Čtyřmotorová proudová letadla - Four-engined jet aircraft - Wikipedia

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
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]

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

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

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]

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]

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

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[Aktualizace] poslední objednávka byla potvrzena v lednu 2018.[46]

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[Aktualizace], zatímco nákladní varianta 747-8F byla úspěšnější s více než 100 objednávkami.[48] Od roku 2018[Aktualizace] 747-8F má nepřekonatelný dosah a užitečné zatížení,[49] což je volba pro nákladní dopravce.
Typy aktuálně ve výrobě
Dopravní letadla
- Airbus A380
- Boeing 747-8
- Iljušin Il-96 (Omezený)
Válečný
Reference
- ^ A b Hollingham, Richard (05.04.2017). „Britské letadlo, které změnilo svět“. BBC Future. Citováno 2018-10-18.
- ^ A b Mutzabaugh, Ben (10. 10. 2017). „Pro letecké společnosti jsou dva motory lepší než čtyři“. USA dnes. Citováno 2018-11-08.
- ^ A b C Raymer, Daniel (1992). Design letadel: koncepční přístup. str.207.
- ^ A b C d Tulapurkara, E.G. (2013-10-15). "Velikost trupu a ocasu - 7". Design letadla (aerodynamický).
- ^ A b Freudenrich, Craig (2001-01-29). „Jak Concordes fungují“. Jak věci fungují. Citováno 2018-10-27.
- ^ „Osobní dopravní letadlo Ilyushin IL-62 - Aerospace Technology“. Letectví a kosmonautika. Citováno 2018-10-18.
- ^ „Vickers VC10“. Systémy BAE | Mezinárodní. Citováno 2018-10-26.
- ^ „B-2 Stealth Bomber - jak to funguje“. Jak to funguje. 2011-03-22. Citováno 2018-10-26.
- ^ „14 CFR 121.565 - Motor nefunguje: přistání; hlášení“. LII / Institut právních informací. Citováno 2018-10-18.
- ^ Ekstrand, Chet (2003). „Nová pravidla ETOPS“ (PDF). Letový provoz.
- ^ Williams, David J. (2015-06-25). „Čtyři motory vs. dva: Překvapivá matematická záruka bezpečnosti - NYCAviation“. NYCAviation. Citováno 2018-10-26.
- ^ A b C d E F Mentour Pilot (10.08.2018). Proč Jumbo-jet mizí?. Citováno 2018-10-18.
- ^ „Prototypový motor Pratt & Whitney JT3D-1 Prototypový motor“. Národní muzeum letectví a kosmonautiky. 2016-03-16. Citováno 2018-10-19.
- ^ „Motor GE90 | GE Aviation“. www.geaviation.com. Citováno 2018-10-19.
- ^ Smith, Oliver (16.01.2018). „Proč čelí největší osobní letadlo na světě šrotu?“. The Telegraph. Citováno 2018-10-30.
- ^ „Jak čas letí, rok 787 létání“. News Room Qantas. Citováno 2018-10-26.
- ^ „Jak se letecké společnosti přizpůsobují vyšším cenám pohonných hmot? - Avionika“. Avionika. 2018-08-24. Citováno 2018-10-19.
- ^ „Náklady na údržbu stárnoucích letadel“ (PDF). IATA. 2018.
- ^ 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.
- ^ „Světová nízkonákladová letecká flotila leteckých společností - rostoucí mezera“. CAPA - Centrum pro letectví. Citováno 2018-10-26.
- ^ „Historie letu - proudové letadlo vstupuje do civilního světa“. Encyklopedie Britannica. Citováno 2018-10-26.
- ^ „První generace proudových dopravních letadel | America by Air“. airandspace.si.edu. Citováno 2018-10-18.
- ^ Glancey, Jonathane. „Havárie, které navždy změnily design letadla“. Citováno 2018-10-18.
- ^ "Boeing 707 | Popis, pozadí, historie a fakta". Encyklopedie Britannica. Citováno 2018-10-18.
- ^ „DOUGLAS DC-8-50 - SKYbrary Aviation Safety“. www.skybrary.aero. Citováno 2018-10-18.
- ^ Glancey, Jonathane. „Boeing 707: Letadlo, které změnilo způsob, jakým létáme“. Citováno 2018-10-26.
- ^ „tryskové dopravní letadlo“. www.century-of-flight.net. Citováno 2018-10-18.
- ^ A b C d E "Vzestup a pád Quadjet". Ruairidh MacVeigh. 2018-08-28. Citováno 2018-10-18.
- ^ A b Hoke, Ken (10.10.2015). „ETOPS - zvýšení bezpečnosti na dlouhých letech - AeroSavvy“. AeroSavvy. Citováno 2018-10-18.
- ^ MacVeigh, Ruairidh (04.04.2018). „Co zabilo Trijet?“. Ruairidh MacVeigh. Citováno 2018-10-30.
- ^ Dowling, Stephen (2018-09-28). „Boeing 747: letadlo, které zmenšilo svět“. BBC. Citováno 2018-11-04.
- ^ "Concorde | Shrnutí, historie a fakta". Encyklopedie Britannica. Citováno 2018-10-18.
- ^ McFadden, Christopher (03.03.2017). „Skutečný důvod, proč selhal nadzvukový cestující Jet Concorde“. Citováno 2018-10-27.
- ^ Santiago, JP (09.12.2015). „Boeing 767 a zrod ETOPS“. www.tailsthroughtime.com. Archivovány od originál dne 11. 8. 2017. Citováno 2018-11-07.
- ^ Honig, Zach (2014-08-15). „Smrt původního velkého tryskáče, Boeingu 747-400“. Engadget. Citováno 2018-10-18.
- ^ „Historie Airbusu A340 - moderní dopravní letadla“. www.modernairliners.com. Citováno 2018-10-18.
- ^ „BAE 146 - Aerospace Technology“. Letectví a kosmonautika. Citováno 2018-10-30.
- ^ „Historie BAe 146“. www.shockcone.co.uk. Archivovány od originál dne 2018-04-27. Citováno 2018-11-09.
- ^ „Boeing 777 - Trojitá sedmička - moderní dopravní letadla“. www.modernairliners.com. Citováno 2018-10-18.
- ^ „Boeing 767 - Aerospace Technology“. Letectví a kosmonautika. Citováno 2018-10-26.
- ^ „SeatGuru Seat Map Qantas Airbus A330-300 (333)“. www.seatguru.com. Citováno 2018-10-30.
- ^ „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.
- ^ "Výrobní seznam Airbusu A340 | Letectví leteckých společností". www.airfleets.net. Citováno 2018-11-09.
- ^ „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.
- ^ „Dny vzhledu A380 jsou sečteny“. Ekonom. Citováno 2018-11-05.
- ^ Tan, Valerie. „Společnost Emirates objednala 36 letadel A380 v hodnotě 16 miliard USD“. Emirates Media Center. Citováno 16. prosince 2018.
- ^ Dorman, Clive (2014-09-30). „Boeing 747-8 v Airbus A380: Skončila éra proudového letadla?“. Cestovatel. Citováno 2018-10-18.
- ^ „Boeing 747 8 Objednávky a dodávky - moderní dopravní letadla“. www.modernairliners.com. Citováno 2018-10-26.
- ^ Aboulafia, Richard. „Poslední výzva k Quadjets: Přežije Boeing 747 Airbus A380?“. Forbes. Citováno 2018-10-26.