Domanda:
Un aereo è mai stato progettato in modo tale da poter scendere in sicurezza senza alcun input di controllo?
OneChillDude
2014-09-30 01:32:42 UTC
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È mai esistito un velivolo di qualsiasi tipo in grado di planare in sicurezza senza alcun input di controllo basato semplicemente sul modo in cui è stato progettato il telaio del velivolo?

Stavo cercando di pensare ai requisiti per la costruzione di un aereo accessibile alle masse e la prima cosa a cui ho pensato è stata l'atterraggio sicuro in caso di avaria del motore o di altri guasti meccanici catastrofici.

Mi sembra che sarebbe possibile utilizzare materiali compositi moderni per creare un tipo di aereo la cui configurazione di volo predefinita è una discesa sicura e lenta. ESCLUSO il paracadute equipaggiato come il Cirrus, è stato progettato / pilotato uno di questi mezzi?

Scendere in sicurezza è facile, è * atterrare * in sicurezza questa è la vera sfida :-) Nessuna quantità di aerodinamica ti aiuterà se scivoli dritto contro un muro di mattoni.
Il comportamento dell'aereo dipenderà anche dal centro di gravità, che può variare a seconda del carico utile.
Un aeroplano di carta ben progettato mostra queste caratteristiche.
@abelenky: Un aeroplano di carta ben progettato mostra un numero di Reynolds superiore a qualsiasi aereo con equipaggio esistente.
Potresti anche voler esaminare [AutoLanding AutoPilot] (http://en.wikipedia.org/wiki/Autoland). Se si desidera progettare un sistema che sia * "a prova di errore" *, direi che un enorme componente sarebbe un sistema controllato / assistito da computer.
Ho sentito (ma non ho mai visto confermato) che l'Antonov An-2 era in grado di essere regolato completamente a poppa in caso di guasto al motore e che sarebbe disceso con una velocità di avanzamento minima - e una velocità verticale che si avvicina a quella di un paracadutista.
Non preoccuparti, @MatthewPeters, presto svilupperanno uno stupido migliore ...
@FreeMan haha! Infatti. Questo mi ricorda una citazione che ho visto una volta che diceva: "La programmazione è una gara tra i programmatori per produrre sistemi più grandi, migliori, più a prova di idioti e l'universo per produrre idioti più grandi e migliori. Finora, l'universo sta vincendo". Penso che questo potrebbe essere generalizzato altrettanto bene a tutta l'ingegneria.
Ogni aeroplano di carta e paracadute.
Sei risposte:
#1
+27
voretaq7
2014-09-30 02:45:52 UTC
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In generale, la maggior parte (se non tutti) gli aerei GA leggeri possono "planare in sicurezza senza input di controllo": gli aeromobili sono generalmente progettati per avere una stabilità dinamica positiva, in modo tale da tornare a un equilibrio stabile condizione (es. "volo livellato in crociera") a fronte di sconvolgimenti più modesti. Una volta configurati per il volo da crociera, possono mantenerlo con poco input da parte del pilota (e se dotati anche di un autopilota di base "little input" può spesso essere ridotto a "no input" per lunghi periodi di tempo).
Che sia o meno il motore sta producendo potenza è in gran parte irrilevante qui, tranne per il fatto che se il motore non sta producendo potenza finirai alla fine scenderai.

La stabilità positiva da sola non renderà l'aviazione "accessibile alle masse", tuttavia, né gli autopiloti: come per la guida di un'auto o di una motocicletta, ci sono alcune abilità "decisionali aeronautiche" che un pilota deve possedere per volare in sicurezza (e atterrare) un aereo quando tutto va per il verso giusto. Se si introducono problemi (come guasti al motore o allo strumento), la necessità di un vero pilota dal vivo diventa ancora più critica: la tecnologia non può ancora sostituire le capacità decisionali critiche di una mente umana addestrata.


In particolare per quanto riguarda la tua domanda su una modalità di volo predefinita di una discesa controllata, anche un semplice pilota automatico può già fare ciò che descrivi: gli aerei continueranno a volare sull'ultima rotta o rotta comandata dall'autopilota finché non esauriscono il carburante, a quel punto inizieranno a scendere (mentre tentano ancora di pilotare il profilo programmato).
Quello che non possono fare è selezionare un luogo di atterraggio adatto, aggiornare il loro profilo di volo e volare da soli verso un atterraggio sicuro. Perché ciò avvenga senza l'intervento umano è necessaria un'enorme quantità di fortuna.

In un esempio particolarmente famoso di questo tipo di fortuna un Piper Comanche "atterrò" da solo in un campo dopo aver esaurito il carburante, il pilota in quel momento era privo di sensi a causa dell'avvelenamento da monossido di carbonio. Il pilota è sopravvissuto e in effetti si è letteralmente allontanato dalla scena dell'incidente e l'aereo in questione è, per quanto posso determinare, ancora in volo.

Ricordo vagamente che c'era un aereo che è atterrato intatto in un campo di mais dopo che il pilota è stato espulso o è stato espulso. Devo provare a trovarlo.
http://en.wikipedia.org/wiki/Cornfield_Bomber * Il "Cornfield Bomber" era un Convair F-106 Delta Dart, operato dal 71 ° Fighter-Interceptor Squadron della United States Air Force, che ha effettuato un atterraggio senza pilota in un campo del contadino nel Montana, che ha subito solo lievi danni, dopo che il pilota era stato espulso dall'aereo. L'aereo, recuperato e riparato, è stato rimesso in servizio ed è attualmente esposto al National Museum of the United States Air Force. *
"la tecnologia non può ancora sostituire le capacità decisionali critiche di una mente umana addestrata". Quindi ... nessun aereo volante di Google nel prossimo futuro?
@Michael: Direi che gli aerei che volano da soli sono molto nel prossimo futuro. Forse leggermente più probabile sono gli elicotteri che volano da soli, poiché gli elicotteri sono più manovrabili ma più difficili da pilotare in sicurezza.
Poi c'era quel jet che ha volato (noleggiato da un giocatore di golf, IIRC) senza nessuno cosciente (o vivo, di nuovo IIRC) fino a quando non ha finito il carburante.
Il giocatore di golf era [Payne Stewart] (http://en.wikipedia.org/wiki/Payne_Stewart#Death). L'aereo stava funzionando con il pilota automatico quando, a quanto pare, c'è stata una perdita di pressione in cabina e tutti a bordo sono morti. L'aereo ha continuato finché non ha finito il carburante e si è schiantato.
@Michael Ora abbiamo aerei che volano da soli (e persino che atterrano): la domanda è cosa succede quando qualcosa va storto (ad esempio il motore smette di girare)? Volare dal punto A al punto B e atterrare su una pista perfettamente libera è piuttosto complicato, ma trovare un punto abbastanza grande da mettere il tuo aereo quando non hai spinta e tutto ciò che puoi fare è scendere è sostanzialmente più difficile :)
@Michael: Le auto hanno il lusso di poter sempre schiacciare i freni se qualcosa non funziona. Gli aerei non possono.
@JanHudec D'altra parte, gli aerei hanno il lusso di non avere (di solito) altri veicoli, cervi, persone, ecc. Che saltano improvvisamente davanti a loro o cambiano velocità in modo imprevedibile vicino a loro. Onestamente, in molti modi, direi che le auto a guida autonoma sono in realtà una sfida più grande degli aeroplani a guida autonoma (che è probabilmente il motivo per cui gli aeroplani che potrebbero essere programmati per volare da soli verso la loro destinazione esistevano decenni prima delle auto che potevano essere programmati per guidare in modo sicuro fino alla loro destinazione ... e questi ultimi sono ancora solitamente limitati a velocità molto basse.
Nessun cervo, ma oche. E meno ciclisti per guidare in sicurezza.
@reirab - L'hai appuntato. Il problema più grande nelle auto a guida autonoma è la densità relativa degli ostacoli a terra rispetto a quelli in aria, e quindi il tempo di reazione minimo richiesto per evitare le collisioni. Gli aeromobili hanno distanze minime superiori a un miglio; le auto possono essere a pochi centimetri l'una dall'altra anche in velocità.
@KeithS Sì, è sempre divertente guidare attraverso una zona di costruzione con corsie strette a 70 mph mentre è separato lateralmente da un semirimorchio di meno di un piede ... e con una separazione leggermente più piccola da una barriera di cemento sull'altro lato.
#2
+13
rducom
2014-09-30 18:47:46 UTC
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Non proprio un aereo, ma gli Autogyro sono davvero sicuri anche quando il motore si ferma. http://en.wikipedia.org/wiki/Autogyro

Per averne provato uno, quando il motore si ferma, scende lentamente (forse 1 m / s max), e devi solo fare piccole correzioni prima di atterrare, per convertire la velocità verticale in velocità orizzontale. È davvero come una "moto d'aria"

Benvenuti in Aviation: SE! Ri "Non proprio un aereo": L'OP ha utilizzato _aircraft_ più volte, non _airplanes_. Penso che tu abbia inchiodato un ottimo esempio nella tua risposta.
L'autogiro è un ottimo esempio di un design "intrinsecamente sicuro": scenderà dolcemente (anche senza un pilota automatico) nella maggior parte delle circostanze. Tuttavia, vorresti comunque che un pilota si assicurasse che atterri in un punto conveniente: finire in mezzo a un lago non sarebbe bello se nelle vicinanze ci fosse un parcheggio comodamente vuoto ...
Infatti, durante un primo test di un autogiro Pitcairn (come lo scrivevano), una delle pale del rotore si è allentata e ha lasciato l'aereo. I piloti collaudatori, sentendo la forte vibrazione e presumendo che il velivolo stesse per disintegrarsi, si salvarono. Tuttavia, ha volato in tondo per diversi minuti e poi è atterrato nel campo di grano su cui stavano volando con solo lievi danni al carrello di atterraggio.
Vero per i classici autogiro di caricamento del disco molto basso. Un giroscopio odierno, in autorotazione verticale, colpirà il suolo a circa 1500 fps. Sopravvivibile, ma a malapena, e piuttosto un incidente ...
#3
+7
Meower68
2015-07-22 23:18:15 UTC
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Potresti voler guardare l ' Antonov An-2. Le lamelle del bordo d'attacco sono caricate a molla. Se la tua velocità scende al di sotto di circa 40 mph, si schierano. Con loro dispiegati e potenza minima / nulla, la tua velocità scende a circa 25 mph e il tuo "tasso di caduta" è così basso che l'aereo può eseguire una discesa e un atterraggio controllati senza danneggiare il carrello (a seconda della superficie su cui atterri, naturalmente) . L'aereo non ha una "velocità di stallo" definita, il che significa che puoi svenire, tirare i comandi completamente a poppa, rimanere senza carburante e fare una discesa relativamente incontrollata, ma potresti effettivamente sopravvivere.

essere il più vicino a ciò che stai chiedendo.

#4
+2
Dave
2015-06-12 23:16:09 UTC
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Per alcuni aspetti stai introducendo alcune domande qui

Stavo cercando di pensare ai requisiti per la costruzione di un aereo che fosse accessibile alle masse

Portare l'aviazione alle masse è solo in parte correlato al velivolo stesso. Per quel che vale, la Piper Cherokee 140 può essere acquistata a meno della maggior parte delle auto nuove e ha quella che è stata chiamata "maneggevolezza" molto beniginata, qualcuno potrebbe persino dire di essere sicura. L'aereo, come la maggior parte degli aerei GA, scivola molto facilmente e fare pratica con i motori è routine per ottenere la licenza. Il che porta in primo piano il punto più importante. Le attuali normative statunitensi stabilite al quarto posto dalla FAA rendono molto più difficile pilotare un aereo (sebbene il pilota sportivo abbia aiutato questo) che guidare un'auto. Ad essere onesti, non ci vuole molto per guidare legalmente un'auto qui negli Stati Uniti. Imparare a pilotare un aereo è un compito notevolmente più grande, richiede un investimento (ovunque da 7K-15K a seconda dei costi della scuola di volo locale) e più tempo che imparare a guidare un'auto. Questo è davvero ciò che impedisce alle masse di volare.

Per quel che vale, i nuovi aerei non sono economici non solo perché sono costosi da costruire, ma perché i certificati di tipo FAA non sono facili da acquistare.

e la prima cosa a cui ho pensato è stata l'atterraggio sicuro in caso di guasto al motore

Il guasto al motore è, (supponendo che non sia coinvolto un incendio) situazione recuperabile fintanto che c'è un campo aperto o anche una strada panoramica per posare l'imbarcazione. Gli aerei piccoli (e la maggior parte degli aerei per quella materia) planano abbastanza bene e possono essere manovrati in planata con facilità.

o altri guasti meccanici catastrofici.

Il problema con questo è che la maggior parte delle caratteristiche di manovrabilità pulita dei piccoli aerei GA si basa sul fatto che l'aereo è come dovrebbe essere. Ci sono un milione e una cosa che possono rompersi ma potrebbero causare una situazione che altererà la manovrabilità o le caratteristiche di volo di un aereo come apertura asimmetrica dei flap o cavi di controllo spezzati / comandi di volo disabilitati o anche guasti critici del telaio aereo come l'incidente del 2008 che ha coinvolto un Pilatus PC-6.

potrebbe planare in sicurezza senza alcun input di controllo basandosi semplicemente sul modo in cui è stato progettato il telaio del velivolo

Come è stato detto la maggior parte degli aerei GA (almeno i trainer più lenti) sono costretti a tornare in una certa misura a un atteggiamento sicuro. Va notato che questo spesso richiede una sorta di altitudine minima e molti incidenti si verificano a bassa quota quando l'aereo semplicemente non ha il tempo di riprendersi. Alcuni di questi possono anche essere influenzati da cose come il trim che se impostato ai suoi limiti ha un effetto sulla manovrabilità degli aerei.

#5
+1
quiet flyer
2020-03-26 05:28:16 UTC
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È mai esistito un velivolo di qualsiasi tipo in grado di planare in sicurezza senza alcun comando di controllo semplicemente in base al modo in cui è stato progettato il telaio del velivolo?

Assolutamente. Mentre molti velivoli hanno una stabilità in rollio inadeguata per scendere veramente in sicurezza senza alcun input da parte del pilota, specialmente se è presente un po 'di turbolenza, alcuni velivoli hanno una quantità sufficiente di stabilità di rollio e di beccheggio. Un esempio potrebbe essere un deltaplano in stile Rogallo con ampio sweep ai bordi d'attacco. Posizionare il punto di connessione tra il corpo del pilota e la struttura dell'aereo ben al di sotto del baricentro dell'aereo aiuta ad abbassare l'effettivo baricentro del sistema pilota-aliante che aumenta ulteriormente la stabilità del beccheggio e del rollio tramite l '"effetto pendolo", tuttavia i deltaplani hanno è stato anche visto volare in modo notevolmente stabile quando lanciato accidentalmente da una collina senza pilota attaccato.

Gli aerei a motore tipo deltaplano ("trike") possono essere, e sono stati, costruiti sugli stessi principi. Questo modello radiocomandato in miniatura di un "trike" ad ala Rogallo è estremamente stabile e facilmente in grado di scendere per un periodo prolungato, anche in aria turbolenta, senza input del pilota. Si noti che in questo caso l'unità "trike" con motore e batterie è fissata rigidamente in posizione (la posizione cambia solo quando i servi si muovono), quindi l '"effetto pendolo" è ulteriormente migliorato: il baricentro dell'aereo è molto al di sotto l'ala.

(L '"effetto pendolo" si basa sul fatto che il vettore di resistenza aerodinamica e il vettore di forza laterale aerodinamica generato da una scivolata, tendono entrambi ad esercitare coppie stabilizzanti quando agiscono al di sopra del baricentro dell'aereo o del sistema pilota-aereo . L '"effetto pendolo" è stato anche causato dall' "effetto chiglia", sebbene ciò sia in qualche modo fuorviante poiché l'azione stabilizzante del galleggiamento su una barca con chiglia ponderata è indipendente dallo scivolamento laterale. Ad alcune persone non piace nemmeno il termine "effetto pendolo" perché implica che il centro aerodinamico dell'aereo agisce come una sorta di punto di perno fisso, attorno al quale il vettore del peso o il vettore del carico G esercita una coppia - questa non è davvero una rappresentazione accurata di ciò che sta accadendo. )

Si noti che quando un pilota è appeso a una singola cinghia flessibile e non esercita alcuna forza con i muscoli delle braccia, il suo peso corporeo si comporta come se si trovasse nel punto in cui la cinghia si collega all'aereo. Alcuni dei primi deltaplani avevano questo punto di connessione ben al di sotto del "tubo della chiglia" per migliorare la stabilità di beccheggio e rollio; questa pratica è stata ora interrotta perché la risultante corta "cinghia di sospensione" aumenta la forza muscolare che un pilota deve esercitare per spostare il suo peso di una data distanza di lato. D'altra parte, nei parapendio il pilota è appeso a più linee di sospensione che agiscono essenzialmente come montanti rigidi a causa della geometria triangolare coinvolta; in questo caso il peso corporeo del pilota non agisce più come se fosse situato nel punto in cui le linee si collegano all'ala, ma piuttosto nella sua posizione effettiva - il che pone il baricentro dell'intero sistema molto al di sotto dell'ala e crea un potente "effetto pendolo" che porta ad una forte stabilità al rollio, nonostante la geometria anedra dell'ala reale.

I piloti di parapendio hanno spesso volato tra le nuvole utilizzando solo una strumentazione minima, come una bussola magnetica. Chiaramente questo è possibile solo in un aereo con una forte stabilità intrinseca di beccheggio e rollio. Il 4 febbraio 2007 il pilota di parapendio Ewa Wisnerska, che volava senza ossigeno, è stato involontariamente portato in un temporale ed è sopravvissuto a una salita accidentale durante un temporale a 32.000 piedi sul livello del mare, seguita da una discesa di ritorno a terra. È rimasta incosciente per più di un'ora, con il corpo avvolto nel ghiaccio. Quando ha ripreso conoscenza, il suo aereo era in una discesa stabile.

Naturalmente, esiste un'intera disciplina del volo in modellini di aeroplani chiamata "volo libero". Questi modelli si sollevano e poi tornano sulla terra, di solito atterrando in sicurezza, senza alcun input di controllo di alcun tipo. È istruttivo esaminare la loro configurazione. Quasi invariabilmente hanno pinne diedri e verticali piuttosto piccole, e di solito hanno una configurazione ad ala alta.

Domande e risposte ASE correlate:

(Q) Cos'è la chiglia Effetto?

(D) L '"effetto pendolo" si applica ai deltaplani o a qualsiasi aereo?

(A) Sì "effetto pendolo" si applica a deltaplani o qualsiasi aereo?

(D) Perché gli aerei ad ala alta sono più stabili?

( D) In che modo l '"effetto pendolo" influisce sui biplani??

(D) L'effetto diedro si verifica durante il volo coordinato?

Molto coraggioso parlare di "effetto pendolo" nonostante la passione di alcune persone che reagiscono ad esso. Posso suggerire che l '"effetto diedro" funzioni meglio, dato che anche un deltaplano anedrico avrà il suo centro di resistenza ** sopra ** il CG, e anche sweep, risultando in un "effetto diedro" netto. +1 risposta altrimenti.
Diversi effetti mitici sono stati attribuiti al povero pendolo. Almeno questa risposta lo nomina dopo un effetto valido.
@RobertDiGiovanni - considera specificamente la custodia del parapendio. Preferisco evitare l '"effetto diedro" perché in un flusso laterale l'ala sopravento ha un angolo di incidenza inferiore rispetto all'ala sottovento, a causa della forma anedra dell'ala vera e propria, così come con alcuni deltaplani con anedra visibile . Preferisco mantenere l'effetto della forza laterale (e della forza di trascinamento) che agisce al di sopra del baricentro come una cosa separata, che potrebbe legittimamente dire di contribuire a un effetto combinato più ampio chiamato qualcosa come "diedro efficace".
@RobertDiGiovanni - quindi, in breve, immagino che preferirei dire che "diedro effettivo" include gli effetti di varie cose come il diedro effettivo (una geometria che induce una differenza nell'angolo di attacco durante le ali o altre coppie di superfici abbinate durante un scivolamento laterale), e sweep, e "effetto pendolo" o "effetto chiglia" (cioè l'effetto della forza laterale e della forza di trascinamento che agiscono sopra il baricentro). Penso che ne abbiamo già parlato prima; È meglio che mi fermi ora o i commenti verranno spostati.
Volantino @quiet hai ragione nel distinguere la coppia di trascinamento diedro / anedro e forza laterale quindi ... +1 per il tuo lavoro.
Modifica futura: il paragrafo che inizia con la parola "Nota" ha una parola in più "it" nella seconda frase.
Modifica futura - paragrafo tra parentesi - "causato" dovrebbe essere "chiamato".
#6
+1
Guy Inchbald
2020-03-27 19:59:53 UTC
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Gli aerei per i piloti inesperti hanno una lunga storia. A condizione che l'aereo sia sostanzialmente stabile, ci sono diverse condizioni per un atterraggio sicuro con bastone morto:

  • Il carico alare deve essere basso. Ciò manterrà la velocità di discesa a un livello sicuro, quindi il pilota non ha bisogno di divampare e rallentare la discesa per l'atterraggio.

  • L'efficienza aerodinamica non deve essere troppo alta, in modo che l'aereo non "fluttui" in effetto suolo per una lunga distanza.

  • Per un vero hands-off, devi evitare l'oscillazione fugoide. Volato in queste condizioni, molti aerei inizieranno lentamente ad annuire lentamente su e giù, le oscillazioni alla fine cresceranno a livelli disastrosi.

Il primo ad uscire dal blocco è stato l'ala senza coda biplano sviluppato dal pioniere britannico JW Dunne. Era anche in grado di riprendersi automaticamente da uno stallo, supponendo che tu potessi in qualche modo farlo entrare in uno. Nel 1910 divenne il primo aereo stabile certificato al mondo, un evento testimoniato nientemeno che da uno stupito Orville Wright. Il Burgess-Dunne fu costruito su licenza negli Stati Uniti e di tanto in tanto altri americani come Smith e Waterman vi basarono i loro "aeroplani di sicurezza". La sua principale rovina è che, essendo senza coda, ha una piccola gamma CG, che richiede una certa esperienza per conviverci.

Ci sono molti tipi più convenzionali in giro. Forse il grande classico "da uomo qualunque" era il biplano de Havilland Moth dell'età dell'oro.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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