טכנולוגיית Thrust Reversal Technology

Thrust reversal הוא מרכיב קריטי של בטיחות הנחיתה מטוסים, מתן טייסים עם היכולת לפענח את המטוס במהירות לאחר מגע לאחור. על ידי הפניית זרם exhaust של המנוע קדימה ולא לאחור, היפוך יוצר כוח מתפתל כי תוספי גלגל גלגלים וספוילרים. טכנולוגיה זו חיונית במיוחד בתנאי מזג אוויר שלילי כגון גשם, שלג, או קרח, שבו ריצה היא מופחתת מכשולים, לעצור את הפחתת ההשפעה של מומנטום, לעצור באופן משמעותי, או לדחוף את הדחף לאחור, בעוד שרידים עלולים, עלולים, עלולים יותר ויותר חזק יותר, עלולים להזיזוריד את הדחף, או להזיזוכים את הדחף, בעוד שריד את הדחף, עלולים את הדחף באופן משמעותי יותר ויותר חזק יותר, עלולים את הדחף, עלולים יותר, לחץ על פני מצבי מזג האוויר, בעוד שריד.

מערכות הפיכה מסורתיות הופעלו מאז שנות ה-60, בתחילה פרוסו על מטוס סילון מוקדם כמו בואינג 707 ואת דאגלס DC-8. מערכות אלה בדרך כלל השתמשו דלתות טיהור מכני או קזדן טזק כדי להפיג את המעריצים ואת זרימת האוויר הליבה. בעוד יעיל, הם היו מגבלות מבחינת יעילות, משקל, ורעש חידושים אחרונים הפכו לניתוק לתוך זרם חכם יותר, קל משקל ואווירי, על ידי כיוונים חדשים המונעים על ידי מערכות אבטחה, וטכנולוגיות חדשות, וטכנולוגיות חדשות, על ידי חריפות, על ידי כיוונים חדשים, וטכנולוגיות חדשות, וטכנולוגיות חדשות, וטכנולוגיות חדשות המונעות על ידי החידושים האחרונים.

כיצד פועל Thrust Revers: Basic Principles

כדי להבין החידושים, חיוני לתפוס את הפיזיקה הבסיסית מאחורי ניתוק.בטיסה מתקדמת רגילה, מנוע טורף לגרש גזים ממצה גבוה אחורי, לייצר קדימה. דחף הפוך מכני מפנה חלק של זרם exhaust זה, כך שהוא מכוון קדימה ומעט החוצה, יצירת וקטור הפוך.

היפוך Thrust הוא פרוס לאחר הנחיתה, בדרך כלל כאשר מהירות המטוס נמצאת מתחת לסף מסוים (לעתים קרובות סביב 60-80 קשרים) הם יעילים ביותר במהירויות גבוהות כי דחיפה לאחור עולה במהירות מטוסים, מתן פחת מקסימלי מיד לאחר מגע לאחור.כפי שהמטוס מאט למטה, האפקטיביות יורדת, אבל הם ממשיכים לסייע עד שהמטוס מגיע למהירות המונית.

סוגים של Thrust Revers

ישנם שלושה סוגים עיקריים של היפוך דחף המשמש בתעופה מסחרית: clamshell (bucket) היפוך, היפוך קזאק ופוזרים ממוחזרים על ידי חיל האוויר.כל אחד יש מאפיינים תפעוליים נפרדים ויישומים.

קלמסה (Bucket) Reversersersers

היפוך קלמאלי מורכב משתי דלתות גדולות שמתפצלות מהמנוע כדי לחסום את הזרם הממצה ולהפניה קדימה.דלתות אלה הן בדרך כלל הידראוליות לפעולת ופרוסות באופן דומה לפתיחה clamshell. Clams reversers הם פשוטים וחזקים, בדרך כלל נמצא על מטוסים אזוריים קטנים יותר ומטוסים ישנים יותר, הם יכולים להיות כבדים, פרוד באופן משמעותי מן המטרה, נוטה לייעל חומרים מהירים וגלומים כדי להפחית את הרעש.

« ‪Cscade Revers‬

היפוך Cascade הם הנפוצים ביותר על מטוסים מסחריים גדולים, כולל בואינג 737, 787, ו- Airbus A320 המשפחה.הם מורכבים מסדרת נדרים (הקזק) שנחשפו על ידי שרוול נעים aft. כאשר פרוס, השרוול מחליק לאחור, חשיפת ארמונות cascades, בעוד דלתות חסימת לנוע לתוך המאוורר כדי להזיז את זרימת האוויר החוצה ולאורך חגורת ניקוי, למרות שהם מנפחים יעילים יותר מאשר קשקשים.

רקטורים (Thrust Vectoring)

היפוך הווקטורינג, הנקרא לפעמים "היפוצים הווקטורטים", הם מושג חדש יחסית המשלב ניתוק דחף דחף מול וקטורינג מטושטשים במקום דלתות ייעודיות או שרוולים, המנוע ממצה את עצמו יכול להיות מתפתל או מרתיע את נאס"א כדי לדחוף קדימה. גישה זו משמשת על מטוס צבאי כמו בואינג F-18A ו-FB-35, ו-FB-35 עדיין לא יכול לשפר את הכיוון המסחרי של ה-S.

חידושים אחרונים ב- Thrust Reversal

חידושים אחרונים בגרימת דחף התמקדו בשלושה תחומים עיקריים: מערכות בקרה חכמות, חומרים מתקדמים והפחתה של רעש.שיפורים אלה לא רק משפרים את בטיחות הנחיתה אלא גם להפחית עלויות התפעוליות וההשפעה הסביבתית.

מערכות בקרה חכמות

מטוסים מודרניים מצוידים יותר ויותר במערכות בקרה דיגיטליות של טיסה אשר מנהלים היפוך דחף מבוסס על נתונים בזמן אמת במקום פשוט על פריסה / off, מערכות בקרה חכמות מנטרות דחף הפוך על בסיס מהירות מטוסים, משקל, מצב מסלול (באמצעות הערכות coefficient), וגורמים חיצוניים כגון crosswinds. לדוגמה, בואינג 787 Dreamliner כולל מערכת דחף אוטומטית המאמת את מידת הדחף של ניתוק מחדש לפרופיל קבוע, שיפור נוחות העבודה.

מערכות חכמות משלבות גם ניתוח חיזוי.על ידי ניתוח נתוני חיישן מטוסים, המערכת יכולה לצפות את שיעור ההפחתת הנדרש ולהפיץ דחף הפוך ברגע האופטימלי.זה מועיל במיוחד בתנאים מרוצפים מזוהמים, שבו יעילות של בלמים גלגלים מידרדרת.השילוב של מערכות נגד צ'אטים עם דחיפה לאחור משפרת את הבטיחות, ומבטיח כי מחיקת נשאר בתוך מערכות עתידיות עלולות להפוך את היישר עם מערכות ניטור אוטומטית של מים או לרוץ.

חומרים ושיפורים בעיצוב

ירידה במשקל היא מטרה קבועה בתעופה.התקדמות בחומרים מורכבים, כגון פולימרים פחמן-reinforced (CFRP) ו ממטריקס קרמיקה (CMCs), אפשרו לייצר רכיבים יותר קלים לאחור שיכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות יותר של פליטה.לדוגמה, מנוע פראט &אמפ; ויטני GTF משתמשת בלהבים מורכבים, וחומרים דומים משמשים כיום בטמפרטורות הפוכה כדי להפחית את השרוולים באופן ישיר.

⁇ עמידת חום, כולל titanium aluminide ו Superalloys מבוסס ניקל, משמשים באזורי עתירי זמן גבוהים ליד פיזור exhaust. חומרים אלה להאריך את החיים רכיב ולהפחית מרווחי תחזוקה. שיפורים עיצוב להתמקד גם על אווירודינמיקה: דינמיקות נוזלי חישוביות (CD) סימולציות מאפשרות למהנדסים לייעל זוויתיות וצורות דוקטר עבור יעילות מקסימלית בעודם מופחתת כמה גרורתיים מתקדמים.

חידוש בולט נוסף הוא השימוש בסגסוגת זיכרון צורה (SMAs) עבור מנגנוני פריסה. SMAs יכול לשנות צורה בתגובה לטמפרטורה, פוטנציאל לפשט את פעולתו. בעוד לא בייצור, אבטיפוסים הוכיחו פריסה אמינה ללא הידראולים כבדים או מנועים חשמליים, צמצום משקל ומורכבות.

חידוש טכנולוגיות

פריסה הפוכה היא אחד השלבים הרעים ביותר של פעולת מטוסים, במיוחד בשדות תעופה עם קהילות רגישות רעש. רעש מהפך דחף הוא בעיקר אווירודינמיקה, שנוצר על ידי זעזועים בזרימת exhaust המופנה. חידושים אחרונים כוללים chevrons (serrated Trailing הקצוות) על cascadees, אשר לערבב חם וקור יותר, להפחית את צריכת פולינמית להפחתה של 8Breic עכשיו כדי לספוגים לאחור של חומרים מקודמתים.

כמה יצרנים גם פיתחו אסטרטגיות של פריסה הפוכה: במקום הפוך לחלוטין מיד, המערכת מתחילה לדחוף לאחור במהירות המעריצים נמוכה יותר ולהגדיל בהדרגה את.זה מפחית את רמת הרעש הראשונית, אשר לעתים קרובות מטריד ביותר מפעילי התעופה ליהנות מתלוננות רעש מופחת, וחברות התעופה נמנעים מסיכויים עבור ספנות רעש.

אינטגרציה עם מערכות נחיתה אחרות

היפוך דחף מודרני הם כבר לא מערכות מבודדות; הם עובדים בקונצרט עם טבעות אוטו-מוח, ספוילרים, ואת גלגל האף לנווט. הדור האחרון של המטוס, כגון Airbus A350 ובואינג 777X, תכונה משולבת לחלוטין מערכות של נחיתה משולבת לחלוטין. כאשר הטייס או מערכת אוטולנד יוזם דחף לאחור, המחשב בקרת הטיסה לתאם את פריסת מקלקלים ומכוניות כדי לשמור על פרופיל משחת מטרה למנוע שילוב זה או שיפור בטיחות יתר.

על A350, מערכת ההנעה לאחור ניתן להשתמש באופן סימטרי כדי לסייע בשליטה כיוון במהלך פעולות החורף.על ידי יישום רמות דחף שונות במקצת על מנועי שמאל וימין, המטוס יכול למנוע חיכוך סימטרי, צמצום עומס עבודה של הטייס. שילוב עתידי עם חיישני מהירות הגלגל ויחידות מדידה לא רצויות (IMUs) יאפשר שליטה סגורה של דחף הפוך על בסיס זיהוי דינמית.

השפעה על בטיחות תעופה

החידושים המתוארים לעיל תורמים ישירות לבטיחות הנחיתה מטוסים בכמה דרכים מדידה.השיפור המשמעותי ביותר הוא צמצום מרחק הנחיתה בתנאי רצף יבשים ומזהמים.על פי מחקרים של ארגון התעופה הבינלאומי (ICAO) והמינהל התעופה הפדרלי (FAA), היפוך מודרני יכול להפחית את מרחק הנחיתה עד 30% בהשוואה לשימוש בלמים וספוילרים לבד, במיוחד על דרכים רטובות.

במצבים חירום כגון כישלון מנוע או אובדן של בלמים, היפוך דחף לספק אמצעי מחוספסה מחדש במהלך סקירת בטיחות התעופה העולמית 2020, רשת בטיחות התעופה הדגישה כי במעל 15% של תאונות טיול בריצה במהלך הנחיתה, דחף הפוך היה underutilized או לא זמין. מראשים באמינות ואוטומציה מקטין את המספרים האלה.

תנאי מזג אוויר מורכבים - גשם כבד, שלג, מזחלות, קרח - חיכוך ולהגדיל את מרחקי עצירה. דחפורים מודרניים עם יעילות אווירודינמית גבוהה לשמור על פחת יעיל אפילו כאשר לרוץ טיפות coefficienting מתחת 0.3. השימוש בדיווחים מצב מסונתזזת (כגון אלגוריתם Airbus BRAKSAFE) מאפשר למטוס להתחיל לוח זמנים לאחור מבוסס על חיכוך אמיתי מועבר נתונים מראש זה הוא החלטות ידני.

בנוסף, חידושים בחומרים הובילו לאמינות גבוהה יותר ולשיעורי כישלונות נמוכים יותר.חומרי Composite מתנגדים לשחיתות ולעייפות יותר מאשר מתכות, הפחתת הסיכוי לפרוסת טיסה או כישלון לפרוס.על פי דו"ח של 2023 של סוכנות בטיחות התעופה האירופית (EASA), שיעור התקלות לאחור של מיליון מחזורי טיסה צנח מ-1.2 עד 0.4 ב-2023.

אפשרויות לעתיד

העשור הבא מבטיח פריצות דרך נוספות בטכנולוגיה הפוכה, המונעת על ידי בינה מלאכותית, חשמל, ועלייה של ניידות אווירית עירונית (UAM) ומטוסים היברידיים חשמליים. חוקרים באוניברסיטת Purdue ואוניברסיטת קיימברידג ' מפתחים אלגוריתמים למידת מכונה שיכולים לנבא חיכוך בזמן אמת באמצעות נתוני חיישן, ומאפשרים פריסה לאחור כדי להיות מותאם לפני מגע מערכות כאלה יכול להפחית את יכולת הנחיתה על ידי 15-20%.

אוטומציה מלאה של גלגל הנחיתה היא עוד גבול.המטוסים העתידיים עשויים להיות מערכות ייצור אוטונומיות שמנהלות דחף הפוך, בלמים, והובלת ללא התערבות של טייס.תוכנית האקולוגית של בואינג ניסתה מערכות הפעלה אוטומטיות באמצעות LiDAR ומצלמות דרכים כדי להתאים את דחף הפוך בהתבסס על תנאי משטח גלויים.זה יכול להיות סטנדרטי על מטוסים צרי גוף הבא.

עבור כלי טיס היברידיים חשמליים וכל חשמליים, היפוך דחף יצטרך להתאים. אלקטרוניקה ducted אוהדים (EDFs) בשימוש eVTOL ומטוסים אזוריים יכול להיות דחף על ידי ניתוק כיוון המנוע, חיסול הצורך במערכות מכניות.זה מספק דחף מיידי, שקט לאחור לאחור לאחור. חברות כמו ליליום ו- Joby תעופה הם שילוב מניעים משתנים שיכולים לספק הפוך ללא משקל מוסף, עדיין לפתח דרישות חדשות.

לבסוף, תקנות סביבתיות דוחפות להיפוצים שקטים ויעילים יותר.הועדה הבינלאומית של ארגון התעופה התעופה (ICAO) להגנת הסביבה האווירית (CAEP) הציעה מגבלות רעש מחמירות יותר עבור שלבים בגישה ונחיתות. יצרנים מגיבים עם עיצובים "הסתתניים" המשתמשים בביטול רעש פעיל וטכניקות בקרה.שילוב של מערכות חכמות, חומרים מתקדמים, סביבתיים ונהגים יבטיחו כי המשך חיוני עבור הדורות הבאים של בטיחות חיונית.

(ב) ראו את ה- FAA'sFLT:0Advisory Circular on Thrust Reverser SystemserphFLT:1, דוח נאס"א על FLT:2advanced לאחור מושגים לאחורr Concepter 3:FLT 3, ואת המאמר הטכני של בואינג על שיפור ביצועים מקודמים:5 בנוסף, LT6EAREFREER, מספק דרישות אימפולסים למפורטות עבור למערכות הפעלה מחדש.