題:
為什麼短跑道不使用坡道起飛?
Jalapeno
2019-07-31 12:31:59 UTC
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假設您有一條供輕型飛機使用的跑道,但只有700米左右的跑道。用距離地面約40米並且以5%的坡度稍微面向天空的坡道結束跑道無濟於事。假設下面的跑道長700米: a RAMP

重點是將飛機放置在離地面較高且朝上的位置,因此不會“不必提高其自身的俯仰角(但仍以接近起飛的速度行駛),我認為這對於滑翔機可能很有用(也許可以用某種絞盤將其發射出來)。

對象,這種缺陷會帶來什麼缺陷?大多數跑道平坦是有原因的嗎?在任何航空母艦或其他遠程起飛地點都使用這種東西嗎?

由於救濟,一些[altiport](https://en.wikipedia.org/wiki/Altiport)擁有凸跑道。
如果飛機沒有足夠的空間加速飛行,則飛機會撞到跑道末端並立即處於失速狀態。
“只有700米左右的跑道”大約2275英尺,足夠長,足以容納許多“輕型飛機”。我的飛機的最大重量為2500磅(帶有300磅的燃料和大約600磅的旅客/行李),我曾經飛過1686英尺長的跑道,該跑道的一端有樹,另一端有柵欄(未滿載,尤其是在夏季)。現在,我飛出了2500英尺長的地帶,即使在很重的情況下也要少用很多。猜猜您需要定義“輕型飛機”的概念。我相信在美國,光的上限為12,500磅。
絕對不適合滑翔機。絞盤發射時,滑翔機僅需幾秒鐘,大部分跑道都用作佈置繩索的地方。在航空牽引上,滑翔機要在牽引飛機之前起飛,突然改變一架飛機的位置將非常危險。自行發射器沒有足夠的動力來利用斜坡,這使情況簡直是危險的。這樣一來,汽車或卡車就可以在汽車或卡車拖曳滑翔機的地方進行自動拖曳了……雖然很有趣,但卻沒有優勢。
@Jonas B除非您擁有與戰鬥機一樣的推力重量比,否則最好的選擇是等到風向正確時,滑行至坡道的頂部,然後向下運行以獲取飛行速度。機翼升起飛機,而不是俯仰。
如果飛機無法將其爬上坡道,那麼克萊德斯代爾團隊可能會派上用場。
我急著跳上飛機,但請有人寫出技術上正確的答案!!!在Stack Exchange問題下,我從未見過如此多的技術廢話!您需要AIRSPEED飛行,高度交換速度僅在具有極高W / T比率的特定情況下有用。
為了強調@Caterpillaraoz makes:在到達坡道時要減速的點。斜坡迫使您將前進速度換成垂直速度。如果您的飛行速度不夠快,那麼減速將無濟於事。
我在這裡還沒有考慮過另一點,我認為對於任何推力比小於1:1的飛機,我都會加坡
https://youtu.be/Rn9LjYy03uw?t=80邁克·帕特(Mike Patey)可能喜歡Draco的那種設計,但Draco並不是一架普通的飛機...
+1您的作品是鼓舞人心的
“如果錢不是問題”,那麼,您要問的重點是什麼?這樣做是不現實的。
如果您無法在跑道末端飛到高於斜坡,那就太晚了-您將無法做到。除非您基本上可以飛起來就可以。
[失速(流體動力學)](https://zh.wikipedia.org/wiki/失速_(流體動力學))
沒有這種限制,飛機到達跑道盡頭時就必須準備飛行。在這種情況下,飛機必須在撞上斜坡後就準備好飛行,因為飛機隨後將要爬上斜坡,因此開始將前進速度與垂直速度進行交易。另一方面,以另一種方式使用此方法,這樣一來,您可以在開始時獲得一些額外的前進速度,使其下坡。
九 答案:
Therac
2019-07-31 23:35:01 UTC
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V1。

還有其他一些正當理由,例如費用,雙向跑道使用等。這些仍然不能完全取消斜坡的資格,僅將它們限制在非常特殊的情況下即可。但是,取消資格的一個因素是,滑雪跳樓起飛消除了起飛過程中依賴於安全客機的必要要素。

在一定的空速(稱為V1)下,在足夠大的平坦跑道上的飛機可以決定中止。使用所有可用的手段,主要是剎車,飛機可以停止起飛運行,並在跑道盡頭停止。跳台滑雪起跳時,您將無法獲得奢侈-緩緩駛下坡道,跌落盡頭,先將鼻子伸入地面。

這與航母起飛無關。每次在航空母艦上起飛或降落都是一個近距離呼叫。沒有多餘的跑道可以考慮。如果出了問題,飛行員必須在拉入水中之前拉出彈出手柄。在這種情況下,坡道增加了安全性,使彈道更短了幾秒鐘。

因此,滑雪跳台用於沒有昂貴和復雜彈射器的運輸車上。他們在那裡非常有效;只有3米高的坡道可以將戰鬥機的起飛滾降一半。但這是以完全承諾,付出或死亡的代價(無論如何,承運人就是這種情況)。

由於客機上沒有彈出手柄,因此每次起飛都必須安全。這意味著,如果您在跑道上遇到問題(例如,發動機未旋轉至起飛推力),則可以中止起飛。

唯一可以通過跳台滑雪獲得足夠安全的V1的方法是在跑道上設置一條正常長度的跑道,然後再走一段正常長度的跑道,這樣就消除了安裝坡道的全部麻煩。除非中止起飛,否則您將永遠無法達到它。

這個。總而言之,如果您尚未達到在跑道盡頭時安全維持飛行的條件,則無論如何,您想要的*最後*東西還是要放到空中。
^如果我已經到達跑道盡頭並且沒有空降並且仍在起飛跑道上,那我就死定了。
我想您可以在跳躍之後建立一個跳動,但會打敗“短跑道”的目的。
想像一下,如果您由於例如電梯卡住或起飛時斷開而陷入旋轉拒絕的情況,這種配置會發生什麼...
我熱烈同意塞拉克(Therac)的特別清晰(準確的IMO)解釋。我將添加the式戰鬥機的示例,這是真正有效且有用的STOL的罕見示例(大多數其他模塊的成本太高,太慢或太輕)。它最常用於承運人或地面上的坡道效果特別好。
@Jimmy-一個好點,除了平坦跑道的末端可以配備超限網以提高生存能力。
簡單來說:如果您沒有飛行所需的速度,則無需從坡道“跳”起來。沒有最低速度,沒有足夠的機翼升力,沒有飛行。
跳台滑雪結束後不會發生飛行。它正在下降,具有風格。
Federico
2019-07-31 12:46:11 UTC
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因為那樣一來,您只能沿一個方向降落。

如果風正好沿著跑道吹來,那麼起飛和降落的飛機只有順風怎麼辦?

您會因為在跑道上有這麼大的障礙而浪費了寶貴的跑道。

此外,向上坡道可能不是必需的。例如,查看 Lukla(或者,正如ManuH在評論中提到的,更普遍地是 altiports)。在這裡,山脈迫使跑道只能在一個方向上使用,並且它是傾斜的,因此出發的飛機將下坡滾動,由於重力的作用而加速,到達的飛機將不得不上坡,減速更多出於相同的原因,因此兩者都需要更少的跑道。

這是使用傾斜跑道的正確方法。起飛的飛機需要水平速度,而不需要垂直速度。
ymb1
2019-07-31 12:42:29 UTC
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某些航空母艦存在,稱為跳台滑雪。對於陸上跑道來說效果不佳,因為它們通常根據風而在兩端 使用。

此外,陸上飛機不會為了使用整個跑道,儘管有故障,它們還是要在起飛前起飛,並且根據規定必須在起飛前離開一定高度(取決於飛機類別)。否則,您可能會與周圍的障礙物(樹木,建築物,燈柱等)相撞。

enter image description here
來源: wikimedia.org

評論不作進一步討論;此對話已[移至聊天](https://chat.stackexchange.com/rooms/96997/discussion-on-answer-by-ymb1-why-dont-short-runways-use-ramps-for-takeoff) 。
Daniele Procida
2019-08-01 00:43:27 UTC
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這是一個明智的選擇,但不幸的是,不是一個好主意。

在跑道末端使用坡道幫助將飛機降落到空中似乎很合理,並且與我們的日常體驗相匹配正在用滑板或風箏做事:向上踢球或運動是使他們高高飛揚的必要條件。

其他答案都提到了導致此想法無法正常運行的各種原因,但在那裡是我沒見過的兩個。

能量必須來自某個地方

您的坡道將飛機提升到空中,這意味著增加了其勢能(高度) 。但是,這種能量不是免費的,它必須來自某個地方。那是速度:在您的坡道同時將飛機送入天空的同時,它會降低前進速度。

飛機機翼需要這種速度才能進入空中;如果一開始它需要的速度較小,那麼無論如何它都會在那點飛行。您的飛機可能在空中,但是它已經失去了關鍵的速度,很可能因此而掉出空中。

在飛行之前呆在地面上是一件好事 h1>

您的提案旨在幫助飛機比原先更快地升空。但是,要起飛的飛機尚未飛行的原因是它無法飛行(或者無論如何都不能安全飛行)。

您不能以“接近起飛速度”飛行;萬有引力將要求您。您必須以實際的起飛速度為準。

如果沒有幫助,它無法飛行,那麼它需要的最後一件事就是飛行。

能量必須來自某個地方,這是事實。但是可以更好或更壞地利用它。如果您嚴格限制只有X英尺的跑道(其中X剛好可以起飛),並且最後一定是死亡(懸崖,混凝土牆,大海),那麼坡道總比沒有坡道好。問題在於它仍然不夠安全。因此,實際上,您將需要Y(Y> X)英尺的跑道,而不需要一個坡道,然後就沒有理由要這樣做了,因為到達跑道的唯一方法是中止起飛或著陸超限。
能量論點並不完全合理。飛機起飛實際上並沒有節省能量:特別是在起飛時刻,高攻角會導致很多阻力損失。基本上,這是將向前的能量轉換為向上運動的能量的效率很低的轉換,而對於非常有效的斜坡(如果可以鎖定懸架阻尼器,則接近100%)。因此,斜坡將允許更多的發動機推力實際轉換為“所需的能量”,而更少的轉換為無用的空氣湍流。
即使在旋轉時,您也可能有足夠的空速來飛行,但您可能沒有足夠的空速來爬升。我對大型飛機一無所知,但我乘坐的小飛機肯定是這種情況,旋轉(按照清單)開始以大約50 km / h IAS(轉速目標為70 km / h IAS)開始一兩秒後...),但最佳爬升速度約為100 km / h IAS。借助全襟翼(比正常起飛襟翼設置更多)和輕載,我相信可以在大約50 km / h的IAS中保持向前飛行,但是您會*正確地處於失速邊緣*。
如果所有這些答案都是正確的,為什麼跳傘對航空母艦如此有用?
-1
關於,“能源必須來自某個地方。”當我看到這個問題時,我的第一個念頭是:“讓飛機在起飛開始時順著坡道向下傾斜會更好嗎?”這樣,用於將飛機提升到坡道頂部的能量可以迅速轉換為動能...
@MikeBrockington,:“為什麼跳台滑雪有用?”這是一個猜測:從平坦跑道起飛的飛行員必須通過向後拉動軛架,將飛機“旋轉”到正確的爬升姿態。我不是航空工程師,但我可以想像到該動作會導致一定的氣動阻力/動量損失。 “跳高”使飛機處於相同的姿態,而沒有任何空氣動力學的相互作用。也許那是更有效率的。
為什麼“將其放到空中,然後使其產生推力,使其停留在空中”的方法為什麼適用於例如導彈而不是飛機?
@rackandboneman如果飛機相對於周圍的空氣具有足夠的前進速度,則它將飛行。如果沒有,它將不會飛行。如果它在地面上並且沒有足夠的空速,它將留在那裡。如果它在空中,它就會掉出來。
Devil07
2019-08-01 01:10:56 UTC
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好問題。以下是一些原因和解釋。

  1. 如前所述,它只會允許一個方向的起飛,如果在兩端都放坡,則會佔用大量跑道,因為降落飛機會必須飛越進近端坡道的垂直懸崖。非常危險。

  2. 在航空母艦上設置這些坡道的目的之一是防止將飛機直接下水。航空母艦上下俯仰,尤其是在洶湧的大海中。飛機起飛時需要花費幾秒鐘的時間,因此可能無法完美地計時,以使船首(前部)指向天空。如果海浪洶湧(任何有航海經驗的人都可以證明),有時船頭指向海洋表面,即使只是幾秒鐘,如果那是飛機起飛的時間,也可以衝擊水。因此,在這種情況下,傾斜會有所幫助。更大的航空母艦更穩定,並且在水平面以上的甲板更高,可以毫無傾斜地逃脫。

  3. 航空母艦不僅僅是漂浮的跑道,而是彈射器!因此,飛機被推上斜坡並向空中發射。在跑道上放一個坡度,意味著飛機引擎必須消耗更多的動力才能爬升上坡,這可能會使其減慢更多,而增加的俯仰角則意味著其俯仰並可能減速,這是解決問題的秘訣一個攤位。 在非常短的跑道上的小型飛機需要的是速度而不是俯仰。由於我們沒有彈射器,所以坡道就像從山上起飛,這會在飛機起飛時吞噬我們的一些空速飛機爬上斜坡。如果飛機有多餘的速度,使其在完成爬升坡道時將超過失速,則它可以工作,但是在這種情況下,飛機有多餘的速度,並且可能在起飛前就已經正常起飛了。到坡道。

  4. ol>

    希望這會有所幫助。

sdenham
2019-08-01 18:24:10 UTC
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另一個考慮因素:這份包含了使用坡道的實驗結果,其中一件很清楚的事情是,對於任何給定的飛機,到坡道的準備時間為高度依賴於毛重。在常規起飛中,您可以從跑道的起點開始,並在準備就緒時旋轉,但是要準備一個坡道,您必須在距跑道幾乎正確的距離處開始,這是重量(也是風的函數)速度,並且沒有航母保證的約30 kt的基線逆風。)任何錯誤的計算或故障,都將導致墜機,尤其是@Daniele Procida 指出 ,匝道的目的是讓您在足夠快的速度飛翔之前空降飛機。

請注意,長時間開始跑步並不是一個切實可行的選擇(以及至少部分使做空的原因無效)使用坡道),除非您仔細控制在坡道上運行的速度。在研究中,起落架負載上升到了允許的最大值的90%(這也表明,坡道起飛感覺就像是硬著陸。)

不過,這可能沒有什麼意義:@jamesqf指出,這個問題專門針對輕型飛機。這項研究沒有使用任何輕型飛機,但是它確實表明斜面對於推力重量比更高的飛機更有效,這為斜面對於輕型低功率飛機幾乎沒有用的主張提供了定量證據。這似乎是很合理的:低功率的飛機必須離開坡道接近其地外飛行速度才能繼續飛行,因為a)由於功率低,它不能迅速加速和b)因為這是低速發生的,所以從斜坡上跳下來並沒有太多時間來達到飛行速度。

因此,為輕型飛機使用坡道會在多種方面帶來風險,比典型的輕型飛機飛行員所訓練的技能要求更高的技能,並且反而沒有多大益處。

jamesqf
2019-07-31 21:59:12 UTC
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一個原因是這種坡道的簡單成本。要么您必須建造一個結構(並對其進行維護),要么您必須移動大量污垢並壓實它,然后防止它在雨中被沖走。

那是說,我已經飛過在一個以上的機場上,土地的形狀決定了坡道之類的東西。 (您會想到西班牙斯普林斯普林斯機場,但還有其他地方。)您並不會獲得太多收益,因為*(除非您是個膽敢的人,否則您需要額外的跑道才能降落&可能的複飛。 >

但是,如果您恰巧正在懸掛懸掛式滑翔機,則可以將此坡道發射器推至邏輯極限,然後從優勝美地的Glacier Point發射: https://www.yosemitehg.org/

PS:在重新閱讀問題時,我發現我完全誤解了OP的想法。我假設從坡道的頂部向下發射,但是OP希望飛機爬坡道。有了這種設計,再加上真正強大的引擎,飛機就可以飛到頂部並從另一側掉下來。

無論引擎的動力如何,您都忽略了這樣一個事實,即在跑道上,飛機的迎角一直固定到旋轉為止,而在機載時,迎角卻不是固定的。為簡單起見,忽略安全裕度,飛機可以“ *”直線飛行並以高於失速速度1節的速度水平飛行,但由於AOA較小,因此它不能“以相同的低速起飛”。
我不同意。如果飛機可以直飛並以高於失速一個節的高度調平,則由於地面效應,它將能夠空降。一旦脫離地面效應,它將無法維持攀登。這個事實使人們陷入困境...
現在,優勝美地的發布看起來很有趣!爭取H4的另一個理由。
@Michael Hall:是的,我實際上已經做到了。如果您在Stead機場(里諾附近)的主要跑道東行起飛,地面會急劇下降到下方幾百英尺處的(通常是乾燥的)湖泊。在炎熱的天氣中,與150歲重的CFI一起在150歲的疲倦老輪胎上進行檢查,我的體重必須超過250磅(我並不小)。在地面效應中升空,越過虛張聲勢,不得不下潛以加快速度...
您可能要在機場建造的任何東西都要花錢,但是機場擁有各種基礎設施,而建造任何這些東西都是一項重大的土木工程項目。成本本身不是問題:您必須比較成本與收益。
@David Richerby:當然可以。根據其他答案,成本高昂(除非您的地形已經成形),零收益或負收益。
pygosceles
2019-08-01 21:55:36 UTC
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坡道可以幫助您利用高度,因此可以提高效率,只要您在起飛過程中不會錯誤地計算升力並且您的降落模式適合飛機跑道的幾何形狀,但這就會損失了很多安全。出於同樣的原因,涉及懸崖,跳躍或路堤的早期飛行實驗也不是一個好主意。儘管斜坡確實確實將您的某些向前運動轉化為高度,但高度與升力並不相同。尚未從零英尺高空飛行的機器也未準備從100英尺高空飛行;如果機器在拋棄後仍未產生足夠的升力,則升高的仰角可以轉換為潛在的致命勢能。如@ ymb1回答的那樣,使用斜道的航空母艦就是一個有趣的經濟案例。由於飛機跑道短,通常沒有一種安全的方法來阻止或操縱從航空母艦起飛失敗的飛機,因此它是成敗的。出於安全原因,較長的平坦跑道對大多數航班而言要好得多,因為在證明飛機本身足以進行飛行之前,您不必依靠飛機的升力。過早的失速或彈跳也可能會無意將坡道變成非常危險的障礙物。

Nuclear Wang
2019-08-01 00:49:40 UTC
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從純粹的物理/彈道軌跡來看,高40m且坡度為5%的坡道幾乎不會使您空降。假設您以5%的坡度以接近100 km / h的起飛速度離開坡道。如果繼續沿純彈道運動,則在離開坡道後僅4m即可達到水平飛行。如果您剛建造的跑道長了0.5%,那麼您將處於相同的位置,相同的俯仰角,以相同的速度,僅比坡道低40m的高度。這忽略了從迎角產生的升力,也忽略了爬坡所需的能量,但它說明了這一點。跑道稍長-與40m高的坡道相比,額外的4m路面更可取。

正如您在航空母艦上發現的那樣,它對於短跑道實際上“非常有效”。僅有* 3米高*的微小坡道使F-18的起飛運行時間縮短了** 50%**。 [DOD研究](https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a237265.pdf)。這是通過以更有效的方式使用動能的方式進行的-將動能分配給勢能,垂直和正向動量,而不僅僅是正向動量。 E = mv ^ 2/2,因此前向動量比有效動量更昂貴。
@Therac好的一點,坡道更實用,傾斜角度更大,跑道更短。這項研究測試了9度的發射角,這將使OP的2度角的水平彈道距離增加三倍,對於只有30m長的跑道,它確實成為跑道距離的重要部分!
-1
@Luaan您認為坡道對於高推力/重量飛機更有效是正確的-一些數字可以在這裡找到:https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a237265.pdf
除了非常小的飛機外,100 km / h的起飛速度幾乎沒有。一架典型的商用飛機將以2.5倍甚至更高的速度起飛。彈道的意義何在?如果彈道學甚至接近於相關模型,那麼飛機首先將無法爬上坡道。
@DavidRicherby 100km / h是一個合理的數字,因為問題專門針對輕型飛機。沒錯,彈道計算已關閉,這主要是因為有效重量不是毛重,而是毛重和舉升之差。我還沒有做完數學運算,但是我想對於低功率飛機來說,推力是次要因素,主要是通過阻力來抵消的。
@sdenham感謝您對飛機類型的修正-我在問題中沒有提到這一點。


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