How att bygga en 2 mil lång bana på en 1 mil kvadrat ö?

16

Puzzling.SE Jag hittade den här frågan:

You have a 1 mile long x 1 mile wide private island that you wish to turn into a resort. A plane requires a 2-miles long runway to take off. What do you do?

Det finns många svar, bland dem några irrationella, men också några bra sätt att lösa detta pussel.

Från en luftfartssynpunkt, vad skulle det vara en rimlig lösning?

Jag tänker på en vertikalt böjd bana. För att möta 2 milskravet skulle det behöva ha en vinkel på (uppskattad) 25 ° vid kanterna på den krökta banan. Det skulle gå diagonalt över ön och med sin krumning lägga till den extra längd som behövs för √ 2 längden av diagonallängden.

Jag är säker på att det måste finnas en bättre lösning men (förlängningar av ön borde inte räkna!)

    
uppsättning Maverick283 22.03.2015 04:36

7 svar

57

Den som någonsin har flugit i Zar (EPZR) i Polen vet hur mycket en bana kan minska den önskade fältlängden. För flygplan som behöver en landningsbanan på 2 miles lång, kommer en 1 mil lång med en 15% sluttning i slutet att göra bra. Gör lutningen grunt längst ner och öka det längre fram längs banan, precis som bergbanan vid Zar. Om slutpunkten är 183,5 m högre än nedslagspunkten motsvarar höjdskillnaden en hastighetsreduktion från 60 m / s till noll.

Start-off arbetar på motsatt sätt, vilket ger samma hastighetsökning på vägen ner. En 1 mil lång bana kommer att göra bra. Du behöver inte ens springa den diagonalt över ön.

Ja, det här svarar inte bara på gåtan, utan är en teknisk lösning för ett enkelt problem.

    
svaret ges 22.03.2015 07:16
10

En sjöflygplan skulle vara en lämplig lösning. Då är den enda infrastruktur som krävs på ön en brygga och bränsle / service. Detta möjliggör också ett mycket större flygplan och så lättare lastfordon och längre sträcka på flygplanet.

    
svaret ges 22.03.2015 17:44
6

Det är verkligen inget bättre svar än att "utvidga ön". För att fungera måste banorna vara raka (eller mycket nästan så är en halv-mils krökningsradie oacceptabel vid starthastigheter) och nivå (eller nästan nästan så, gradienter mäts i procent och 11% är en extrem gradient, som fortfarande får dig väldigt lite extra längd). Dock har flygplanskedjor i många länder skidstegsramper som verkar gå upp till 12 grader (20% gradient eller så, låt oss vara generösa och säg 15 grader), vilket betyder att det förmodligen är en bra absolut gräns på lutningen av banan var som helst (det fungerar inte på hela landningsbanan, men det här är irrelevant). Låt oss titta på några nummer. Vi börjar med den längsta möjliga platta, och sedan sätta den i högsta möjliga sluttning för att få en övre gräns på längden.

Den största krökningsradie du kan ha horisontellt är 1 mil; detta är också en mycket hög krökningsradie (runt vad Endless Runway-folket har; en kommentar på den kurviga bananfrågan beräknar att vid starthastighet behöver du motsvarande en 20-gradig bank för att stanna på denna landningsbanan), så kommer något strängare inte vara acceptabel. Detta ger dig $ 2 \ pi / 4 \ ca1.57 $ miles; Detta är den längsta möjliga platta banan.

Du kan också kurva upp medan du gör det här; Maximal lutning vid vilken punkt som helst är 15 grader. Det längsta sättet att göra detta är att ha en konstant 15-gradig sluttning; det betyder att maximal längd, med stram horisontell krökning och en löjlig lutning är $ 1,57 / \ cos 15 ^ \ circ \ ca1.63 $ miles.

Så där har du det. Den maximala längden som finns tillgänglig, med extremt generösa lutnings- och krökningsbegränsningar, ligger långt under 2 miles.

    
svaret ges 22.03.2015 06:26
6

Jag kommer att gå igenom några svar på pusset, några rationella, några inte:

Lägg till en tredje dimension (dvs snedställd diagonal banan):

Ditt plan kommer att gå nedåt i 45 graders vinkel. Det kommer att hämta fart ganska snabbt, men kräver en skicklig pilot att dra ut det ur dyket innan du slår vatten. Inte särskilt praktisk.

Om du går upslope blir din stigning 45 grader och du kommer sannolikt att ha otillräcklig motoreffekt för att hålla lufthastigheten (för att inte tala om accelerera). Inte genomförbart heller.

Behöver vi verkligen 2 miles?

Om planet behöver 2 mil på grund av motorens låga acceleration, kan vi använda lite lutning (t.ex. 5 eller 10 grader) istället för 45. En helt vertikal acceleration ger 9,8 ms -2 . En 10 graders lutning ger planet ytterligare en acceleration på $ 9,8 sin (10 ^ \ circ) $ ms -2 ovanpå accelerationen som ges av motorn. Detta har hopp om att avsevärt förkorta startavståndet om motorn är svag.

Aircraft Catapult

Den här har gjort praktiskt taget med tanke på en tillräckligt stark katapult och förstärkt flygplansram.

Mitt personliga svar ...

Wait for enough head wind to takeoff!

    
svaret ges 22.03.2015 05:35
1

Svaret är att förlänga ön, det viktigaste problemet jag ser här är att du verkligen inte kan ändra någon av de andra variablerna.

En katapult kommer inte att fungera för att (så vitt jag vet) moderna flygbolag inte behöver flygplanet för att stödja detta. Då kan jag få fel, men jag skulle tro att de inte kunde ta den typen av kraft.

Jag har ingen aning om hur ett skidhopp som en sluttning skulle påverka ett flygplan. Jag vet att de har dem på flygplanskärror, så kanske någon kan väga in på hur det fungerar både för planstorlek och effekten på flygplanet från en kraft i kugghjulsperspektivet.

Sjöflygplan skulle kräva att folk skulle komma in i en lokal flygplatta och ta en mindre sjöflygplan till ön, förutsatt att den var nära en större flygplats. Eller ta ett havsplan med en viss årgång, som kan flyga långa avstånd.

Utsträckning av landningsbanan (beroende på den omgivande havsbotten) är inte särskilt svår och har gjorts. KIX i Hong Kong är byggd på en helt mangjord ö, så att du lägger till något land i slutet av ön, det är inte en stor sak. Jag lägger också till detta eftersom jag antar att du vill ha möjlighet att flyga direkt till ön och inte behöva flyga till en större flygplats och sedan ta ett litet plan i ön.

    
svaret ges 23.03.2015 01:50
1

Böjda banor har många problem. Speciellt i dåligt väder, flygplan slår ibland av raka banor , så en böjd man skulle vara ännu svårare att stanna på. Kurvan skulle också öka det avstånd som behövs för både start och landning, vilket innebär att det behövs mer än 2 miles.

Häftiga banor finns existerande . Häftiga banor som EPZR ( nämnd av Peter Kämpf ) eller Lukla tenderar att vara små (båda är mindre än 2000 fötter, EPZR är inte asfalterad). Fysiken begränsar landningsbanan för att fungera endast i en riktning. Även om vinden blir mindre en faktor, hindrar problemen fortfarande detta från att användas till stora flygplatser.

En annan fråga är höjden på banans höga ände. Zar och Lukla befinner sig båda i terrängen som kräver att ena änden av banan tas upp. En 1 mils fyrkantig ö skulle förmodligen inte formas på detta sätt. Även om det är en flygplan som går av banan eller behöver avbryta en start eller landning, kommer höjden att göra det mycket svårare. Piloterna skulle också behöva justera start- och landningsteknik för att ta hänsyn till sluttningen, vilket förmodligen kommer att resultera i många mer hårda landningar och svansattacker. En lutande banan kan vara acceptabel för små flygplan och korta banor, men typiska flygplan som behöver 2 mil av landningsbanan kommer att vara mycket svårare att driva på detta sätt.

Vissa luftfartygsoperatörer löser problem med banbanelängden med en sluttning ena änden . Detta är dock mest till hjälp för flygplan som Harrier som redan kan ge viss vertikal dragkraft och flygplanet måste fortfarande utföra en arresterad landning. Andra operatörer använder en ångkatastrof för att hjälpa till med start, vilket kräver mycket mer underhåll men kan starta tungare flygplan.

Att använda ett havsplan för att landa på vattnet är ett annat alternativ. Flygplan på skalan av en 2 mil landningsbanan är dock typiskt inte havsplan. Om du ska utforma ett nytt plan, kan du lika bra utforma en som kan fungera för kraven på banbanans längd.

Ett annat roligt alternativ är jetstödd start ( JATO ). Rakettmotorerna är fastspända till planet för att accelerera det för att starta fart snabbare. Dessa kan användas för landning också, men det är lite svårare .

Utför problemen med dessa alternativ tenderar stora flygplatser med markbehov att bara göra mer mark. Du kan sätta en hel flygplats med banor > 2 miles long på en helt konstgjord ö . Det finns typiskt tillräckligt med utrymme runt en ö som skapar en förlängning är inte ett problem.

    
svaret ges 26.03.2015 16:25
0

Kanske okonventionellt, men det har gjorts: Gör en ramp ut över vattnet som är en banaförlängning.

Funchal (Madeira) är ett exempel där det var gjort (men inte så länge som dina krav). länk har bilder av banans förlängning under uppbyggnad .

En annan lösning, om du är på låg höjd och vattnet är grundt, kan vara att inte bygga på pelare men deponi / återställt mark. Detta föreslås för New York La Guardia, och självklart tar Osaka Kansai flygplats det här ytterst genom att byggas på en konstgjord ö, offshore från staden eftersom det inte fanns utrymme där.

    
svaret ges 18.01.2017 09:46