Почему авиалайнеры не используют системы дозаправки в воздухе?

Прямо сейчас, если авиалайнер хочет лететь на очень большое расстояние (например, Боинг-787, летящий из Сиэтла в Токио), он должен загружать себя большим количеством топлива, которое, в свою очередь, весит тысячи и тысячи фунтов. Это, конечно, делает полет самолета менее эффективным, чем он мог бы быть 1 . Таким образом, если корабль теоретически может перевозить вдвое меньше топлива, это должно увеличить топливную эффективность корабля, верно? 2

Дозаправка на полпути кажется хорошей идеей ™ в этот момент. Конечно, посадка добавит к полету чертовски много времени, поэтому кажется, что лучшим вариантом будет дозаправка в воздухе. Это позволило бы самолету быть более эффективным, без необходимости останавливаться в длительном путешествии.

Boeing и Airbus производят несколько самолетов | что можно сделать | дозаправка в воздухе , на самом деле один из них - это сильно модифицированный 747-200 (правильно называемый VC-25 ), используемый как Air Force One:

введите описание изображения здесь
(источник: wordpress.com )

Я предполагаю, что, поскольку инженеры и менеджеры по продажам Airbus и Boeing действительно очень умны, у них есть действительно веская причина, по которой они не устанавливают / не продают эту функцию ни на одном гражданском транспортном самолете. Но я не уверен, что это за причина.

Кто-нибудь знает, почему авиакомпании не используют самолеты, способные дозаправляться в воздухе?

1 Если я не ошибаюсь, увеличение веса означает увеличение угла атаки для поддержания горизонтального полета, что, в свою очередь, увеличивает индуктивное сопротивление крыла. Меньшее количество топлива означало бы меньшее индуктивное сопротивление или, если бы дозаправка в воздухе была обычной практикой, крыло, которое было бы более эффективным, поскольку оно должно было выдерживать меньший вес.

2 Я не знаю, насколько, если не так сильно, что ж, это может объяснить, почему никто этого не делает.

Помимо безопасности и логистики, я не уверен, что выгода от того, что еще один большой самолет будет сжигать топливо для дозаправки другого самолета, сжигающего топливо, компенсирует затраты на простой взлет с большей загрузкой топлива для начала.
@RhinoDriver И это было бы особенно верно, если бы самолету-заправщику пришлось лететь далеко, чтобы добраться до одного авиалайнера. Где то, как военные используют их ... я полагаю, совсем другое. На самом деле, если бы у вас была минутка, чтобы описать разницу в миссии (т. Е. Ответить на это с точки зрения «почему военные используют дозаправку в воздухе») в ответе, это было бы действительно здорово. Тем более, что вы знаете напрямую :).
Нет проблем, Джей. Дозаправка в воздухе - очень дорогое мероприятие с очень небольшим количеством практических применений. Для военных повышение цен на топливо стоит увеличения тактических возможностей наших самолетов. Будь то время игры в ящике для убийств или операции на открытом воздухе на флоте (т. е. без отклонения, когда авианосец является единственным вариантом, а из-за нехватки топлива требуется танкер), есть множество тактических и административных преимуществ, которые платят военные. для сквозной дозаправки в воздухе. Я опубликую фактический ответ позже, когда у меня будет немного больше времени.
Что касается вашей сноски номер 1, для авиалайнеров, я думаю, что авиалайнеры, как правило, просто летают на более низкой высоте с более плотным воздухом, а не используют значительно более высокий угол атаки, но, в любом случае, вы правы, что это означает большее лобовое сопротивление и, следовательно, больший расход топлива.
Мне кажется, что просто делая больше остановок для дозаправки меньшего бака, будет использоваться меньше общего количества топлива, так как самолет-заправщик должен взлетать с дополнительным топливом и приземляться без него (точно так же, как при фактической посадке и взлете), но имеет добавленную над вторым самолетом.
Я не уверен, что безопасность можно отложить в сторону ... УВД существует специально для того, чтобы разъединять авиалайнеры, размещая два очень больших самолета в непосредственной близости (разделение на 10 футов), один с огромным топливным баком, а другой с человеческим грузом. рецепт катастрофической невнимательности.
Вопрос ко всем: сколько сегодня совершается рейсов, требующих остановки для дозаправки в рамках плана полета?
Предупреждение: на фото 747 не Air Force One, это бортовая платформа управления и контроля под названием E-4B.
@JayCarr не уверен, что слишком много пассажиров будут наслаждаться всеми этими дополнительными часами, ограниченными их местами эконом-класса.
@SSumner А, ты меня поймал. Я не смог найти хорошего изображения заправки Air Force One (при разумном количестве поисков), поэтому я выбрал что-то очень похожее. На самом деле я чуть было не пошел с изображением иранского командного самолета, но решил, что это будет слишком очевидно :). upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/…
Boeing также сделал несколько десятков 737-х, способных дозаправляться в воздухе: P-8 и 737 AEW&C/E-7A .
Учитывая, что самый длинный беспосадочный коммерческий рейс составляет около 13 800 км en.wikipedia.org/wiki/Non-stop_flight , кажется, что авиалайнеры могут летать так далеко, как того требуют коммерческие потребности. Иными словами, экономической выгоды, вероятно, недостаточно, и решение проблемы «недостаточной дальности полета» для коммерческих самолетов, по-видимому, лучше всего решается за счет увеличения запаса топлива или выполнения промежуточных остановок. Имейте в виду, что военная и гражданская авиация работают с разными экономическими приоритетами, безопасностью и логистикой, поэтому то, что хорошо для одного, может не подойти другому.
Линия ответов на этот вопрос интересна, но что касается «затрат», цифры, цифры реального мира — лучшие друзья комментариев. Благословения +

Ответы (3)

Количество топлива В отличие от истребителей меньшего размера, вам потребуется заправить значительное количество топлива. Для B777 вы ищете около 60 тонн топлива на половину бака. Стрела KC-135 (быстрее, чем корзина) может делать около 3 тонн в минуту. Математика сводится к 20 минутам дозаправки в воздухе. KC-46 может поднять до 180 тонн, так что вы можете выжать три дозаправки за один полет.

Риск Это значительно более опасно, чем очень консервативные пределы безопасности, в пределах которых обычно работают самолеты. У вас будет один самолет, заправленный до краев топливом, и другой самолет с 300+ пассажирами. Достаточно беглого поиска на YouTube, чтобы предположить, что все это очень опасно.

Кроме того, вы должны учитывать, что самолету нужен запас прочности, чтобы отклониться, если дозаправка не работает, что снижает ожидаемые преимущества.

Многие межконтинентальные маршруты будут летать ночью, что усложнит маневрирование.

Зона дозаправки Глядя на предложенный вами маршрут, ближайший аэродром, вероятно, будет на Аляске, по крайней мере, в 500 км. Думаю, другой важной областью будет Исландия/Гренландия. Даже если вы измените маршрут, вы уйдете от струйных течений, которые используют самолеты над Тихим океаном, лежащих значительно южнее, что снизит эффективность. Тот же сценарий применим к рейсам в восточном направлении через Атлантический океан.

Дорого . Вам потребуется еще один самолет (~200 миллионов долларов за KC-46) со специальным оборудованием и обучением экипажа. Экипаж принимающего самолета также нуждается в специальной подготовке. Модификации планера будут сложными и потребуют сертификации. Кроме того, вам нужно будет заставить всех согласиться с каким-то общим стандартом.

Логистическое планирование сложно. Каждый самолет должен был быть перенаправлен для перехвата танкера в определенное время и в определенном месте. Вы хотите идеально заправить их один за другим, что почти наверняка невозможно. Для этого просто нет подходящего объема движения самолетов, особенно для сверхдальних полетов, где это может принести наибольшую пользу.

Другие преимущества при посадке включают смену экипажа и, возможно, высадку пассажиров.

Применимость Количество полетов, где это может быть реализовано и использовано на практике, очень ограничено, и, по сути, вы можете просто посадить самолет и заправить его. Даже для маршрута, который вы предлагаете, это около 7500 км, что не так уж много для B777.

Что касается риска - я смог найти только две аварии с дозаправкой в ​​воздухе, обе из 60-х годов. Расходы. Может быть, но есть ли у вас время поговорить о возможной экономии топлива при сотнях полетов по сравнению со стоимостью одного самолета? Логистика. Вы не думаете, что авиакомпания справится с этим? Они постоянно мирятся со странной логистикой. Другие преимущества при посадке. В частности, я говорил о рейсах, которые уже осуществляются без остановок.
Также не уверен, что 20 минут — это так важно (но вдруг начинаю задаваться вопросом, будут ли эти вопросы хорошо работать в этом формате, возможно, мне следует быть в чате для этого...)
Тем не менее, продолжайте расширять ответ, они, по крайней мере, являются хорошими мыслями.
Другие маршруты также могут оказаться полезными, и для этих баз танкеров это будет практичным вариантом. например, прямые рейсы из Восточного побережья США / Микдвеста США в Южную Азию также требуют много топлива.
Даже ВВС, имеющие большой опыт в этом, говорят в своих наставлениях по заправщику: «Из-за величины взаимосвязанных аэродинамических эффектов летать на двух самолетах в непосредственной вертикальной близости небезопасно».
Да, я согласен с Джеем Карром, количество аварий, которые я видел (не видел лично) и о которых слышал в 60-х, было настолько частым, что его вообще запретили. Кроме того, вам нужно будет оплатить расходы на дополнительное топливо, о котором мне кто-то сказал.
@cpast, лол, заметил. Интересно, можно ли включить в ответ оба ваших комментария (и цитаты), чтобы поддержать его? Я предполагаю, что есть много веских причин, с которыми я не знаком, так что ... да, исчерпывающий ответ был бы замечательным.
@Jo7, лол, я не это имел в виду, я говорил, что не видел много несчастных случаев в своем поиске в Google, и я надеялся, что кто-нибудь придет и покажет мне статистику. Что cpast сделал, так что я думаю, что мы хороши :).
На самом деле Исландия - это "приятное место" для полетов самолетов, поскольку она находится на небольшой высоте, здесь приятно и холодно круглый год, и нет коротких внутренних маршрутов! Я помню, когда все рекорды по «наименьшему количеству внепланового обслуживания», «самым низким ставкам IFSD» и т. д. на B757 принадлежали Icelandair. Единственная проблема — это случайное облако вулканического пепла. Гренландия, состоящая в основном из гор высотой 9000 футов, — это, конечно, совсем другая история.
@alephzero У меня сложилось впечатление, что это место было забито сильным ветром и снегом большую часть года...
С точки зрения уровней относительного риска, независимо от частоты неудач военных с дозаправкой в ​​полете, обратите внимание, что гражданская авиация ГОРАЗДО меньше рискует, а длина заправочной штанги несколько меньше, чем обычное разделение, которое FAA как правило, работают под землей, которая составляет 1000 футов по вертикали и 3 мили по горизонтали.
@MikeFoxtrot Я думаю, вы можете добавить еще одно преимущество посадки перед дозаправкой в ​​полете: приятно, когда пассажиры могут покинуть самолет через некоторое время. Восемь часов — это долго (я бы сказал, слишком долго) для того, чтобы сидеть взаперти в салоне эконом-класса, и уже есть авиалайнеры, находящиеся в коммерческой эксплуатации, способные летать значительно дольше. ИМХО, более удобным для пассажиров способом проехать дальше за один прыжок было бы ехать быстрее, а не дольше не спать.

Не смотрите на расход топлива рейса авиакомпании изолированно. Авиакомпания должна будет объединить топливо, используемое как коммерческим рейсом, так и заправщиком, а затем добавить стоимость его эксплуатации. Даже если бы это можно было разделить на четыре или пять рейсов, приносящих доход, общая сумма все равно была бы хуже.

Чтобы узнать, насколько велика экономия топлива за счет дозаправки в воздухе, вам поможет уравнение Бреге . Предположим, что L/D равно 18, удельный расход топлива по тяге равен б ф = 0,018 кг/кНс и скорости 0,82 Маха, что соответствует в = 279 м/с на высоте 11 000 м над уровнем моря . Теперь посмотрим на массовые доли, которые идут при дальностях 8000 км и 2 ⋅ 4000 км:

м 1 м 2 знак равно е р ⋅ г ⋅ б ф в ⋅ л / Д
Чтобы пролететь это расстояние за один раз, самолет должен стартовать с запасом топлива, эквивалентным 32,5% посадочной массы, а для полета с дозаправкой в ​​воздухе требуется всего 2 ⋅ 15,1%. Экономия (топливо, эквивалентное 2,3% посадочной массы авиалайнера) реальна, но даже если бы четыре других могли извлечь выгоду из одного и того же полета заправщика, это должно было бы стоить меньше, чем эквивалент стоимости топлива для 5 самолетов. ⋅ 2,3% = 11,5% посадочной массы авиалайнера.

Так как танкер должен нести 5 ⋅ 15,1% = 75,5% посадочной массы авиалайнера в топливе, он сам должен быть размером с авиалайнер. Добавьте еще, если танкеру нужно сделать хоть столько, сколько взлететь, не говоря уже о том, чтобы лететь на точку дозаправки и ждать там. А экономия топлива нужна не только для оплаты потребностей танкера в топливе, но и для его экипажа, обслуживания и амортизации.

Дозаправка в воздухе — отличная технология , делающая возможными сложные военные сценарии , но это очень ресурсоемкий зверь.

Кажется, что танкер, просто взлетевший и набравший высоту авиалайнера, сожжет довольно много топлива... и это если танкер, загруженный Jet-A, вообще сможет подняться до высота авиалайнера с малой топливной загрузкой в ​​первую очередь. Если авиалайнер должен снизиться, чтобы встретить заправщик, это еще больше потраченного топлива.
Может быть, это станет немного более осуществимым, если они будут использовать для полетов самолеты меньшего размера? Например, B738 или A319? Может быть, даже CR-145? Тогда у вас может быть один танкер с топливом для нескольких самолетов. Конечно, это не решает весь список других проблем, но… теоретически поможет ли это?
@JayCarr: Использование небольших пассажирских самолетов сделает возможными полеты на большие расстояния. Теперь мы не только экономим топливо, но и делаем возможными полеты, на которые раньше летать было нельзя. Однако самолеты меньшего размера менее эффективны и более тесны внутри. Расход топлива на пассажиро-милю будет больше, и я, конечно, не буду с нетерпением ждать трансконтинентальных перелетов на CR-145!
Похоже, в идеальном мире мы можем сэкономить около 9,3% всего топлива. Предполагая, что топливо стоит 5 долларов за галлон, а вместимость 50 000 галлонов (дальнемагистральный 777, кажется, чуть меньше этой суммы), существует потенциал для экономии топлива в размере 23 тысяч долларов. Больше, чем я ожидал, но я сомневаюсь, что он настолько велик, чтобы оправдать стоимость второго самолета.
@ NPSF3000 MikeFoxtrot назвал 200 миллионов долларов за KC-46, так что давайте примем это и вашу экономию в 23 тысячи долларов за полет. На самом деле, давайте сделаем это 25 тысяч долларов за полет и четыре дозаправки на рейс KC-46, поэтому каждый взлет KC-46 экономит 100 тысяч долларов . Это 2000 заправочных рейсов до безубыточности. Но это до того, как у вас появятся люди, которые будут летать или заботиться о танкере. Даже в идеальном мире это много тысяч рейсов для танкера до безубыточности. Мир не совершенен. Одна неудача, и этот перевозчик вполне может оказаться на грани банкротства. Люди понимают, что аварии случаются, но умышленно заливать туда это топливо?
@MichaelKjörling, пока вы так не выразились, я никогда не осознавал, насколько дорог на самом деле самолет стоимостью 200 миллионов долларов!

Обновление 2019: сайт мертв (теперь мошеннический сервис) . Смотрите обратно машину здесь :

Люди из Cruiser-Feeder http://www.cruiser-feeder.eu/ пытаются воплотить это в жизнь.

Вот часть реферата из статьи , описывающей их подход:

В этом документе будет описано, как оценивалась безопасность дозаправки топливом в воздухе и как определялись предлагаемые новые или измененные правила и приемлемые средства соблюдения.

Они даже создали концептуальный проект танкера с шарнирным крылом для гражданских операций: http://www.cruiser-feeder.eu/downloads/li-la-rocca---conceptual-design-of-a-joint-win.pdf

В их статьях вы найдете данные о том, для каких рейсов стоит дозаправка в воздухе, как они хотят ее реализовать, а также некоторые интересные факты.

Интересный подход: пусть танкер летит сзади и выталкивает топливо вверх. Это требует гораздо меньшей подготовки экипажей авиалайнеров. Но когда я вижу предложение с объединенным крылом, я знаю, что это исходит от академика из слоновой кости с небольшим практическим опытом в проектировании и строительстве самолетов.
@PeterKämpf, вы имеете в виду, что иногда теории не так хорошо работают в реальном мире? Я в шоке!
@FreeMan: Я еще больше потрясен. Нечестность (или невежество?) людей, стоящих за сайтом Cruiser-Feeder, захватывает дух. Они счастливы проглотить исследовательские фонды ЕС с невероятными заявлениями. Простой приблизительный подсчет показывает, что выгоды составляют лишь десятую часть того, о чем они заявляют, — только для изолированного авиалайнера. Системный расход топлива возрастет.
@PeterKämpf, к сожалению, у меня нет большого опыта в этой области широкого авиационного мира, я опубликовал ответ, потому что думаю, что его определенно стоит прочитать. Почему вы так шокированы концепцией крейсер-фидер? Я думаю, что идея, лежащая в основе концепции, очень хороша. Пусть самолет стартует с небольшим количеством топлива, чтобы уменьшить его стартовый вес, а затем дозаправляется в воздухе по пути к месту назначения. Почему вы считаете предложение о объединенном крыле плохой идеей? Как я уже сказал, у меня нет опыта в этой области авиации, но мне интересно ваше мнение о Cruiser Feeder Concept.
@jklingler: Эта концепция никогда не будет сертифицирована — просто подумайте, что может произойти, если заправка не удастся. В конце концов, авиалайнер должен будет во многом походить на современные авиалайнеры, и с помощью уравнения Бреге легко увидеть, что экономия будет скромной. Я призываю вас задавать новые вопросы, потому что комментарии затрудняют объяснение всех деталей.
@FreeMan: Разница между теорией и практикой в ​​том, что в теории разницы нет.
Почему авиалайнеры не используют системы дозаправки в воздухе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v