Question:
Pourriez-vous atterrir un gros avion sur de courtes pistes circulaires?
yippy_yay
2014-02-25 00:21:39 UTC
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Étant donné que la construction de pistes coûte cher et qu'elles prennent beaucoup de place, pourriez-vous faire atterrir un gros avion de ligne commercial sur une piste circulaire, en freinant lorsque vous contournez les courbes?

"Casser" est le résultat le plus probable, oui. :)
Je pensais à des aéroports comme Berlin-Tempelhof, qui sont au milieu de la ville et donc petits, mais qui ont des voies de taxi circulaires sur le périmètre autour des pistes. Une des raisons pour lesquelles cet aéroport a été fermé était que les pistes ne supportaient pas les gros aéronefs.
Les pistes circulaires sont appelées ** héliports ** mais elles fonctionnent mieux pour les hélicoptères.
Pistes circulaires: Parce que s'il y a une chose que je veux pendant mon roulement à l'atterrissage, c'est de me détourner du vent
Le problème de la piste courte est déjà résolu: http://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft_arresting_system. Entretoise!
-1
http://www.endlessrunway-project.eu/ vous n'êtes pas le premier à y penser
Cela me rappelle la vieille blague (du début des années 50, et inspirée des avions sous-alimentés comme le F-84): si quelqu'un construit une piste dans le monde entier, Republic concevra un avion qui en a besoin de chaque pouce.
À ma grande surprise, personne n'a mentionné le fait que les avions ont des rayons de braquage différents qui changeraient en fonction de la vitesse de chaque avion et de la vitesse du vent actuelle. Prétendre qu'il y a un rayon "taille unique" est une énorme erreur dans cette idée quand ils parlent de "incliner la piste" et donc aussi de l'avion.
@IgbyLargeman: Pas pour les avions de ligne commerciaux.
Onze réponses:
hmakholm left over Monica
2014-02-25 08:04:08 UTC
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Du point de vue physique, il y a une certaine force de freinage et de direction disponible pour l'avion après son atterrissage.

Supposons que l'avion touche le sol en se déplaçant plein nord et continue dans le sens des aiguilles d'une montre autour de votre piste circulaire. Après un quart de cercle, il se déplace plein est - mais cela signifie qu'une force de freinage suffisante a été appliquée pour réduire la composante nord de sa vitesse à zéro, tout en lui donnant une certaine vitesse vers l'est.

Si seulement cela La force vers l'est n'avait pas été appliquée, l'avion serait maintenant à l'arrêt - en utilisant moins de force que ce qui est nécessaire pour qu'il suive le cercle.

Donc si l’avion peut se maintenir sur une piste circulaire, il lui sera encore plus facile de s’immobiliser sur une piste droite dont la longueur est le rayon de le cercle.


(De plus, le plan ignore que le facteur critique de la longueur des pistes n'est pas l'atterrissage mais le décollage - il doit y avoir suffisamment de piste pour freiner en toute sécurité si le décollage est interrompu juste avant la rotation. Et décoller d'une piste courbe semble encore plus fou que l'atterrissage. Si la piste est horizontale, l'avion prendrait le vol au milieu d'un virage non coordonné ...)

Et si la piste était inclinée? : P
La logique semble raisonnable, mais est-ce vraiment vrai? Autrement dit, si un véhicule en général peut effectuer un virage non bancé avec un rayon «r», alors il peut nécessairement s'arrêter à la distance «r»?
@SteveJessop: Il y a quelques différences balayées sous le tapis ici parce qu'une force de rotation ne fonctionne pas alors qu'une force de freinage doit dissiper une partie de la chaleur perdue. Mais il semble que le facteur limitant en réalité ne soit pas la dissipation d'énergie mais le frottement disponible entre le train d'atterrissage et la piste de toute façon, alors oui, cela devrait être vrai.
@anarcat: Et si une piste droite montait? Oh, tu veux dire pour le décollage? Une piste incurvée inclinée serait juste pour un seul Vr spécifique, ce qui, j'imagine, serait encombrant sur le plan opérationnel. : P
@SteveJessop qui pourrait en fait être une question très intéressante à poser sur [physics.SE].
@HenningMakholm Eh bien, vous pourriez avoir une piste avec un profil en forme de U, de sorte que chaque Vr puisse choisir un angle d'inclinaison qui lui convient. Bien que j'imagine que les pilotes se plaindront encore plus de cela.
De plus, la question suppose que le freinage et le virage sont effectués par la même force, mais un avion n'est-il pas meilleur pour tourner que pour s'arrêter car il peut utiliser le gouvernail de queue qu'il ne pourrait pas utiliser pour le freinage?
@anarcat de nombreuses pistes sont inclinées, légèrement et parfois pas si légèrement. Rend le décollage ou l'atterrissage légèrement plus court ou plus long selon les angles impliqués, mais plutôt difficile à inverser si le vent se déplace :)
@Superbest aux faibles vitesses impliquées, le gouvernail n'est pas très efficace pour tourner, vous devrez donc vous fier au freinage différentiel et à la poussée (parlons des avions de ligne ici, pas de votre C172).
@jwenting: Le freinage différentiel / confiance ne produit aucune force latérale - il ne fait que faire un mouvement de lacet à l'avion, et le forcer à s'écarter d'une ligne droite à droite dépend du frottement roue / piste après coup. Et c'est encore pire pour la gouverne de direction - puisque la gouverne de direction est à l'arrière du CoG, le virage de l'avion vers la 'droite' dépend de la production d'une force nette de 'gauche' sur la queue et vice versa. Là encore, la force centripète réelle doit être fournie par l'interface roue / piste.
@HenningMakholm: Um, non, faire un lacet vers la droite _aide en fait_ à le faire tourner, en mettant l'aéronef en dérapage et en permettant à la stabilité de sa girouette de changer sa direction de vol. Sinon, il serait impossible de faire un virage non bancarisé dans les airs, alors que cela se fait facilement (bien que quelque peu dangereux en raison du risque de provoquer une vrille).
abelenky
2014-02-25 04:12:32 UTC
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Une complication majeure serait le changement du vent relatif lorsque vous vous déplacez autour de cette piste courbe.

En approche, le vent viendrait d'une direction (idéalement tête droite), puis lorsque vous atterrissez et commencez votre courbe en ralentissant, le vent change de direction pour venir plus d'un côté. Alors maintenant, vous essayez de rester sur une ligne centrale qui se courbe, à une vitesse un peu élevée, pendant que le vent se déplace d'un côté de votre avion.

C'est tout simplement insensé.


Un autre problème majeur serait la quantité de "flottant". Bien que les avions visent à toucher le sol juste au bout de la piste, cela ne se produit pas toujours. Parfois, en raison d'une vitesse excessive, de vents en rafales ou d'une fusée mal jugée, l'avion flottera sur une certaine distance sur la piste avant de toucher le sol. Pendant ce temps, le nez de l'avion peut être haut et la visibilité de la piste est limitée. Parce que la piste est droite, ce n'est pas un problème.

Mais suggérer à un pilote de naviguer sur une piste courbe tout en flottant plus loin que prévu est tout simplement fou. S'ils ne tournent pas assez, ils se retrouvent en dehors de la courbe de la piste. S'ils tournent trop, ils se retrouvent à l'intérieur de la courbe. Quoi qu'il en soit, s'ils corrigent excessivement à basse altitude et à basse vitesse, le risque d'accident catastrophique est inacceptable.

Jens Schauder
2014-02-26 01:28:20 UTC
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Puisqu'il existe des projets réels pour des choses comme celle-ci, je suppose que c'est possible au moins en principe:

endless runway visualization

https: //www.endlessrunway- project.eu/

Depuis le site:

La principale caractéristique de la piste circulaire est qu'il deviendra possible de laisser un avion opérer toujours à l'atterrissage et décollage avec vent de face. Quelles que soient sa force et sa direction, la piste sans fin devient indépendante du vent. Lorsqu'ils autorisent un vent traversier limité, les utilisateurs de l'espace aérien peuvent raccourcir la trajectoire globale des vols grâce à des itinéraires de départ et d'arrivée optimisés.

En dehors de cela, ils semblent espérer pouvoir démarrer / atterrir plus d'avions à la fois l'unité en déplaçant le point de départ / d'atterrissage évitant ainsi le problème que les avions ne doivent pas suivre d'autres avions pour se fermer le long de la même trajectoire.

oui, cette chose aurait une piste comme un très grand cercle, avec un rayon suffisamment grand pour que vous puissiez toujours la parcourir (presque) rectiligne et avoir ainsi toujours un vent optimal. En réalité, bien sûr, ce serait si grand que cela ne serait pas pratique. Mais il est essentiellement possible d'utiliser une plate-forme circulaire de 10 x 10 km, semblable aux prairies utilisées pour les aérodromes de la Première Guerre mondiale et du début de la Seconde Guerre mondiale, où les avions pouvaient décoller et atterrir sur une parcelle d'herbe à peu près circulaire autour de laquelle a été construit l'aérodrome.
Ils envisagent une piste circulaire de 3000 m de diamètre. D'après mes calculs au fond de l'enveloppe, l'accélération latérale nécessaire pour suivre ce cercle à une vitesse de décollage de 140 nœuds correspondrait à un angle d'inclinaison d'environ 20 degrés. Prendre l'avion sera passionnant ...
Comment calculer / estimer l'angle d'inclinaison?
@Jens: C'est arctan (vitesse² / rayon / g)
Sans compter qu'à un diamètre de 3 000 m et une vitesse de décollage de 140 kt, le vent changerait très rapidement de direction par rapport à votre avion. Là où il y a vraiment un problème, c'est lorsque vous tournez dans la zone de la piste où vous avez un vent de face. Au fur et à mesure que vous vous dirigez vers cette zone, votre vitesse augmente, potentiellement au point que vous quittez le sol. Lorsque vous vous détournez de cette zone, la vitesse diminue à nouveau, ce qui risque de bloquer les ailes. Mauvaises nouvelles.
@reirab pourquoi continueriez-vous à tourner après le levage de?
@JensSchauder, 'Lift off' n'est pas quelque chose qui se produit instantanément. Lorsque vous décollez, vous commencez à reculer à la vitesse de rotation et le nez commence alors à monter dans les airs. Cependant, le train principal ne monte pas du sol pendant quelques secondes après cela. Sur une piste circulaire d'un diamètre de 1 500 m près de V2 d'un avion de ligne, vous feriez des virages importants pendant ce temps. De plus, même une fois complètement décollé du sol, il faut un temps limité pour sortir du virage. Vous ne pouvez pas arrêter de tourner immédiatement.
J'ai voté contre cela parce que par rapport à d'autres réponses, cette réponse ne résout pas en détail les tenants et les aboutissants de la piste proposée. Des conceptions techniques folles sont proposées chaque année, mais cela ne signifie pas qu'elles sont pratiques. J'aimerais voir plus de discussions sur les avantages, si ces avantages peuvent réellement être réalisés dans la pratique et les inconvénients de la conception proposée.
La dernière fois que le site de la piste sans fin a été mis à jour, c'était en mars 2015, il semble donc assez mort en tant que projet.
@zeta-band tous les deux ou trois mois, des news flunky à la recherche de quelque chose de "sciency" pour les nouvelles du soir arrivent sur le site et interrogent les personnes impliquées sur leur "idée révolutionnaire" qu'elles vont mettre en œuvre "très bientôt maintenant" essayé et rejeté il y a plus de 50 ans).
Falk
2014-02-25 00:44:15 UTC
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Une piste circulaire fonctionne peut-être, mais ce cercle ne peut pas être petit car le virage doit être vraiment fluide, ne parlant que de quelques degrés par 1000 pieds. Donc cette piste serait en fait très "longue" et aurait besoin de beaucoup d'espace.

Arrêtons d'y penser! Vous ne serez probablement pas en mesure de maintenir le contrôle `` directionnel '' si le moteur hors-bord tombe en panne (par exemple, piste tournant à gauche, moteur droit en panne). Comment mettriez-vous en place une approche ILS? Les avions ne sont pas construits pour cela. Ce serait dangereux, voire impossible, et ne serait jamais approuvé.

Ce serait également désastreux avec rien de moins qu'une grande action de freinage. Cela détruirait également notre capacité à effectuer des décollages à visibilité réduite (300 ou 600 RVR). Où iraient les feux d'approche? Y aurait-il une extension comme une piste de course?
Adapter ILS serait certainement un défi, mais même maintenant, certains aéroports ont des [approches complexes] (http://airfactsjournal.com/2013/09/7-instrument-approaches-you-have-to-see-to-believe/) . Des approches de trajectoire courbe ont déjà été démontrées, et avec le GPS, il existe maintenant encore [plus de possibilités] (http://www.atmseminar.org/seminarContent/seminar10/papers/281-Geister_0127130223-Final-Paper-4-9-13. pdf).
StevoInco
2014-02-26 05:52:14 UTC
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Le problème avec certaines de ces idées proposées (comme un tapis roulant) est qu'elles ne tiennent pas compte de l'inertie de l'avion. Vous ne pouvez pas prendre un 747 de 500000 lb voyageant à 160 mph et le placer simplement sur un tapis roulant ou une piste en rotation. Il y a encore de la vitesse d'avancement à expliquer. Même si vous pouviez trouver un moyen de faire arrêter l'avion «très vite» sans déchirer les trains d'atterrissage (c'est-à-dire le train d'arrêt suggéré par Dan), pensez à l'effet que cela aurait sur les passagers. Pensez à passer de 160Mph à 15Mph en seulement quelques secondes. Ce n'est pas confortable et pour de nombreuses personnes (pensez aux nourrissons et aux personnes âgées), ce n'est même pas sûr.

En ce qui concerne les virages des avions, les avions commerciaux sont assez lourds, du moins par rapport aux voitures. Les voitures peuvent tourner très vite, même à grande vitesse (pensez à NASCAR), car elles sont au ras du sol. Ils ont une superficie énorme sur leurs pneus par rapport à la taille et au poids du véhicule. Les avions sont le contraire. Par rapport à leur taille et à leur poids, les trains d'atterrissage sont très petits et ne sont pas très utiles pour autre chose que rouler en ligne droite.

Dan Pichelman
2014-02-25 01:17:06 UTC
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Le coût de construction d'une "piste circulaire" (probablement avec des côtés inclinés comme un Vélodrome) serait probablement plus difficile et plus coûteux à construire qu'un gros morceau de béton plat et long.

Une autre façon de résoudre le même problème serait d'utiliser des équipements d'arrêt et des catapultes comme ils le font sur les porte-avions (qui ont le même problème - trop cher assez grande piste).

Je paierais un supplément pour atterrir et décoller sur une telle piste, mais je suis peut-être minoritaire :-)

Une piste inclinée ressemble à une recette de bouts d'ailes au sol ...
@DavidRicherby - pas si vous êtes très très prudent :-)
Adrian Janen
2014-02-26 11:38:38 UTC
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En tant que pilote, cela semble terrible. Même atterrir ou décoller sur une piste avec une bosse au milieu, de sorte que vous ne pouvez pas voir l'autre extrémité, augmente considérablement la charge de travail et le degré de risque. Cela ne veut pas dire que cela ne peut pas être fait, quand tout va bien, mais si quelque chose échoue, vous augmentez énormément le risque de crash.

Et pour le moment, le goulot d'étranglement n'est pas d'arriver à l'aéroport, il attend pour passer par toutes les procédures là-bas qui prend la plupart du temps. Ce n'est donc pas vraiment un avantage de mettre un aéroport plus près de la ville de toute façon. Une meilleure route, pour le trafic aéroportuaire uniquement, plus loin, pourrait bien réduire le temps de transit.

Personnellement, je préférerais faire atterrir un avion quelque part où il y a le moins d'obstacles possible. Donne de bien meilleures chances de succès lorsque les choses tournent mal.

Oui, la plupart des grandes villes ont des bâtiments assez hauts pour que vous ne vouliez pas que l'aéroport soit trop proche du centre-ville, de toute façon.
woody121
2014-02-25 10:09:58 UTC
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Comme beaucoup de ces autres réponses parlent également, le taux de virage des aéronefs au sol est très faible, le cercle devrait donc être beaucoup plus grand que pratique.

Cependant, sur un note très liée, les premiers aéroports avaient tous des aires d'atterrissage en cercle. De wikipedia:

Les premiers sites de décollage et d'atterrissage des avions étaient des champs herbeux. L'avion pouvait s'approcher à n'importe quel angle offrant une direction du vent favorable. Une légère amélioration a été le champ de terre uniquement, qui a éliminé la traînée de l'herbe. Cependant, ceux-ci ne fonctionnaient bien que dans des conditions sèches. Plus tard, les surfaces en béton permettraient les atterrissages, beau temps, mauvais temps, de jour comme de nuit. http://en.wikipedia.org/wiki/Airport

L'aire d'atterrissage était peut-être de forme circulaire ou ovale, mais les atterrissages et décollages réels étaient rectilignes.
... oui, je suis au courant. C'est le taux de restriction de virage que je mentionne. Comme expliqué dans la citation, l'avantage du cercle n'est pas de raccourcir le champ mais de donner au pilote la possibilité de toujours atterrir et décoller face au vent.
quiet flyer
2020-02-20 22:20:05 UTC
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Oui. La méthode du "long line loiter" (voir https://en.wikipedia.org/wiki/Pylon_turn) pourrait être utilisée pour abaisser une ligne lestée de l'avion de ligne au sol. La ligne serait récupérée par l'équipe au sol et attachée à un treuil monté sur une plaque tournante au sommet d'une tour au milieu du cercle de piste, suffisamment haute pour que la ligne franchisse tous les obstacles. Le treuil serait équipé d'un système lui permettant d'appliquer une tension constante à la ligne, qui pourrait être modifiée pour égaler toute tension souhaitée. Au fur et à mesure que l'avion de ligne descend, le treuil commencerait à appliquer de plus en plus de tension à la ligne, de sorte que la ligne fournirait une partie de la force de rotation centripète, permettant à la fois l'angle d'inclinaison et le rayon de virage d'être diminués, à la manière d'un contrôle. -ligne modèle d'avion. Au moment où l'avion de ligne atteignait la surface, la ligne fournirait toute la force centripète nécessaire pour que l'avion de ligne reste sur la voie circulaire avec un angle d'inclinaison nul. À l'approche de la surface, un système de contrôle informatisé relié à un récepteur GPS à bord de l'avion pourrait être utilisé pour s'assurer que la tension de la ligne était modulée de manière à maintenir l'avion presque au-dessus de l'axe de la trajectoire circulaire, malgré les variations dans la vitesse et la direction du vent, puis à ce point, la bobine du treuil pourrait être verrouillée pour maintenir la longueur de la ligne fixe jusqu'au toucher des roues. Une méthode similaire, mais en sens inverse, pourrait être utilisée pour le décollage, la ligne étant larguée (ou simplement relâchée du treuil au sol et remontée vers l'aéronef) après que l'aéronef est établi dans un virage «long line loiter» au altitude et angle d'inclinaison appropriés.

LRT
2014-02-25 18:59:27 UTC
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Différents points de vue peuvent être déduits d'une telle suggestion:

  1. D'énormes pistes en forme de plateau tournant qui tournent pendant que l'avion à l'atterrissage se déroule. En tournant à la même vitesse que l'avion décélère, l'avion sera toujours confronté aux mêmes conditions de vent pendant le processus d'arrêt.
  2. Développement du premier élément: une piste d'atterrissage en forme de tapis roulant. Au moment de l'atterrissage, l'avion n'a besoin d'aucun courant d'air le long de ses ailes. La décélération suivante pourrait être effectuée sur un tapis roulant ou une chaîne de montage.

Mais honnêtement, aucune d'entre elles ne paierait financièrement ou même techniquement l'effort de simplement agrandir les pistes existantes.

Un tapis roulant n'aiderait pas. Si vous atterrissiez sans utiliser les freins de roue, il faudrait évidemment la même distance (par rapport à un point stationnaire au sol) pour s'arrêter, que la piste soit en mouvement ou non. Donc, la seule façon de vous arrêter sur une distance plus courte serait de dissiper plus d'énergie cinétique par seconde dans les freins de roue, c'est-à-dire en ayant des freins plus puissants et des pneus plus adhérents. Mais vous pouvez également utiliser ces freins et ces pneus pour obtenir une distance d'arrêt plus courte sur une piste statique!
Bien sûr, sans freins de roue, cela prend la même distance. Mais pensait utiliser le freinage de roue + tapis roulant pour réduire le besoin d'espace d'atterrissage sur un aéroport.
La version sans freinage de roue était une expérience de réflexion pour mettre les choses en place. Avec le freinage des roues, un tapis roulant n'aiderait pas parce que l'avion aurait besoin de freins plus puissants et de pneus plus résistants et plus adhérents ou il déraperait simplement contre la chaussée en mouvement. Pour éviter cela, vous auriez besoin de meilleurs freins et de meilleurs pneus que les avions existants, mais si vous aviez cela, vous pourriez vous arrêter plus court sur les pistes existantes, sans avoir besoin des frais du tapis roulant.
user979
2014-02-26 00:34:44 UTC
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Cela fonctionnera si la piste circulaire tourne. La piste doit être sur un piédestal et tourner à une vitesse angulaire telle que la tangente corresponde à la vitesse de l'avion. puis levez-vous et attrapez l'avion, réduisant lentement la vitesse angulaire et descendant vers le tarmac.

Le décollage se déroulerait dans le sens inverse. avec l'avion accélérant en essayant de rester sur la piste en rotation alors qu'il monte et augmente la vitesse angulaire.

En cas d'invasion extraterrestre, nous pouvons utiliser les moyens de course rotatifs pour lancer des projectiles tels que les bus d'aéroport.

Je ne peux pas dire si c'est une réponse sérieuse ou non ... techniquement cela pourrait fonctionner, mais c'est tellement ridicule que cela semble sarcastique
Les avions volent en raison de la portance créée par l'air se déplaçant sur les ailes, et non parce que le sol se déplace rapidement sous le train d'atterrissage. Même s'il y avait un disque rotatif sous l'avion, il n'y aurait pas de portance.
@CJBS, Vous avez raison, bien sûr, cependant, j'ai supposé qu'il voulait dire que l'avion serait stationnaire sur la piste et laisserait la piste accélérer jusqu'à la vitesse de décollage. Techniquement, cela pourrait fonctionner, mais cela nécessiterait beaucoup plus d'énergie que de simplement laisser l'avion décoller par ses propres moyens (sans parler des problèmes évidents liés au fait d'essayer de ne pas se faire projeter du côté de la piste, en changeant la direction du vent. , etc.)
@reirab - Avoir un ensemble de ventilateurs stationnaires soufflant d'énormes quantités d'air sur l'engin est potentiellement plus pratique que d'avoir un disque rotatif ...
@CJBS, Eh bien, cela n'aiderait vraiment rien, car cela n'accélérerait pas réellement l'avion vers l'avant. Vous pourriez faire circuler de l'air au-dessus des ailes alors qu'il est derrière les ventilateurs, mais cela ne vous aidera pas une fois que l'avion sortira du flux d'air soufflé par les ventilateurs. Il calerait alors immédiatement et retomberait dans le sol. Bien entendu, la chose importante à noter ici est qu'aucune des solutions n'est pratique. - lol
Génial. Nous pourrions éliminer complètement l'avion et lancer simplement les bus de l'aéroport, avec passagers, bagages et poulets, en direction de la destination.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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