Varför flyger ett flygplan inte ur kontroll direkt efter touch-down?

16

När ett plan landar, hur börjar det inte omedelbart att spinna ur kontrollen?

Med tanke på den massiva mängden framåtgående moment och det faktum att alla de olika bromskrafterna (hjulbromsar, spoilers, tryckbackar) appliceras separat på vardera sidan av planet, om det fanns ens en liten obalans mellan de två sidorna skulle inte vill planet inte börja spinna i den riktningen?

Är det något som en pilot måste redovisa vid landning eller finns det någon fysisk effekt som gör att den bara fungerar?

    
uppsättning coderanger 19.11.2017 15:46

5 svar

24

how does it not immediately start spinning?

Fysik och teknik. Men jag antar att du skulle vilja ha lite mer detaljer, så låt oss försöka dyka in.

wheel brakes

De tenderar att ha en stabiliserande effekt genom att flytta lite av vikten på framhjulet och låta piloterna styra flygplanet med mer effektivitet.

spoilers

Dessa styrs automatiskt av Fly-by-Wire-systemet, så vid behov skulle de komma in.

thrust reversers

Om de fungerar korrekt kommer den resulterande kraften att gå igenom det vertikala planet som innehåller C.o.G. (men lite under det), så de utgör inte mycket av ett problem.

En annan sak som du inte har nämnt, men jag ska lägga till, är krabba landningar (som den här ), eftersom flygplanet i dessa situationer tenderar att snurra lite. I de här fallen, i tidsramen mellan beredning och bromsning, hjälper 2 saker flyget kvar på banan: den vertikala svansen (med roder) och läget för huvudlandskapet w.r.t. Flygplanets tyngdpunkt. Som det kan ses i den här bilden från föreläsningsanteckningarna på den kurs jag följde (titeln översätts till " Bromsning i krabba landning "), brukar normalt trehjuliga flygplan stabiliseras av sina egna landningsredskap i den här situationen, medan detsamma inte kan sägas för gammalskola-taildraggers.

Så, vad kan verkligen orsaka ett problem? Svaret är vindgustar (speciellt om vinden är vinkelrät mot banan), ojämna förhållanden på landningsbanan (t.ex. en pöl eller ett tunt lager is på ena sidan av landningsbanan kommer att orsaka att en uppsättning huvudväxlar får mindre grepp än motparten på den andra sidan, vilket orsakar en yawing mot sidan med mer grepp), asymmetriska misslyckanden i tryckbackarna, överdriven bromsning samtidigt som flygplanet ändras till mittlinjen (särskilt ett problem om avståndet mellan de två huvudkugghjulen är inte tillräckligt).

Hur kvarstår flygplanet på landningsbanan trots dessa eventuella problem? Vid höga hastigheter tack vare den vertikala svansen; och vid låga hastigheter tack vare nosutrustningen. Vid mellanhastigheter är situationen lite mer komplicerad: svansen är inte mycket användbar längre, medan den främre växeln riskerar att bryta om den används för att korrigera för mycket. Så, till exempel, kan ett FbW-system hjälpa till genom den asymmetriska användningen av spoilers. Ett exempel på vad som kan hända, men ses under en start, illustreras i den här videon av MichaelK i chatt).

    
svaret ges 19.11.2017 17:35
12

Vid landning har den vertikala stabilisatorn och roten mycket aerodynamisk kraft för att motverka eventuell gungning. Piloten måste redovisa eventuella obalanser vid landning.

Det finns många olika källor till obalanser i gungningskraft vid landning. Som du nämnde kan bromsarna vara ojämna. Motorns drivkraft kan vara ojämn. Crosswind är en annan stor gängkraft. Flygplanet måste utformas så att den vertikala stabilisatorn och roret kan övervinna dessa krafter. Flyglinjer är konstruerade för att kunna landa säkert med en motor ut, med ensidig bromsfel och korsvind upp till en viss gräns.

När flygplanet saktar och roret förlorar effektiviteten riktas styrningen till hjulen. Piloter använder asymmetrisk bromsning och hjulstyrning för att hålla planet i mitten av banan. Det är vid denna tidpunkt, senare i utbyggnaden, att problem är mer benägna att uppstå. Det här är när saker som skidning blir mer av ett problem och landsvägar utförs ibland. Anti-lock-bromsning utformades för att förhindra detta.

Vissa flygplan, vanligtvis små svansdrager, har inget sätt att rikta kontrollen annan än rodern. Så det visar hur viktigt de aerodynamiska krafterna från roderet är att styra flygplanets riktning både i luften och på marken.

    
svaret ges 19.11.2017 18:08
7

Små plan spinner ut hela tiden. Det kallas en mark loop .

När ett plan landar piloten måste snabbt göra två saker för att hålla planet rakt: få alla hjulen tätt på marken, och använd roret och styra planet rakt. Om det finns en stark korsvind kan det vara ganska knepigt att göra detta i ett litet plan. Ju större planet är desto mer immun är det att korsa sig. En av de stora farorna är överkompensation. Ofta händer en jordslinga när piloten överstiger.

BTW De andra svaren på sidan har många felaktiga påståenden i dem eftersom ingen av de andra affischerna är piloter. Huvudfelet de gör är att tänka på att bromsarna används för att hålla planet rakt. Detta är helt osannolikt. En pilot använder aldrig bromsarna tills han har planen rakt först, och båda bommarna appliceras samtidigt. En pilot försöker aldrig att styra med bromsarna vid landning - det skulle vara ett bra sätt att få en markbana påbörjad.

På nästan alla plan från små till stora är bromsarna på toppen av pedalen (de kallas "tåbromsar"). Vad piloten gör är att använda bara bollarna av fötterna när han landar för att styra. För ett litet plan kan detta kräva snabba och noggranna rörelser. En gång har han planet som går rakt och behöver inte styra längre, han skiftar båda fötterna till toppen av pedalen och trycker bromsarna för att sakta ner. När piloten börjar göra detta fortsätter planet i allmänhet i vilken riktning den pekas in, så det är bättre att peka rakt. Ibland blir planet inte riktigt rakt och piloten slutar till höger eller vänster om mittlinjen.

    
svaret ges 20.11.2017 03:48
5

Flyet spinner inte ur kontroll eftersom:

  • Det tar vägen för det minsta motståndet: på en torr landningsbanan är rullande friktion ungefär två storleksordningar mindre än glidfriktion, så om bromsarna inte appliceras finns det en naturlig tendens att autokorrigera. Din bil spinner inte heller utan kontroll i ett hörn, så länge hjulen inte glider.
  • Om planet landar med en sidosliphastighetsvektor, när alla tre hjul har kontakt med autoskyddet för nosewheel: på grund av hur det är konfigurerat trycker flygplanets vikt rakt ut. I små flygplan är nosutrustningen snedställd framåt och monterad framför axeln, så att den lyfter upp flygplanet vid vändning. Samma anledning att du kan ta händerna av cykelhandtagstavar.

På stora plan ger den långa hjulbasen stabilitet. Från Wiki-artikeln för hjulbasen :

Because of the effect the wheelbase has on the weight distribution of the vehicle, wheelbase dimensions are crucial to the balance and steering. For example, a car with a much greater weight load on the rear tends to understeer due to the lack of the load (force) on the front tires and therefore the grip (friction) from them.

Och underteering är exakt vad du vill ha. Från Wiki för understeer & översteer:

When an understeer vehicle is taken to the grip limit of the tires, where it is no longer possible to increase lateral acceleration, the vehicle will follow a path with a radius larger than intended. Although the vehicle cannot increase lateral acceleration, it is dynamically stable.

When an oversteer vehicle is taken to the grip limit of the tires, it becomes dynamically unstable with a tendency to spin out.

Den här självstabiliserande konfigurationen är den främsta anledningen till att ett flygplan kan landas framgångsrikt med en korsvind och när den inte är perfekt anpassad till banan. I dessa situationer behöver flygplanet smala ner, inte röra ner - överför vikt på hjulen och undervagnens konfiguration gör resten. Huvudhjulen är placerade i tillräckligt stor skala för att säkerställa att flygplanet inte kan toppla över, även med det högsta och tyngsta tyngdpunktet.

Bromsning pressar ytterligare näshjulet på banan och ökar självjusterande kraft. Allt bromssystem måste göra är att se till att hjulen inte blockerar: det tar bort det låga rullmotståndet. Och då måste det ta det lugnt med flygplanet.

För att korrigera sidoaccelerationen är näthjulsstyrningen ansluten till pedalerna efter att huvudväxeln har upptäckt markkontakt, så att piloten fortsätter att styra flygplanet, när hastigheten har blivit för låg för att roret ska vara effektivt . Pedal näthjulstyrning har ett mycket mindre område än noshjulsstyrning via reglaget.

Piloterna har två bromspedaler, en för varje sida och kan också korrigera för a-symmetri via differentialbromsning vid behov. Den automatiska stabiliteten hos det nedrullade flygplanet är ett måste för framgångsrik landning, som den aerodynamiska stabiliteten är för framgångsrik flygning. Flygbolagen kommer aldrig att bero på aktiva fly-by-wire-system för att kontrollera landningsstabilitet - de kan vara till hjälp, men flygplanet måste också vara riktningsstabil när systemen är inaktiva, i alla nödsituationer.

    
svaret ges 19.11.2017 22:33
3

Kontrollytorna på planet fungerar fortfarande när hjulen rinner på marken. Planen har också vänster och höger tåbromsar, till skillnad från en enda bromspedal i en bil. Piloten kan fortfarande styra med kontrollytorna, svansroderna, använda pedalerna och styra också med bromsarna genom att justera hur mycket vänster och höger sida bromsar. När planet är för långsamt för att kontrollytorna ska vara effektiva använder de bara bromsarna för att styra. En helikopter kan använda pedalerna för att styra jämnt med liten eller ingen framåt / bakåtgående rörelse.

    
svaret ges 19.11.2017 18:31