Käänteisen työntövoiman kehitys

Käänteinen työntövoima on ollut lentokoneen hidastumisen kulmakivi 1950-luvulta lähtien, kun varhaiset suihkumoottorit osoittivat, että pakokaasuvirran suuntaaminen voisi vähentää merkittävästi laskuetäisyyksiä. Nykyään tämä teknologia on olennainen lähes kaikille kaupallisille suihkukoneille, jotka toimivat yhdessä pyöräjarrujen ja spoilerien kanssa turvallisten, valvottujen pysäytysten saavuttamiseksi jopa epäsuotuisissa olosuhteissa. Periaate on yksinkertainen: sen sijaan, että konetta työnnetään eteenpäin, moottori on uudelleen suunniteltu toimimaan eteenpäin, mikä luo jarrutusvoiman, joka täydentää perinteisiä kitkapohjaisia järjestelmiä.

Koneenrakennuksen perusteet työntövoimaa reversal

Nykyaikaiset turbofanimoottorit saavuttavat käänteisen työntövoiman kahden ensisijaisen mekanismin kautta: []cascade-tyyppiset peruutuslaitteet[[] ja []kohdetyyppiset takaisinkytkentälaitteet[[]]. Kaskadejärjestelmissä käännettävät hihat liikkuvat perässä altistamaan kaskadi-holkit, jotka ohjaavat tuulettimen ilmavirtausta eteenpäin. Kohteen tyyppiset takaisinkytkentäovet käyttävät saranoituja salpaavia ovia, jotka kääntyvät ulospäin pakokaasuvirran pysäyttämiseksi. Molemmat mallit suuntaavat jopa 40....60% moottorin työntövoimasta taaksepäin, mikä aiheuttaa huomattavaa hidastuvuutta ilman, että ne tukeutuvat yksinomaan renkaasta yli -kitkaisuuteen.

Käänteistyönnön aerodynaaminen hyötysuhde vaihtelee ilma-aluksen nopeuden mukaan. Suurilla maanopeuksilla (yli 80 solmua) kääntyvä työntövoima on tehokkainta, koska ohjatulla pakokaasulla on huomattava liikevoima eteenpäin. Kun ilma-alus hidastaa, suhteellinen hyöty pienenee, mutta paluutyöntövoima on arvokas jarrujen kulumisen vähentämiseksi ja turvamarginaalin tarjoamiseksi huononäköisissä tai epäpuhtaissa kiitotieolosuhteissa.

Keskeiset komponentit ja ohjausjärjestelmät

Työntövoima takaisinkytkentä on tyypillisesti hydraulinen tai sähkömekaanisen, useita irtisanomisia varmistaa vianturvallinen toiminta. Tyypillinen käyttöönottojakso liittyy:

  • Ohjaamomiehistö aseistaa kääntöpyörät lähestymisen aikana tai välittömästi maalin jälkeen.
  • Käyttöönotto:[ Laskeutumisessa ohjaaja siirtää kaasuvivut taaksepäin joutokäynnillä asentoon, joka laukaisee hihat tai ovet liikkua.
  • Täydellinen peruutus:[] Lisävoima lisää moottorin tehoa, kun taas takaisinkytkentälaitteet ovat varastoituina, pakottaen pakokaasun eteenpäin.

Anturit tarkkailevat moottorin parametreja, ilma-aluksen nopeutta ja pyörän pyörimistä estääkseen tahattoman käytön lennolla tai vaarallisilla nopeuksilla. Automaattinen logiikka estää kääntyneen työnnön alle tietyn maanpinnannopeuden (yleensä noin 60 solmua) välttääkseen roskien nielemisen tai moottorivaurioiden.

Etuja yli perinteisen jarrut yksin

Vaikka pyöräjarrut ovat useimpien lentokoneiden ensisijainen hidastuvuusmenetelmä, niillä on rajoituksia. Jarrun lämpökapasiteetti voidaan ylittää korkeaenergiaisten hylkimisten aikana, mikä johtaa haalistumiseen tai tulipaloon. Märkä, jäinen tai luminen kiitotie, rengaskitka vähenee huomattavasti. Käänteinen työntövoima tarjoaa kitkattoman jarrutusvoiman, joka pysyy tehokkaana pintaolosuhteista riippumatta.

Pienennetty pysäytysetäisyys reaalimaailman skenaarioissa

-tutkimuksista saadut tiedot osoittavat, että suurimman käänteisen työntövoiman yhdistäminen autojarruihin voi lyhentää laskurullaa 20.40 prosentilla pelkästään jarruihin verrattuna. Hätätilanteessa hylätyssä lentoonlähtössä (RTO) käänteisellä työntövoimalla voidaan erottaa kiitotien pysähtyminen ja sen ylittäminen. Esimerkiksi Boeing 737 -kone, joka suorittaa RTO:n V1:stä suurimmalla lentoonlähtöpainolla, voi vähentää pysähtymismatkaansa yli 1500 jalalla, kun käännetään työntövoimaa oikein.

Jarrujen kulumisen ja kunnossapidon säästöt

Operaattorit kertovat, että käänteinen työntövoiman käyttö rutiinilaskujen aikana pidentää jarrulevyn ja renkaan käyttöikää jopa 30%, mikä merkitsee lentoyhtiöiden kannalta merkittäviä kustannussäästöjä. Moottorien hidastusvoima säästää jarrujärjestelmää absorboimasta kaikkea kineettistä energiaa, erityisesti rullan nopean osan aikana.

Haasteet ja turvallisuus

Käänteinen työntövoima ei ole riskitön. Moottorin nieleminen kiitotieromua, vieraiden objektivauriot (FOD), ja epäsymmetrinen työntövoima aikana sivutuuli laskut vaativat huolellista ohjaajan koulutusta ja järjestelmän suojatoimia.

Epäsymmetrinen käyttöönotto ja ohjaus

Jos yksi moottorin peruutuslaite toimii hitaammin kuin toinen, tai jos vika tapahtuu, kiukaushetki voi kehittyä, joka haastaa suunnanohjauksen. Modernilla lentokoneilla on haukonvaimentimet ja peräsin auktoriteetti kompensoimaan, mutta ohjaajat koulutetaan välittömästi varastoimaan takaisin, jos epäsymmetria havaitaan. []Boeing[] filosofia korostaa, että käännetty työntövoima on lisädeeleeraus, ei ensisijainen suuntaohjauslaite.

Melu- ja ympäristökysymykset

Käänteinen työntövoima aiheuttaa merkittävää melua, joka ylittää usein 120 desibeliä täydellä teholla. Lentokentät, joissa melunvaimennusmenetelmät voivat rajoittaa sen käyttöä yöllä tai asuinalueilla. Modernit suunnitteluparannukset, kuten muuttuvageometriasuuttimet ja optimoitu kaskadigeometria, ovat kuitenkin vähentäneet melutasoa jopa 5 dB:llä.

Tulevaisuuden innovaatiot tyhmän pohjan hiipuessa

Tutkimusta jatketaan hybridijärjestelmien osalta, jotka yhdistävät käänteisen työntövoiman hyötyjarrutukseen tai sähköisiin taksijärjestelmiin. Uusissa järjestelmissä voidaan käyttää pääpyörissä olevia moottorigeneraattoria jarruenergian talteenottamiseksi, kun taas moottorit vaikuttavat vastaperään vain silloin, kun se on tarpeen enimmäishidastuvuuden saavuttamiseksi. Lisäksi laskennallisen nestedynamiikan (CFD) mallintaminen mahdollistaa pakokaasuvirtojen paremman hallinnan ja parantaa peruutustehoa pienillä nopeuksilla.

Lentävän leijonan ja automaattisen hidastumisen

Seuraavan sukupolven lennonohjaustietokoneet voivat automaattisesti suorittaa käänteisen työntövoiman käyttöönoton laskupainon, kiitotien pituuden ja sään perusteella. Tämä vähentää ohjaajan työmäärää ja varmistaa tasaisen jarrutustehon. Airbus.Samanlaisia jarruja käytetään esimerkiksi osana optimoitua hidastusprofiilia, joka tähtää tiettyyn uloskäyntiin rullaustie, säästää polttoainetta ja aikaa.

Sääntely- ja sertifiointistandardit

Federal Aviation Administration (FAA) ja Euroopan unionin lentoturvallisuusvirasto (EASA) vaativat, että työntövoiman kääntäjät täyttävät tiukat luotettavuus- ja vikatilavaatimukset. Sertifiointitesteihin kuuluu tuhansia käyttöönottosykliä, suurin mahdollinen energianotto ja yksimoottoriset käänteisponnistusskenaariot. Vasta sen jälkeen kun ]14 CFR Osa 25 on osoitettu täyttävän täysin kaupallisen palvelun vaatimukset, voidaan hyväksyä käänteismoottori.

Koulutus ja menettelyt

Ohjaajille annetaan toistuvaa simulaattorikoulutusta käänteisistä työntövoimatoiminnoista, mukaan lukien viat ja epäsymmetriset olosuhteet. Vakiotoimintamenetelmät (SOP) määräävät, että käänteistyöntövoima valitaan vasta nenäpyörän touchdownin jälkeen ja peruutetaan ennen taksin nopeutta. Monet lentoyhtiöt myös määräsivät, että ensimmäinen upseeri kutsuu ...peräperäänvetoa käyttöön.

Päätelmät

Työntövoiman käyttö lentokoneiden hätäjarrutustehon hidastamiseen on edelleen yksi tehokkaimmista ja luotettavimmista turvallisuustekniikoista ilmailussa. Varhaisten suihkukokeiden alkuvaiheista nykykoneissa kehittyneisiin digitaaliohjatuihin järjestelmiin, käännetty työntövoima on säästänyt lukemattomia ihmishenkiä mahdollistamalla nopeammat ja turvallisemmat pysähdykset kaikentyyppisille kiitoradoille. Kun ilma-alusten suunnittelu kehittyy kohti suurempaa automaatiota ja tehokkuutta, pakokaasuenergian uudelleen suuntaamisen periaatteet ovat jatkossakin elintärkeitä sen varmistamisessa, että jokainen lasku, erityisesti enimmäisjarrutusta vaativat, tulee turvallisesti jatkumaan.