Может ли пустой 747-400 с минимальным запасом топлива взлететь на двух двигателях?

Это фантастический вопрос. Боингам 747 разрешено взлетать с 3 двигателями для обслуживания переправ (я сделал пару), но взлет с 2 двигателями не является практическим или юридическим соображением. Тем не менее, я интуитивно чувствую, что это можно было бы сделать в оптимальных условиях, но мне интересно, что здесь скажут более технически ориентированные люди.

Самолет для этого мысленного эксперимента — 747-400ERF, грузовой самолет с базовой эксплуатационной массой 351 088 фунтов и максимальной взлетной массой 910 000 фунтов. Допустим, мы хотим взлететь и совершить 15-минутную поездку по сельской местности вокруг озера Мозес, штат Вашингтон, с его взлетно-посадочной полосой длиной 13 500 метров и высотой 1189 футов в безветренный день STP. Это плоская земля, нет никаких препятствий на пути отправления или прибытия.

Мы хотим приземлиться с не менее чем 15 000 фунтов топлива, а взлет и полет потребуют около 20 000 фунтов. Таким образом, наш взлетный вес составит около 386 000 фунтов, что составляет примерно 42% от максимального взлетного веса.

У нас половина двигателей не работает, но наш вес значительно меньше половины максимального взлетного веса. Для простоты предположим, что работают двигатели 2 и 3 (самые внутренние двигатели с каждой стороны).

Итак, что вы скажете?

Классный мысленный эксперимент! Я предполагаю, что вам не нужно удовлетворять обычные требования к производительности «V1 cut»? (Конечно, может быть, если бы у вас было два таких монстра GE-90-115b...)

Ответы (2)

Хм... Я думаю, это сводится к тому, сколько сопротивления вызвано индуцированным сопротивлением, а сколько сопротивлением формы. Индуктивное сопротивление, очевидно, будет намного меньше, но сопротивление формы будет не намного меньше, чем при полете с той же воздушной скоростью при максимальной взлетной массе.

Однако, учитывая требование, что он должен быть способен продолжать взлет и набор высоты при MTOW на 3 двигателях, я был бы очень удивлен, если бы он не был способен делать это при 42% MTOW на 2 двигателях.

Самый убедительный аргумент в пользу «да», который я могу придумать навскидку, вот этот . GE летала на Боинге 747 с одним двигателем. Конечно, этот двигатель оказался GE90-115b ., самый мощный в мире коммерческий реактивный двигатель, который используется на 777-300ER. Тем не менее, GE90-115b рассчитан на «всего» 115 300 фунтов тяги, в то время как пара PW 4062 на 747-400ERF будет производить в общей сложности 126 600 фунтов. Самолет GE представляет собой модифицированный 747-100. Поскольку в Википедии указано, что его рабочий пустой вес составляет 358 000 фунтов, и мы надеемся, что вдобавок к этому он перевозил топливо, его вес, вероятно, не сильно отличался от 386 000 фунтов в вашем сценарии. Кроме того, в случае с GE часть подъемной силы пришлось бы использовать для противодействия моменту рыскания, создаваемому полетом только с двигателем №2, создающим тягу.

В свете этого я бы сказал, что почти наверняка ответ да, это возможно . Целесообразно, конечно, совсем другое дело.

Испытательный стенд GE 747-100 с GE90-115bИспытательный стенд GE 747-100 с двигателем GE90-115b, установленным вместо двигателя №2. Источник: Википедия

Это феноменальная картина, показывающая, насколько огромными стали двигатели за последние 40-50 лет!
@FreeMan Да, мне всегда нравилась эта картинка, особенно если сравнивать GE90 с JT9D рядом с ней и людьми, идущими по рампе. Еще один из моих фаворитов — это 777-300ER, следующий за 737-800. GE90 на 777 имеют почти такой же диаметр, как фюзеляж на 737.
Я только что заметил, что блоги FlightGlobal (где ссылки на ваши изображения) исчезли. Если у вас есть другой источник этого изображения, было бы неплохо опубликовать его.
@FreeMan К сожалению, нет. IIRC, он был защищен авторским правом, поэтому я никогда не загружал его в SE imgur.
@FreeMan Уведомление напомнило мне об этом посте. Видимо, когда я отвечал вам раньше, я не думал об очевидном решении: рабочей ссылке Wayback Machine здесь .

Я не уверен, что это возможно, но я попытаюсь сделать вывод, используя следующую математическую модель. Поправьте меня если я ошибаюсь :

Lets assume all the four engines are operative at 80 p.c. of their full thrust 
when they need to take of with MTOW. 

So, for MTOW = 910,000 lbs, 
if the plane is using PW4062, thrust generated per engine is 63,300 lbf
Net thrust T = 63,300*4*0.8 = 202560 lbf (At 80p.c. of full thrust)

Now, for MTOW, Normal Reaction N of the plane = 29120000 lbf
If, f is the friction force acting on the plane while takeoff, then

T - f = MTOW*(acceleration)
acceleration = (T - f)/MTOW   -(1)

for taking off with two engines and lesser weight, if the plane is able to
achieve the above mentioned acceleration, we can safely assume that it should fly.

so, acceleration in case of using only two engines (at 80 p.c. thrust) and lower weight is:

acceleration = (T' - f')/Weight   -(2)
Now T = 202560lbf
    T'= 101280lbf
    f = (u)*910,000lbf
    f'= (u)*386,000lbf
weight= 386,000lbf
MTOW  = 910,000lbf

from our assumption, lets equate 1 and 2 (and we'll use some constant k to be used later)

so, k(T-f)/MTOW = (T'-f')/weight
    k(202560-u*910,000)/910,000 = (101280 - u*386,000)/386,000
    202560*k - u*910,000*k = 238768 - u*910,000
    k = (238768 - u*910,000)/(202560 - u*910,000)

    Now, for u not belonging to the interval (0.222,0.262), k is +ve
    and for slip ratio (0,1) , u rarely exceeds 0.5

    hence, for k > 0.8, u lies in (0,0.22), which is quite possible.

Следовательно, соотв. Согласно этой модели, для коэффициента трения около 0,23 или ниже самолет может достичь скорости, необходимой для создания подъемной силы, эквивалентной подъемной силе, необходимой для взлета с максимальной взлетной массой. Если это возможно, то теоретически также возможно создание подъемной силы, необходимой для взлета с меньшим весом.

ps Извините за некоторые либеральные предположения, которые я сделал в модели. Пожалуйста, поправьте меня, если я где-то ошибся.