Obrácení tahu - Thrust reversal

Obraceče tahu nasazené na CFM56 motor Airbus A321

Obrácení tahu, také zvaný zpětný tah, je dočasné zneužití letecký motor je tah tak, že působí proti dopřednému pohybu letadla a poskytuje zpomalení. Systémy pro obracení tahu se objevují u mnoha proudové letadlo pomoci zpomalit hned po dotyku, snížit opotřebení brzd a umožnit kratší přistávací vzdálenosti. Taková zařízení významně ovlivňují letadlo a jsou považována za důležitá pro bezpečný provoz letecké společnosti. Došlo k nehodám zahrnujícím systémy reverze tahu, včetně smrtelných.

U mnoha je k dispozici také zpětný tah vrtulové letadlo prostřednictvím couvání regulovatelné vrtule do záporného úhlu. Ekvivalentní koncept pro loď se nazývá zadní pohon.

Princip a použití

Napůl nasazeno cílový typ obraceč a RB.199 motor pro Panavia Tornado, jedno z mála stíhacích letounů se změnou tahu

Přistávací válec se skládá z přistání, přivedení letadla na rychlost pojíždění a nakonec až do úplného zastavení. Většina komerčních proudových motorů však i nadále vytváří tah vpřed, i když je volnoběh, působící proti zpomalení letadla.[1] Brzdy podvozek většiny moderních letadel stačí za normálních okolností k zastavení letadla samostatně, ale z bezpečnostních důvodů a ke snížení namáhání brzd,[2] je zapotřebí další zpomalovací metoda. Ve scénářích zahrnujících špatné počasí, kdy faktory jako sníh nebo déšť na dráze snižují účinnost brzd, a v mimořádných situacích, jako je zamítnuté vzlety,[3] tato potřeba je výraznější.[4]

Jednoduchou a účinnou metodou je obrátit směr proudu výfukových plynů proudového motoru a použít ke zpomalení sílu samotného motoru. V ideálním případě by obrácený proud výfukových plynů směřoval přímo vpřed.[5] Nicméně pro aerodynamický to není možné a zaujme úhel 135 °, což má za následek menší účinnost, než by bylo jinak možné. Obrácení tahu lze také použít za letu ke snížení rychlosti letu, i když to u moderních letadel není běžné.[6] U proudových motorů se používají tři běžné typy reverzních systémů tahu: terč, systémy mušlí a systémy studeného proudu. Některá vrtulová letadla vybavená stavitelné vrtule může obrátit tah změnou hřiště jejich vrtulových listů. Většina komerčních jetlinerů má taková zařízení a má také aplikace ve vojenském letectví.[5]

Typy systémů reverze tahu

Malá letadla obvykle nemají systémy reverze tahu, s výjimkou specializovaných aplikací. Na druhou stranu velká letadla (vážící více než 12 500 lb) mají téměř vždy schopnost reverzního tahu. Pístový motor, turbovrtulový a proudová letadla mohou být navržena tak, aby zahrnovala systémy zpětného tahu.

Vrtulové letadlo

Vrtule s proměnnou roztečí E-2C Hawkeye
Je nasazen obraceč tahu cílového typu
Cílový 'lopatový' obraceč tahu nasazený na Tay motory a Fokker 100

Vrtulová letadla generují zpětný tah změnou úhlu svého regulovatelné vrtule aby vrtule nasměrovaly svůj tah vpřed. Tato funkce zpětného tahu byla k dispozici s vývojem regulovatelných vrtulí, které mění úhel vrtulových listů tak, aby efektivně využívaly výkon motoru v širokém rozsahu podmínek. Zpětný tah se vytvoří, když se úhel sklonu vrtule sníží z jemného na záporný. Tomu se říká beta pozice.[7]

Letadla s pístovým motorem však nemají tendenci mít zpětný tah turbovrtulový letadla obecně ano.[8] Mezi příklady patří PAC P-750 XSTOL,[9] Karavan Cessna 208, a Pilatus PC-6 Porter.

Jedna speciální aplikace zpětného tahu přichází v jeho použití na multi-motoru hydroplány a létající čluny. Tato letadla, když přistávají na vodě, nemají konvenční metodu brzdění a musí se na ně spolehnout slaloming a / nebo zpětný tah, stejně jako táhnout vody za účelem zpomalení nebo zastavení. Kromě toho je zpětný tah často nutný pro manévrování na vodě, kde se používá k ostrým zatáčkám nebo dokonce k pohánění letadla v opačném směru, manévry, které se mohou ukázat jako nezbytné pro opuštění doku nebo pláže.[Citace je zapotřebí ]

Proudové letadlo

Na letadlech využívajících proudové motory se reverze tahu dosahuje způsobením tryskání proudit vpřed. Motor neběží ani netočí vzad; místo toho se používají zařízení pro obracení tahu k blokování výbuchu a jeho přesměrování dopředu. Vysoký motory s obtokovým poměrem obvykle reverzní tah změnou směru pouze proudění vzduchu ventilátoru, protože většina tahu je generována touto částí, na rozdíl od jádra. Běžně se používají tři systémy zpětného chodu tryskového motoru:[6]

Typ cíle

Hlavní článek: Obrácení tahu cílového typu

Obraceč tahu cíle používá dvojici hydraulicky - dveře typu „kbelík“ pro reverzaci proudu horkých plynů. Pro dopředný tah tvoří tyto dveře hnací trysku motoru. Při původní implementaci tohoto systému na Boeing 707,[10] a dnes ještě běžné, dvě otočné lopaty byly zavěšeny, takže při nasazení blokují zpětný tok výfuku a přesměrovávají jej přední komponentou. Tento typ reverzátoru je během nasazení viditelný v zadní části motoru.[6]

Typ škeble

Systém škeble-skořepina nebo kaskáda je pneumaticky provozováno. Když je aktivována, dveře se otáčejí, aby otevřely kanály a uzavřely normální východ, což způsobí, že tah bude směrován dopředu.[6] Kaskádový měnič tahu se běžně používá u turbodmychadlových motorů. U proudových motorů by tento systém byl méně účinný než cílový systém, protože kaskádový systém využívá pouze proudění vzduchu ventilátoru a neovlivňuje hlavní jádro motoru, které nadále vytváří dopředný tah.[1]

Otevřená výstupní mřížka (přívěsný motor) na a Rolls-Royce Conway turbofan společnosti a VC10

Typ studeného proudu

Obrácení tahu otočných dveří je vidět na CFM-56 motory Airbusu A340-300

Kromě dvou typů používaných na proudový a turbofanové motory s nízkým obtokem, u některých turboventilátorů s vysokým obtokem se nachází třetí typ reverzátoru tahu. Dveře v obtokové potrubí se používají k přesměrování vzduchu, který je zrychlován částí ventilátoru motoru, ale neprochází skrz spalovací komora (nazývaný obtokový vzduch) tak, že poskytuje zpětný tah.[4] Systém reverzátoru studeného proudu je aktivován vzduchovým motorem. Během normálního provozu jsou lopatky zpětného chodu blokovány. Po výběru systém sklopí dveře a zablokuje konečný proud studeného proudu tryska a přesměrovat tento proud vzduchu na kaskádové lopatky.[6] Tento systém může přesměrovat jak výfukové plyny ventilátoru, tak jádra.[5]

Systém studeného proudu je známý strukturální integritou, spolehlivostí a univerzálností. Během aktivace obraceče tahu byla objímka namontována po obvodu letecký motor gondola se pohybuje dozadu a odkryje kaskádové lopatky, které přesměrovávají tok ventilátoru motoru. Tento systém obraceče tahu může být těžký a obtížně integrovatelný do gondol s velkými motory.[11]

Obraceč tahu typu studeného proudu nasazený na Boeingu 777-300.

Úkon

Reverzní přítlačné páky dopředu hlavních pák, jak je vidět na a Boeing 747-8

Ve většině nastavení kokpitu je zpětný tah nastaven, když jsou páky přítlaku na volnoběh, a to tak, že je zatáhnete dále dozadu.[1] Reverzní tah se obvykle aplikuje bezprostředně po dotyku, často společně s spoilery, ke zlepšení zpomalení na začátku přistávacího válce, když je zbytkové aerodynamický zdvih a vysoká rychlost omezuje účinnost brzd umístěných na podvozku. Zpětný tah se volí vždy ručně, a to buď pomocí pák připojených k přítlačné páky nebo přesunutí přítlačných pák do „brány“ zpětného tahu.

Předčasné zpomalení poskytované zpětným tahem může snížit přistávací válec o čtvrtinu nebo více.[5] Předpisy však diktují, že letadlo musí být schopné přistát na přistávací dráze bez použití reverze tahu, aby bylo certifikováno, že tam může přistát jako součást pravidelná letecká společnost servis.

Jakmile se rychlost letadla zpomalí, vypne se zpětný tah, aby se zabránilo zpětnému proudění vzduchu v házení úlomků před sání motoru, kde by mohlo dojít k jeho požití, což by poškození cizích předmětů. Pokud to okolnosti vyžadují, lze použít zpětný tah až do zastavení, nebo dokonce zajistit tah, který posune letadlo dozadu, i když remorkéry letadel nebo tažná zařízení se pro tento účel běžněji používají. Když se používá zpětný tah k zatlačení letadla zpět z brány, manévr se nazývá a powerback. Někteří výrobci varují před použitím tohoto postupu v zledovatělých podmínkách, protože použití zpětného tahu na zasněženém nebo rozbředlém sněhu může způsobit, že se rozmočovače rozbředlého sněhu, vody a vzletové a přistávací dráhy stanou vzduchem a ulpívají na povrchu křídel.[12]

Pokud není požadován plný výkon zpětného tahu, lze zpětný chod otáček provozovat s nastavením plynu na méně než plný výkon, a to i na volnoběh, což snižuje namáhání a opotřebení součástí motoru. Zpětný tah se někdy volí na volnoběžných motorech, aby se odstranil zbytkový tah, zejména v zledovatělých nebo kluzkých podmínkách, nebo když motory tryskání mohlo by dojít k poškození.[Citace je zapotřebí ]

Provoz za letu

A vír zviditelnit jako powerback se používá na Boeing C-17 Globemaster III

Některá letadla, zejména ruská a Sovětská letadla, jsou schopni bezpečně využívat zpětný tah za letu, i když většina z nich je poháněna vrtulí. Mnoho komerčních letadel však nemůže. Použití zpětného tahu za letu má několik výhod. Umožňuje rychlé zpomalení a umožňuje rychlé změny rychlosti. Zabraňuje také nárůstu rychlosti, který je obvykle spojen se strmými ponory, což umožňuje rychlou ztrátu nadmořská výška, což může být užitečné zejména v nepřátelském prostředí, jako jsou bojové zóny, a při prudkých přístupech k zemi.[Citace je zapotřebí ]

The Douglas DC-8 řada dopravních letadel byla certifikována pro zpětný tah za letu od vstupu do služby v roce 1959. Bezpečné a účinné pro usnadnění rychlých sjezdů při přijatelné rychlosti, přesto produkovalo výrazné údery letadel, takže skutečné použití bylo méně časté u letů pro cestující a častější u nákladu a trajektové lety, kde pohodlí cestujících není problém.[13]

The Hawker Siddeley Trident, dopravní letadlo 120 až 180 sedadel, bylo schopné sestupovat rychlostí až 30 000 m / min (10 000 ft / min) pomocí zpětného tahu, ačkoli tato schopnost byla používána jen zřídka.

The Concorde nadzvukové letadlo mohlo použít zpětný tah ve vzduchu ke zvýšení rychlosti sestupu. Byly použity pouze vestavěné motory a motory byly zařazeny do volnoběhu pouze v podzvukový let a když bylo letadlo ve výšce pod 30 000 ft. To by zvýšilo rychlost klesání na přibližně 10 000 stop / min.[Citace je zapotřebí ]

The Boeing C-17 Globemaster III je jedním z mála moderních letadel, které používají reverzní tah za letu. Letoun vyráběný společností Boeing je schopen nasazení zpětného tahu za letu na všech čtyřech motorech za účelem usnadnění strmých taktických sjezdů až 4 600 m / min do bojového prostředí (rychlost sestupu něco přes 170 mph, nebo 274 km / h). The Lockheed C-5 Galaxy, představený v roce 1969, má také schopnost zpětného chodu za letu, i když pouze u vestavěných motorů.[14]

The Saab 37 Viggen (do důchodu v listopadu 2005) měl také schopnost použít zpětný tah před přistáním, zkrátit potřebnou přistávací dráhu a pojíždět po přistání, což umožnilo mnoha švédským silnicím zdvojnásobit válečné dráhy.

The Shuttle Training Aircraft, vysoce upravený Grumman Gulfstream II, který při simulaci používal zpětný tah za letu Raketoplán aerodynamika, aby astronauti mohli cvičit přistání. Podobná technika byla použita na modifikovaném Tupolev Tu-154 který simuloval ruštinu Buran raketoplán.[Citace je zapotřebí ]

Účinnost

Velikost tahu a Napájení generované jsou úměrné rychlosti letadla, díky čemuž je zpětný tah účinnější při vysokých rychlostech.[2][self-publikoval zdroj? ] Pro maximální účinnost by měl být aplikován rychle po dotyku.[1] Pokud je aktivován při nízkých rychlostech, poškození cizích předmětů je možné. Existuje určité nebezpečí, že letadlo s reverzory tahu na okamžik opět opustí zem kvůli účinku zpětného tahu a efektu stoupání nosu od spoilery. U letadel náchylných k takové události se musí piloti postarat o dosažení pevné polohy na zemi před použitím zpětného tahu.[2] Pokud se použije před kontaktem příďového kola se zemí, existuje šance na asymetrické rozvinutí, které způsobí nekontrolovatelné zatočit směrem ke straně vyššího tahu, protože řízení letadla předním kolem je jediným způsobem, jak v této situaci udržet kontrolu nad směrem jízdy.[1]

Režim zpětného tahu se používá pouze pro zlomek provozní doby letadla, ale výrazně jej ovlivňuje, pokud jde o design, hmotnost, údržba, výkon a náklady. Sankce jsou významné, ale nutné, protože zajišťují brzdnou sílu pro větší bezpečnostní rezervy, směrovou kontrolu během přistání a pomáhají při odmítnutých vzletech a pozemních operacích na znečištěných drahách, kde je snížena normální účinnost brzdění. Letecké společnosti považují systémy obraceče tahu za zásadní součást dosažení maximální úrovně provozní bezpečnost letadel.[11]

Nehody a mimořádné události související s obrácením tahu

Nasazení reverzního tahu za letu přímo přispělo k haváriím několika letadel transportního typu:

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E Federální letecká správa (1. září 2011). Příručka pro létání letadlem: Faa-h-8083-3a. Skyhorse Publishing Inc. str. 635–638. ISBN  978-1-61608-338-0. Citováno 9. července 2013.
  2. ^ A b C Phil Croucher (1. března 2004). Profesionální pilotní studie JAR. Lulu.com. s. 3–23. ISBN  978-0-9681928-2-5. Citováno 11. července 2013.[samostatně publikovaný zdroj ]
  3. ^ https://www.boldmethod.com/blog/expressjet/how-to-handle-an-engine-failure-on-takeoff-v1-in-a-jet/
  4. ^ A b Claire Soares (1. dubna 2011). Plynové turbíny: Příručka leteckých, pozemních a námořních aplikací. Butterworth-Heinemann. 315–319, 359. ISBN  978-0-08-055584-3. Citováno 11. července 2013.
  5. ^ A b C d Bernie MacIsaac; Roy Langton (6. září 2011). Pohonné systémy s plynovými turbínami. John Wiley & Sons. str. 152–155. ISBN  978-0-470-06563-1. Citováno 11. července 2013.
  6. ^ A b C d E "Tah couvání". Purdue AAE Propulsion. Citováno 10. července 2013.
  7. ^ https://www.aopa.org/news-and-media/all-news/2017/march/pilot/turbine-reverse-thrust
  8. ^ FAA: Příručka pro létání letadly (FAA-H-8083-3B) Kapitola 14: Přechod na letouny poháněné turbovrtulovými motory
  9. ^ "Specifikace P-750 XSTOL". Pacific Aerospace. Citováno 9. září 2013.
  10. ^ „Jet Stratoliner společnosti Boeing.“ Populární věda, Červenec 1954, s. 24.
  11. ^ A b Scott C. Asbury; Jeffrey A. Yetter (2000). Statický výkon šesti inovativních konceptů reverzního tahu pro aplikace podzvukových transportů: Shrnutí inovativního testovacího programu reverzního tahu NASA Langley. Diane Publishing. s. 1–2. ISBN  978-1-4289-9643-4. Citováno 10. července 2013.
  12. ^ „Bezpečný zimní provoz“. Boeing Corp.
  13. ^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19950022395.pdf
  14. ^ Rogoway, Tyler. „Jaké to je létat s největším americkým letadlem, galaxií Gargantuan C-5“. jalopnik.com. Citováno 3. dubna 2018.
  15. ^ „Databáze nehod: Synopse nehod 02091982“. airdisaster.com. Citováno 3. dubna 2018.
  16. ^ Stokes, Henry Scott. "Cockpit Fight hlášeny na Jet, které havarovalo v Tokiu," The New York Times. 14. února 1982. Citováno dne 10. listopadu 2011.
  17. ^ "Troubled Pilot". Čas. 1. března 1982. Citováno 10. listopadu 2011.
  18. ^ „26. května 1991 - Lauda 004“. Tailstrike.com: Hlasový záznamník v kokpitu Databáze. 2004-09-23. Citováno 2006-12-14.

externí odkazy