Se mai ne hai la possibilità, prova a partire con il verricello in una vela. È, a dir poco, un'esperienza interessante. Non credo che sarebbe accettato dal grande pubblico.

Quindi, questo è un motivo in più, spaventerebbe i passeggeri paganti.

Non dimostrerò che non è possibile, ma sarei sorpreso che lo sia. Svilupperò i motivi e fornirò il framework fisico che puoi utilizzare per calcolare una soluzione per avere, con un po 'di sforzo, una risposta finale.

Il caso dell'aliante non può essere ridimensionato a un aereo di linea

Funziona con un aliante per due motivi:

• L'altezza da raggiungere prima che l'aliante sia in grado di guadagnare quota di per sé è limitato: 200 m circa. Da confrontare con i 10 km volati dagli aerei di linea (dato che si vuole raggiungere l'altitudine di crociera senza i motori).

• Un aliante ha un lift-to-drag rapporto di 30, 60 per i migliori alianti, un B747 ha un rapporto L / D di 17.

Queste due differenze hanno enormi conseguenze interconnesse:

• Quando sollevi un cavo, il segmento superiore di questo cavo deve essere in grado di resistere a tutto il peso del cavo, più la resistenza creata, più la forza che il cavo deve trasmettere in ordine per far avanzare l'aereo. Ogni newton o kg aggiunto al cavo aumenta la sezione richiesta, da qui il peso, da qui la sezione, ecc.

• Se il rapporto L / D è inferiore, l'aereo lo farà creare più resistenza quando creerà portanza per sollevare il cavo, quindi la forza creata dal verricello deve essere maggiore per spostare l'aereo in avanti, quindi la sezione del cavo deve essere più grande, quindi il primo problema è aggravato.

Descrizione del problema

La curva del cavo essere una catenaria, i calcoli effettivi di un ingegnere dovrebbero dimostrare che la soluzione non è possibile con il materiale che abbiamo oggi (incluso un buon candidato, Dyneema utilizzato dai rimorchiatori).

Analogia con aquilone

Coloro che sono interessati possono anche provare l'applet Java Kite Modeler della Nasa, poiché in questa configurazione l'aereo è principalmente un aquilone: ​​

^Fonte

Ulteriori problemi da risolvere :

• Come gestire un corridoio sicuro lungo qualcosa come decine di km?
• Come resettare il verricello per il prossimo lancio?
• Effetto del vento sul cavo e scosse corrispondenti sull'aereo.
• Effetto di elasticità del cavo sull'aereo.
• Come continuare le operazioni quando l'elettricità statica inizia ad accumularsi nell'aria e non si desidera trasformare il sistema in un parafulmine?

Sicuramente ci sono molti ostacoli da superare.

Molti. L'ho già detto, l'ingegneria risolve i problemi, non crearne di nuovi.

Ma tutti gli ostacoli non contano davvero. Gli alianti non usano i verricelli a causa della pista limitata, lo usano perché non hanno motori, quindi il confronto si ferma qui.

E quindi, non ci sono problemi con gli aerei commerciali (jet e turboelica) , hanno molta potenza e operano già da piste corte.

Rumore

Una città nelle immediate vicinanze di un piccolo aeroporto non sarà felice quando un cavo stupendamente pesante viene rilasciato dall'aereo lanciato e vi cade sopra. Se c'è un'area per il drop, allora sicuramente c'è un'area per una pista più lunga e un'area per un'impostazione di potenza di salita inferiore.

(Ho esitato a scrivere questa risposta perché non riuscivo a trovare fonti ufficiali, ma alla fine ho deciso di farlo; la fonte è che ho pilotato alianti, istruito e mi sono occupato della loro manutenzione per molti anni )

Una cosa non menzionata nelle altre risposte è lo stress sulla cellula. Un aliante che viene regolarmente azionato con il verricello ha una durata ridotta. Come ho detto sopra, non ho fonti concrete, ma ricordo di essere stato coinvolto nell'estensione del fine vita di un Blanik e di determinare quante ore erano concesse; il produttore considerava i lanci regolari del verricello allo stesso livello delle acrobazie aeree regolari (cioè, come qualcosa che riduceva sostanzialmente la durata della cellula).

Oltre alle altre eccellenti risposte, altri due attacchi contro il lancio di cavi nel settore dell'aviazione commerciale:

1. Necessità di controllo e alimentazione per le emergenze
2. Punto di errore aggiuntivo e perdita di pista
3. Danni alla pista

In primo luogo, un velivolo avrà sempre piena potenza al momento del lancio, indipendentemente dal fatto che venga lanciato via cavo o meno. Questo per dare il più ampio margine di sicurezza possibile in caso di problemi.

Secondo, un meccanismo di lancio del cavo aggiunge un ulteriore punto di guasto. Non solo potremmo finire per non essere in grado di decollare a causa di un problema al meccanismo di lancio del cavo, ma potrebbe impedire che quella pista venga utilizzata per il decollo o l'atterraggio a seconda del problema.

Infine, il cavo e il suo gli attacchi devono essere necessariamente pesanti poiché andranno a sbattere contro il terreno o forse una piastra progettata per assorbire tale impatto una volta rilasciata. Tuttavia, non tutte le versioni saranno ideali e se il cavo o il suo collegamento colpisce la pista, verrà compromesso, potenzialmente bloccando tutto il traffico su quella pista per molte ore.

Tutte queste cose possono essere gestite, ma lo sono fattori aggiuntivi che impedirebbero a una compagnia aerea e un aeroporto di adottare un tale sistema.

Tuttavia, c'è un ulteriore compenso positivo:

Il decollo utilizza una quantità significativa di carburante. Se il decollo può essere alimentato da una fonte di alimentazione a terra, in particolare dove l'elettricità è a buon mercato, potresti essere in grado di compensare parte del carburante e i costi associati per ogni volo, il che potrebbe comportare un risparmio significativo rispetto ai voli del settore.

Ciò ridurrebbe anche (o almeno trasferirà) le emissioni di carbonio.

In qualità di pilota di aliante che utilizza principalmente il lancio con verricello e anche di ingegnere professionista, posso vedere entrambi i lati del problema.

Puoi risolvere i problemi di lancio inviando ingegneri e denaro al problema, ma c'è un problema evidente che non sembra essere stato risolto: le rotture dei cavi.

Nonostante i cavi e i collegamenti troppo ingegnerizzati, si verificano rotture dei cavi, ne ho avuto un paio e possono essere momenti di serraggio dello sfintere, ma noi allenati per loro e sopravviviamo. Sopravviviamo loro principalmente perché stiamo volando alianti, aerei progettati specificamente per essere pilotati senza alimentazione.

Una pausa a livello basso e atterro appena oltre il verricello, questo richiederebbe una pista enormemente lunga con il verricello parzialmente sollevato, un salto di medio livello e giro e faccio un atterraggio sul campo che è facile poiché il mio aeroporto è molto ampio ma un aeroporto commerciale ha piste abbastanza strette. Una pausa di livello più alto e fare un giro veloce del campo e atterrare normalmente. Un aereo di linea non è un aliante e quindi l'atterraggio davanti è possibile ma il circuito e l'atterraggio normalmente non sarebbero possibili a causa delle caratteristiche di planata di un aereo di linea. Un atterraggio incrociato richiederebbe una pista quadrata che è estremamente costosa.

... e poi hai il problema dopo che un cavo di rilascio riuscito di diverse tonnellate di cavo è caduto a terra. In planata questo viene fatto per mezzo di un paracadute sotto tensione dal verricello. In caso di guasto del verricello al rilascio del cavo, è necessario disporre di un'area libera tutto intorno al verricello dello stesso diametro dell'altezza di rilascio nel caso in cui il cavo cada su qualcosa o qualcuno. A differenza dello scorrimento, questo cavo sarà molto molto pesante.

I cavi sono pesanti, facciamo i railguns

Essenzialmente gli alianti sono leggeri e devono essere tirati solo ad un'altezza modesta, un aereo di linea è vasto e si può solo sperare di risparmiare una frazione dell'energia di decollo. L'aereo non poteva essere ridotto a meno che non fosse decollato da quei luoghi. E il cavo per trainare un aereo di linea sarebbe incredibilmente pesante e avresti solo 3 km circa (la lunghezza della pista) da utilizzare a meno che non pensi che gli aeroporti abbiano sempre spazio oltre le piste.

Un cannone a rotaia , però, sarebbe più divertente.

Quanto velocemente possiamo andare in 3 km?

Immagina di accelerare a 1 g (la forza totale sui passeggeri è quindi di 1,4 g) per 3 km (pista dell'aeroporto internazionale ragionevole). v ^ 2 = u ^ 2 + 2as -> final v = 240 m / so 540 mph che è abbastanza vicino alla velocità di crociera. Quindi non abbiamo bisogno nemmeno di una pista di 3 km per questo, o potremmo accelerare più dolcemente.

C'è un intoppo: siamo ancora a terra. Quindi, in effetti, la cosa migliore è aiutare l'aereo a una velocità di decollo (v2) e lasciare che il resto del decollo proceda normalmente.

Se è così intelligente, perché non viene fatto?

È in fase di sviluppo. Il sistema di lancio assistito EM per la Marina degli Stati Uniti, per sostituire il lancio di catapulte dai vettori.

Ma, come spiega questa risposta, la proporzione di un aereo di linea l'energia utilizzata per decollare è una piccola frazione dell'energia totale utilizzata, quindi è probabile che tu perda qualsiasi beneficio in termini di peso aggiuntivo dall'implementazione di una cosa del genere.

Un punto abbastanza ovvio che sembra essere stato perso nelle altre risposte: quanto velocemente riesci a far girare il verricello? Un aeroporto affollato potrebbe avere aerei in partenza ogni due minuti. Per raggiungere l'altitudine di crociera, il tuo verricello deve avvolgere una notevole lunghezza di cavo. Questo poi deve cadere a terra dopo che l'aereo lo ha rilasciato, il che richiede uno o due minuti al massimo, di più se ha un paracadute. Quindi un equipaggio di terra deve afferrare l'estremità del cavo, riavvolgerlo fino all'estremità di partenza della pista (che richiede un veicolo) e fissarlo all'aereo successivo. Supponiamo che tu possa fare tutto questo in 10 minuti davvero ottimistici: ciò significa che hai ridotto la capacità massima di partenza del tuo aeroporto al 20%.

Quindi hai il costo di tutta questa infrastruttura, in più devi duplicare in modo da poter decollare in entrambe le direzioni. E questo non è nemmeno quello che potresti fare per le piste che si intersecano (o anche quelle parallele), o come i cavi potrebbero influenzare il traffico in atterraggio ...

Credo che sia una buona idea e che alla fine accadrà, ma non in qualunque momento presto. Con gli aeroplani che abbiamo ora semplicemente non ne vale la pena economicamente. Diciamo che portare carburante extra su un aereo è molto costoso. È costoso perché, se porti carburante extra per estendere la tua autonomia, devi portarlo in aria e poi trasportarlo per tutto il percorso finché non ne hai bisogno. Non è il prezzo del carburante che è costoso, è doverlo trasportare fino a quando non ne hai bisogno che è costoso. Il carburante per il decollo e l'arrampicata viene utilizzato subito, quindi non è affatto costoso. La bolletta dell'elettricità per il verricello costerebbe probabilmente quasi quanto il carburante che stai risparmiando.

Il sistema sembra però perfettamente fattibile. Se funziona su piccola scala, per jet da combattimento e alianti, allora perché non dovrebbe funzionare su scala più ampia? Credo che il traffico aereo inizierà lentamente a spostarsi verso aerei alimentati elettricamente entro i prossimi decenni. Per gli aerei elettrici, un decollo assistito da terra sarebbe molto più vantaggioso, o addirittura essenziale. Un verricello potrebbe portare l'aereo sopra le nuvole e lì può volare verso la sua destinazione con l'energia solare. Se dovesse arrivarci da solo, avrebbe bisogno di enormi pacchi batteria.