšení bezpečnosti.[2] Jediný porucha motoru je mnohem méně významný, protože tři zbývající motory mohou obvykle poskytnout dostatečný výkon pro pohodlné dosažení odkloněného letiště nebo pokračovat v jízdě, v závislosti na faktorech, jako je závažnost poruchy, nadmořská výška, zatížení palivem a povětrnostní podmínky.[9] Se zvýšenou spolehlivostí proudových motorů poruchy motoru sazby mohou být až 0,01 odstávky za letu na 1 000 motorohodin,[10] snížení významu této výhody.

Během poruchy jednoho motoru je množství energie ztracené u čtyř motorů úměrně nižší než tři nebo dva motory. Je to proto, že tři ze čtyř motorů budou i nadále fungovat, což představuje 25% snížení tahu ve srovnání s 33% u trijety a 50% pro twinjets. To lze pozorovat v následujícím příkladu zahrnujícím Boeing 747-400 quadjet, McDonell Douglas MD-11 trijet a Boeing 767-300ER twinjet. Se všemi motory v provozu na maximální vzletová hmotnost, všechna tři letadla mají poměr výkonu k hmotnosti přibližně 1 až 3,4. Po selhání jednoho motoru poměr výkonu k hmotnosti klesne na 1 až 4,7 (747-400 ), 1 až 5,5 (MD-11 ) a 1 až 6,6 (767-300ER ).[11] The Boeing 747-400 zažívá nejmenší snížení výkonu, takže je bezpečnější při poruše motoru.

Vybavením letadla se čtyřmi motory se také zvyšuje výkon, což umožňuje více cestujících, větší užitečné zatížení a vyšší výkon.[12] To bylo obzvláště důležité pro raná proudová dopravní letadla, as proudové motory v té době produkoval menší tah. The Pratt & Whitney JT3D z roku 1958 měl tah 76 kilonewtonů (17,000 lbf ),[13] zatímco moderní motory jako General Electric GE90 může vyprodukovat více než 440 kilonewtonů (100 000 lbf) tahu,[14] díky čemuž je dnes tato výhoda méně významná, protože velká dopravní letadla již nutně nepotřebují čtyři motory.

Největší čtyřmotorová proudová letadla se vyznačují nejvyššími kapacitami pro cestující - Airbus A380 může přepravovat až 853 cestujících v uspořádání jedné třídy.[15] To jim umožňuje uspokojit poptávku na extrémně frekventovaných trasách, a když jsou naplněni cestujícími, aby rozložili náklady, mohou být velmi výnosní.[12]

Nevýhody

Čtyři menší motory spotřebovávají více paliva než dva větší, což zvyšuje provozní náklady. Konkrétně Boeing 747 quadjet spotřebovává[je zapotřebí objasnění ] O 2,5 litru (0,66 US galonů) více paliva na kilogram užitečné hmotnosti ve srovnání s Boeing 787 twinjet.[16] S Tryskové palivo což je velká část celkových nákladů, díky čemuž jsou kvadjety pro letecké společnosti méně atraktivní a mnoho z nich přesouvá svou pozornost na efektivnější typy letadel.[17]

Čtyři motory také vyžadují vyšší náklady na údržbu, protože každý z nich musí být podroben pravidelným prohlídkám a servisu. Přibližně polovina nákladů na údržbu letadel je odvozena z běžné údržby motoru, takže další náklady na údržbu čtyř motorů jsou značné.[18]

Schopnost velmi velkého letadla přepravovat stejně velký počet cestujících může být nevýhodou, pokud nejsou obsazena sedadla. Jedná se o nastupující trend, zejména proto, že letecký průmysl přechází z a paprskový náboj model do a bod-bod Modelka.[12] V modelu paprskových nábojů se cestující přesunují z menších odlehlých bodů a koncentrují se na velké náboje. To představuje potřebu velkokapacitních letadel.[19] Naopak model z bodu do bodu přepravuje cestující přímo z místa původu do cíle, rozkládá je po různých trasách a vyžaduje méně míst v obsluhujícím letadle.[19] Zvláště s nedávným[když? ] Vzhled nízkonákladoví dopravci které provozují mnoho letů z bodu do bodu, je obtížnější obsadit místa největších dopravních letadel.[12] Z tohoto důvodu široké tělo flotilám těchto leteckých společností dominuje nižší kapacita a velký dolet twinjets tak jako A330 a 787.[20]

Dějiny

A Boeing 707-120B, nejstarší produkční varianta 707

Raná historie

Před Jet Age, dopravní letadla byla poháněna pístové motory. Poruchy motoru byly relativně časté, takže pro lety na velké vzdálenosti bylo důležité zajistit nadbytečnost se čtyřmi motory.[21] Tato potřeba se rozšířila do začátku Jet Age a kombinovala se s omezeným tahem dostupným od začátku proudové motory, bylo nejpraktičtější navrhnout velká proudová dopravní letadla se čtyřmi motory.[4][22] První komerční proudové letadlo bylo čtyřmotorové De Havillandská kometa, který poprvé vzlétl v roce 1949.[1] Nicméně, kvůli sérii fatálních únava kovu při nehodách v letech 1953 až 1954 byla kometa uzemněna.[23] To velmi poškodilo jeho pověst a byly to pozdější dopravní letadla, která z následných vylepšení skutečně těží. V roce 1958 Boeing představil 707 a o rok později, Douglas vyvalil své DC-8, oba typy také se čtyřmi motory.[24][25] Oba byli velmi úspěšní a zejména 707 se zasloužil o postup v Jet Age.[26] Během tohoto období vzkvétala velká dopravní letadla, která často operovala na domácích i mezinárodních linkách.[27]

Pozdější desetiletí a postupný úpadek

V šedesátých letech se ukázalo, že čtyři motory snižují účinnost paliva. To nebyl problém pro dálkové trasy, které přepravovaly 300 nebo více cestujících po dobu 8 až 12 hodin, což umožňovalo vysoký poměr nákladů k cestujícím na míli. Na druhou stranu, velké čtyřmotorové typy byly méně vhodné pro časté služby na krátké vzdálenosti, které vyžadovaly více vzletů a přistání denně, což stálo více paliva a zároveň obvykle přepravovalo méně cestujících na let.[28] To podnítilo rozvoj velkých trijety a twinjets.[28] Kvůli omezením v technologii motoru byly twinjety této doby malé a měly relativně krátký dosah. The FAA 60minutové pravidlo jim také znemožnilo letět dále než 60 minut od odletových letišť kvůli jejich nižší redundanci motoru.[29] Trijets představovaly kompromis mezi úsporou paliva a nadbytečností.[30] V roce 1969 Boeing zahájila 747. Přezdívaný jako „Jumbo Jet“, byl první letadlo se širokou karoserií, schopný přepravit podstatně více cestujících než jakékoli jiné letadlo.[31] Jeho kapacita a výkon byly nepřekonatelné, a to ani po zahájení soutěže se širokým trupem v podobě trijetů McDonnell Douglas DC-10 a Lockheed L-1011 TriStar.[28]

Concorde při přistání a ukazuje své čtyři motory namontované na podvozku.

V rámci své vlastní kategorie v komerčním letectví nadzvukový dopravní letadlo Concorde zahájil službu v roce 1976.[32] Jeho čtyři Rolls Royce / Snecma Olympus 593 proudové motory umožnil jí plavat dvojnásobnou rychlostí zvuku.[5] V době vzniku byla považována za budoucnost letecké dopravy. Concorde však z velké části kvůli vysokým provozním nákladům a problémům s hlukem nikdy nedosáhl předpokládané úrovně úspěchu.[33]

V 80. letech se zvýšila spolehlivost a dostupný výkon proudové motory umožnil twinjetům bezpečně létat na jednom motoru. To podnítilo zavedení ETOPS hodnocení pro twinjety, což jim umožňuje obejít pravidlo 60 minut a létat po transoceanských trasách, které dříve obsluhovaly typy se čtyřmi motory.[29][34] Výhoda nadbytečnosti, kterou přinesly čtyři motory, již nebyla nutná a již nemohly konkurovat nižší spotřebě paliva a nákladům na údržbu u dvoumotorových motorů s výkonnějšími motory. Všechny kromě největších čtyřmotorových typů, jako je Boeing 747, se staly neekonomickými, což vedlo k odchodu stárnoucích osob 707 a DC-8 flotily.[28]

Když společnost Boeing uvedla na trh novou vlnu čtyřmotorových designů s ještě vyšší kapacitou 747-400 v roce 1989 a Airbus zahájil svůj A340 v roce 1993.[35][36] Oba měli vysokou kapacitu (přes 300 cestujících) a dlouhý dolet, kombinace, kterou v té době ještě dvojčata neměla, a tak byla komerčně úspěšná.

Když BAe 146 byl představen v roce 1983, bylo to neobvyklé, protože to byl čtyřmotorový krátký dostřel regionální dopravní letadlo.[37] Jeho design nakonec umožnil tišší provoz a krátký vzlet a přistání schopnosti.[38]

Velká dvojčata, jako je tato Boeing 777-300ER může téměř odpovídat kapacitě největších čtyřmotorových typů.

Konečná hlavní výhoda čtyř motorů, jejich potenciál pro velmi velké kapacity, se stala mnohem méně významnou, když byly dvoumotorové motory Boeing 777 byl představen v roce 1995.[39] Originál 777-200 mohl pojmout až 300 cestujících, což je výrazný nárůst u stávajících twinjetů, jako je 767, kde by se obvykle mohlo usadit pouze 200–300 cestujících.[40] Následný vývoj 777-300ER posunul kapacitu cestujících těsně pod 400 a blížil se k 747 a nahrazuje A340, přičemž je efektivnější a má nižší náklady na údržbu motoru. The Airbus A330 twin prošel podobnou evolucí, která vyvrcholila 330místným sedadlem A330-300.[41]

Na začátku roku 2000 byla jedinou zbývající výhodou největších typů jejich schopnost přepravovat více cestujících než největší twinjety. V následujících letech Útoky z 11. září Nárůst cen pohonných hmot a pokles v leteckém průmyslu zvýšily potřebu minimalizovat provozní náklady a výdaje.[28] Výroba 747-400 varianta pro cestující ukončena do roku 2005 a dodávky A340 klesl na 11 ročně, protože čelili konkurenci efektivnějších a srovnatelně schopných twinjetů.[42][43]

Aktuální stav

The Airbus A380 je v současné době největší dopravní letadlo na světě

Použití čtyř motorů bylo oživeno v roce 2005, kdy Airbus představil A380, v současné době největší dopravní letadlo na světě.[44] Byl navržen pro trasy s ultravysokou poptávkou, obvykle s kapacitou 575 cestujících ve dvou palubách plné délky. Od roku 2018 však Airbus splnil pouze čtvrtinu svého původního předpokládaného počtu 1 200 prodejů za dvě desetiletí.[45] To lze připsat modernímu trendu směrem k cestování z bodu do bodu pomocí menších, ale vysoce účinných twinjetů, jako je Airbus A350 a Boeing 787, na rozdíl od a paprskový náboj model, který upřednostňuje masivní letadla, jako je A380.[12] Největší operátor A380, Emirates, profituje ze své flotily, protože její primární rozbočovač je umístěn na Mezinárodní letiště v Dubaji, kde má mnoho dálkových tras mezipřistání. To společnosti Emirates usnadňuje obsazení sedadel jejích A380.[12] Jako největší operátor letounu A380 společnost Emirates opakovaně objednala další letouny A380 od společnosti Airbus, aby rozšířila svoji stávající flotilu. Od prosince 2018 poslední objednávka byla potvrzena v lednu 2018.[46]

Některé letecké společnosti, jako např Lufthansa, se rozhodli použít oba Airbus A380 a Boeing 747.

Vzhledem k tomu, že výkon motoru stále rostl a požadavky na kapacitu se snižovaly, byla zdvojená letadla, jako např Boeing 787 Dreamliner a Airbus A350 XWB jedli na trhy, které tradičně vyžadovaly čtyři motory.

V reakci na A380 představil Boeing 747-8 v roce 2011 jako nástupce modelu 747-400.[47] Varianta pro cestující 747-8I od roku 2018 obdržela pouze 50 objednávek, zatímco nákladní varianta 747-8F byla úspěšnější s více než 100 objednávkami.[48] Od roku 2018 747-8F má nepřekonatelný dosah a užitečné zatížení,[49] což je volba pro nákladní dopravce.

Typy aktuálně ve výrobě

Dopravní letadla

Válečný

Reference

  1. ^ A b Hollingham, Richard (05.04.2017). „Britské letadlo, které změnilo svět“. BBC Future. Citováno 2018-10-18.
  2. ^ A b Mutzabaugh, Ben (10. 10. 2017). „Pro letecké společnosti jsou dva motory lepší než čtyři“. USA dnes. Citováno 2018-11-08.
  3. ^ A b C Raymer, Daniel (1992). Design letadel: koncepční přístup. str.207.
  4. ^ A b C d Tulapurkara, E.G. (2013-10-15). "Velikost trupu a ocasu - 7". Design letadla (aerodynamický).
  5. ^ A b Freudenrich, Craig (2001-01-29). „Jak Concordes fungují“. Jak věci fungují. Citováno 2018-10-27.
  6. ^ „Osobní dopravní letadlo Ilyushin IL-62 - Aerospace Technology“. Letectví a kosmonautika. Citováno 2018-10-18.
  7. ^ „Vickers VC10“. Systémy BAE | Mezinárodní. Citováno 2018-10-26.
  8. ^ „B-2 Stealth Bomber - jak to funguje“. Jak to funguje. 2011-03-22. Citováno 2018-10-26.
  9. ^ „14 CFR 121.565 - Motor nefunguje: přistání; hlášení“. LII / Institut právních informací. Citováno 2018-10-18.
  10. ^ Ekstrand, Chet (2003). „Nová pravidla ETOPS“ (PDF). Letový provoz.
  11. ^ Williams, David J. (2015-06-25). „Čtyři motory vs. dva: Překvapivá matematická záruka bezpečnosti - NYCAviation“. NYCAviation. Citováno 2018-10-26.
  12. ^ A b C d E F Mentour Pilot (10.08.2018). Proč Jumbo-jet mizí?. Citováno 2018-10-18.
  13. ^ „Prototypový motor Pratt & Whitney JT3D-1 Prototypový motor“. Národní muzeum letectví a kosmonautiky. 2016-03-16. Citováno 2018-10-19.
  14. ^ „Motor GE90 | GE Aviation“. www.geaviation.com. Citováno 2018-10-19.
  15. ^ Smith, Oliver (16.01.2018). „Proč čelí největší osobní letadlo na světě šrotu?“. The Telegraph. Citováno 2018-10-30.
  16. ^ „Jak čas letí, rok 787 létání“. News Room Qantas. Citováno 2018-10-26.
  17. ^ „Jak se letecké společnosti přizpůsobují vyšším cenám pohonných hmot? - Avionika“. Avionika. 2018-08-24. Citováno 2018-10-19.
  18. ^ „Náklady na údržbu stárnoucích letadel“ (PDF). IATA. 2018.
  19. ^ A b „Airline Networks: from hub-and-speak to point-to-point networks“. MS&E 135 Networks @ Stanford. 2016-04-09. Citováno 2018-10-26.
  20. ^ „Světová nízkonákladová letecká flotila leteckých společností - rostoucí mezera“. CAPA - Centrum pro letectví. Citováno 2018-10-26.
  21. ^ „Historie letu - proudové letadlo vstupuje do civilního světa“. Encyklopedie Britannica. Citováno 2018-10-26.
  22. ^ „První generace proudových dopravních letadel | America by Air“. airandspace.si.edu. Citováno 2018-10-18.
  23. ^ Glancey, Jonathane. „Havárie, které navždy změnily design letadla“. Citováno 2018-10-18.
  24. ^ "Boeing 707 | Popis, pozadí, historie a fakta". Encyklopedie Britannica. Citováno 2018-10-18.
  25. ^ „DOUGLAS DC-8-50 - SKYbrary Aviation Safety“. www.skybrary.aero. Citováno 2018-10-18.
  26. ^ Glancey, Jonathane. „Boeing 707: Letadlo, které změnilo způsob, jakým létáme“. Citováno 2018-10-26.
  27. ^ „tryskové dopravní letadlo“. www.century-of-flight.net. Citováno 2018-10-18.
  28. ^ A b C d E "Vzestup a pád Quadjet". Ruairidh MacVeigh. 2018-08-28. Citováno 2018-10-18.
  29. ^ A b Hoke, Ken (10.10.2015). „ETOPS - zvýšení bezpečnosti na dlouhých letech - AeroSavvy“. AeroSavvy. Citováno 2018-10-18.
  30. ^ MacVeigh, Ruairidh (04.04.2018). „Co zabilo Trijet?“. Ruairidh MacVeigh. Citováno 2018-10-30.
  31. ^ Dowling, Stephen (2018-09-28). „Boeing 747: letadlo, které zmenšilo svět“. BBC. Citováno 2018-11-04.
  32. ^ "Concorde | Shrnutí, historie a fakta". Encyklopedie Britannica. Citováno 2018-10-18.
  33. ^ McFadden, Christopher (03.03.2017). „Skutečný důvod, proč selhal nadzvukový cestující Jet Concorde“. Citováno 2018-10-27.
  34. ^ Santiago, JP (09.12.2015). „Boeing 767 a zrod ETOPS“. www.tailsthroughtime.com. Archivovány od originál dne 11. 8. 2017. Citováno 2018-11-07.
  35. ^ Honig, Zach (2014-08-15). „Smrt původního velkého tryskáče, Boeingu 747-400“. Engadget. Citováno 2018-10-18.
  36. ^ „Historie Airbusu A340 - moderní dopravní letadla“. www.modernairliners.com. Citováno 2018-10-18.
  37. ^ „BAE 146 - Aerospace Technology“. Letectví a kosmonautika. Citováno 2018-10-30.
  38. ^ „Historie BAe 146“. www.shockcone.co.uk. Archivovány od originál dne 2018-04-27. Citováno 2018-11-09.
  39. ^ „Boeing 777 - Trojitá sedmička - moderní dopravní letadla“. www.modernairliners.com. Citováno 2018-10-18.
  40. ^ „Boeing 767 - Aerospace Technology“. Letectví a kosmonautika. Citováno 2018-10-26.
  41. ^ „SeatGuru Seat Map Qantas Airbus A330-300 (333)“. www.seatguru.com. Citováno 2018-10-30.
  42. ^ „Na palivové účinnosti letadel záleží na velikosti. Jen ne tak, jak si myslíte. | Mezinárodní rada pro čistou dopravu“. www.theicct.org. Citováno 2018-11-09.
  43. ^ "Výrobní seznam Airbusu A340 | Letectví leteckých společností". www.airfleets.net. Citováno 2018-11-09.
  44. ^ „Neuvěřitelná historie superjumba tryskového letadla Airbus A380, které se za pouhých 10 let změnilo od symbolu stavu letecké společnosti k odmítnutí“. Business Insider. Citováno 2018-10-18.
  45. ^ „Dny vzhledu A380 jsou sečteny“. Ekonom. Citováno 2018-11-05.
  46. ^ Tan, Valerie. „Společnost Emirates objednala 36 letadel A380 v hodnotě 16 miliard USD“. Emirates Media Center. Citováno 16. prosince 2018.
  47. ^ Dorman, Clive (2014-09-30). „Boeing 747-8 v Airbus A380: Skončila éra proudového letadla?“. Cestovatel. Citováno 2018-10-18.
  48. ^ „Boeing 747 8 Objednávky a dodávky - moderní dopravní letadla“. www.modernairliners.com. Citováno 2018-10-26.
  49. ^ Aboulafia, Richard. „Poslední výzva k Quadjets: Přežije Boeing 747 Airbus A380?“. Forbes. Citováno 2018-10-26.