En règle générale, un petit gain est obtenu.

Les gros avions utilisent la technologie antidérapante. L'anti-dérapage fonctionne en modulant la pression de freinage pour s'assurer que les pneus ne dérapent jamais. Il est important de comprendre la relation entre la charge d'un pneu, la pression de freinage et la force de ralentissement réelle. Tout d'abord, regardez cette image:

Elle montre comment à mesure que vous augmentez la pression et que la roue commence à glisser un peu (en tournant à une vitesse légèrement plus lente que lors d'un roulement libre), le coefficient de frottement augmente fortement. Ensuite, après le glissement de 10%, le coefficient de crête est atteint et ainsi la force de retard diminue. L'anti-dérapant vise à maintenir le taux de glissement aussi proche que possible de 10%. Par conséquent, la force de ralentissement est maximisée.

Les freins des avions sont suffisamment puissants pour bloquer complètement les pneus, mais cela est préjudiciable (entraîne un glissement de 100%, donc peut-être 20% de perte de force de ralentissement). Donc, ils peuvent et maintiennent un glissement optimal, donc en utilisant toute la «prise» disponible.

Maintenant, qu'arrive-t-il à cette image si vous ajoutez des roues?

• Si la roue ajoutée n'est pas freiné (comme les roues avant), alors vous perdez le freinage . En effet, les roues freinées auront une charge verticale réduite, donc elles fourniront moins d'effort de ralentissement. C'est tout à fait inutile.
• Si nous ajoutons des roues freinées, nous voyons le moindre gain. Voyons pourquoi.

Regardez d'abord cette image de la sensibilité à la charge des pneus (celle-ci montre la force latérale dans les virages, mais la force longitudinale pendant le freinage présente les mêmes caractéristiques):

Ce qu'il est important de noter, c'est qu'au fur et à mesure qu'un pneu est chargé, sa capacité à générer des frottements diminue.

Maintenant pour un jumbo: quand 20 roues partagent 500 tonnes de charge, chaque pneu voit 25t. avec un coefficient de friction par défaut de 0,8, chaque pneu génère une force de ralentissement de 20 t, soit une force de ralentissement totale de 400 t.

Ajoutons 2 roues là-dedans. Désormais, chaque roue voit 22,7 t de charge. Leur coefficient de frottement pourrait désormais s'élever à 0,82, fournissant ainsi 18,6 t, pour un total de 410 tonnes. Certainement loin du 40t qu'on pouvait naïvement attendre de l'ajout de 2 roues freinées! Seule la sensibilité à la charge nous rapporte un gain.

Cela devient alors le jeu habituel des compromis. Combien de masse est dépensée pour des trains d'atterrissage et des roues plus gros et des freins supplémentaires, par rapport au gain d'un freinage plus fort (et donc des jambes de train d'atterrissage encore plus fortes?)

Apparemment, les gars d'Airbus ont décidé que le commerce s'arrêtait à 20 roues ( car 25t de charge sur un seul pneu est le maximum que le sol pouvait supporter) mais ils n'ont même pas pris la peine de tous les freiner, si je me souviens bien, seules 4 des 6 roues des principaux boggies sont freiné! Donc, si vous souhaitez améliorer l'efficacité des freins:

1. Installez de meilleurs pneus sur les roues freinées
2. Freinez les roues principales non freinées
3. Apportez des modifications aérodynamiques intelligentes pour augmenter la résistance aérodynamique & drag
4. Ajoutez des roues freinées (et préparez-vous à les loger dans le corps principal ... bonne chance!)
5. roues avant (mais ce serait terriblement dur car il n'a jamais été conçu pour ça)

Augmenter le nombre de roues avec freins réduira la distance de freinage car il y a plus de sources de friction pour convertir l'énergie cinétique. Doubler le nombre de roues par frein (je pense que ce que vous demandez dans la deuxième partie de la question) ne réduirait pas automatiquement la distance de freinage car les freins sont limités pour absorber une certaine quantité d'énergie, mais vous pourriez mettre un plus puissant freinez sur une paire de roues plutôt qu'une seule roue de la même taille car il y a plus d'adhérence.

En réalité, cela ne serait pas fait car ce n'est pas obligatoire, la longueur de la piste est déterminée autant par la longueur de décollage que par la distance de freinage, vous pourriez diviser par deux la distance de freinage de tous les avions et vous ne pourriez pas le faire. réduire la longueur de la piste.

Voici quelque chose sur Physics.SE que vous pourriez trouver intéressant.

Tout dépend de la force et de la masse, pas de la zone de contact.

Plus roues, mêmes freins = pas de changement

Ajouter plus de roues mais garder le même nombre de freins aurait un effet négligeable sur la distance d'arrêt, car la force totale traversant les roues et les freins serait la même et le changement de masse petit.

Il y aurait plus de roues mais chacune prend une charge plus petite donc il n'y a pas de friction supplémentaire entre les roues et le sol. Il y a peut-être des forces supplémentaires provenant des roulements supplémentaires et une masse supplémentaire des roues, mais ce serait négligeable en termes de distance d'arrêt.

Il y a le même nombre de freins donc ils fournissent la même force donc ils font aucune différence.

Mêmes roues, plus de freins = distance plus courte (éventuellement)

Si nous ajoutons des freins supplémentaires à chaque roue (ou des freins plus gros), cela nous permet d'appliquer plus de force sur le disques, alors nous avons plus de force de freinage et donc l'avion s'arrêtera sur une distance plus courte.

Il y a cependant quelques problèmes avec ceci:

• Chaleur - les freins génèrent beaucoup de chaleur qui doit être dissipée, des freins plus / plus gros généreront plus de chaleur. Si les freins deviennent trop chauds, ils échoueront et vous risquez de ne pas vous arrêter à temps.
• Limites structurelles - appliquer plus de force à travers la structure peut entraîner sa défaillance, ce qui pourrait être catastrophique.
• Roues - mettez trop de force / chaleur à travers les roues et elles peuvent également tomber en panne. Cela peut exploser si la chaleur / les forces sont trop importantes ou simplement déraper si trop de force est appliquée trop rapidement. Il existe des systèmes similaires à l'ABS sur les voitures pour les avions qui peuvent vous aider (merci à Michael pour le lien).

Plus de roues, plus de freins = plus court distance

Ajouter plus de roues avec plus de freins résout les principaux problèmes avec le scénario «mêmes roues, plus de freins».

Pourquoi les avionneurs ne font-ils pas cela? Eh bien, toutes ces roues et freins supplémentaires ont une masse qui coûte cher à transporter inutilement.

C'est un compromis, comme à peu près tout ce qui concerne la conception d'avions.

Plus de roues + plus de freins signifie une distance d'arrêt plus courte. Mais ...

Plus de roues signifie plus de poids, un peu plus, pour accueillir le train d'atterrissage supplémentaire, le train de rétraction / extension supplémentaire, le stockage supplémentaire en position rétractée, l'entretien supplémentaire pour tous ces trucs supplémentaires, etc. .. cela signifie moins de clients payants et des coûts d'exploitation plus élevés. Cela signifie également plus de choses qui peuvent mal tourner.

Plus de freinage signifie plus de charges soumises au client payant. Je me souviens avoir été sur une C130 lorsque les pilotes ont pratiqué leur atterrissage court sur le terrain: hélices complètement inversées juste avant le touché, freinage complet. Nous avons frappé (et je veux dire HIT) la piste avec un bruit très fort, puis nous avons été projetés en avant alors que l'avion s'est arrêté très rapidement. C'était ... dramatique ... amusant quand tu as vingt ans en formation militaire, mais je ne suis pas sûr que les clients qui paient aimeraient ça.

Comme d'autres l'ont mentionné, la limitation est également la distance de décollage. Cela ne fait pas beaucoup de bien de pouvoir s'arrêter à 500 pieds, si la distance de décollage est de 2000 pieds. Vous avez encore besoin d'une longue piste si vous voulez sortir l'avion de l'aéroport.

La seule possibilité serait la sécurité en cas d'urgence, mais le nombre d'accidents d'avion qui auraient pu être évités avec plus de roues pour le freinage est extrêmement faible.

Les freins actuels des avions de ligne sont conçus pour répondre aux exigences, tout en restant aussi légers et fiables que possible.

Absolument, correctement conçu, plus de roues et plus de freins vous permettront d'obtenir une distance d'arrêt plus courte.

Cependant, la conception du train d'atterrissage et du système de freinage est bien plus que vous ne l'imaginez . La distance de freinage et la force ne sont qu'un facteur qui est considéré comme faisant partie de cette conception et qui est plus ou moins fixe pour un style d'avion particulier, car les longueurs de piste sont définies par le décollage plus que par l'atterrissage.

Autre les facteurs qui sont équilibrés pour y parvenir comprennent évidemment le poids, l'espace perdu pour ranger le train d'atterrissage, le coût de fabrication, le coût de la maintenance, la fiabilité et, surtout, la dissipation thermique. L'arrêt d'un jet de corps large génère BEAUCOUP de chaleur dans les freins qui doit être dissipée rapidement pour éviter la surchauffe et le feu.

Le fait de doubler les roues peut, avec des freins plus puissants, vous permettre de mieux freiner, mais vous devez également maintenant avoir un chariot et des attaches de fuselage plus solides pour absorber cette force de freinage, et encore une fois, un espace de roue plus grand. / p>

Le niveau de freinage souhaité dépend également du confort des passagers. Freinez trop fort et vous êtes exposé aux blessures des passagers et aux poursuites judiciaires.

Il s'agit d'un ensemble complexe d'exigences contradictoires. Ajouter plus de roues et de freins faciliterait l’arrêt, mais à un coût important.

Non, et c'est à cause du fonctionnement des pneus.

Les limites sont l'adhérence des pneus et la capacité de freinage. Ce dernier n'est pas le facteur limitant - l'adhérence l'est.

L'adhérence est à peu près proportionnelle au poids sur le pneu. Plus précisément, la surface de contact (po2) x poids par pouce carré, mais vous remarquez que les pouces carrés sont pris en compte , ne laissant que le poids sur les pneus. C'est plus compliqué que cela, c'est la version de l'école préparatoire, et il y a quelques ajustements à faire - mais cela a été fait. Et cela n'aide pas beaucoup que .

Prends ma voiture (s'il te plaît). Il a 600 livres sur un pneu avant. Quelle est la taille du patch de contact? C'est vraiment simple: la pression des pneus est de 30 PSI. 600 lb divisé par 30 lb / po2 = 20 pouces carrés La pression de contact est, vous l'avez deviné, de 30 livres par pouce carré.

Que se passe-t-il si je réduis la pression de mes pneus à 20 PSI? OK, maintenant 600/20 = 30 pouces carrés de zone de patch. Avec zone de contact de 20 PSI.

Quels sont les meilleurs freins? C'est assez proche d'un lavage. 30x20 ~ = 20x30 = ~ 600.

Et si j'ajoute du ballast en plomb à mon frontal? Maintenant, mon poids est de 750 lb / pneu (25% de plus). OUI! J'obtiens une meilleure adhérence de 25% et donc une meilleure puissance de freinage. Sauf que j'ai maintenant 25% de masse en plus à arrêter! Donc ça ne ralentit plus vite.

OK, donc vous prenez un 747 et remplacez ses bogeys à 4 roues par des bogeys magiques à 6 roues qui pèsent le même poids. 50% de roues en plus, non? 50% de surface de contact en plus, non? Non. Réfléchissez à la manière dont la zone de contact est déterminée. Même pression de pneu mais chaque pneu supporte 2/3 du poids comme avant, donc la surface de contact fait 2/3 de la taille. Vous vous retrouvez avec exactement la même zone de contact (en pouces carrés) et exactement les mêmes livres par pouce carré que vous aviez avec les bogeys à 4 roues.

Quoi qu'il en soit, si vous vouliez augmenter la surface de contact de 50%, vous réduisez simplement la pression des pneus de 33%. Mais tout comme ma voiture, cela ne vous aiderait pas non plus.

Tous ces facteurs disparaissent (en gros). Le facteur déterminant de l'adhésion est le poids sur les bogeys .

Si seulement il y avait un moyen d'augmenter le poids sur les roues sans augmenter la masse du véhicule .

Voici la réponse. C'est une surface de levage aérodynamique qui pousse vers le bas sur les pneus. ces voitures vont assez vite pour que le Marlboro soit aérodynamiquement efficace. Cela marche. Le poids sur pneus est augmenté, donc l'adhérence augmente proportionnellement. La masse du véhicule n'est pas augmentée, donc il freine mieux en conséquence.

Faites la même chose dans un avion. Trouvez un moyen de fixer une grande aile de quelque sorte directement sur l’engrenage principal. Et configurez-le pour générer une force d'appui.

Je ne sais pas comment le faire, cependant. Peut être ça? ;-)