Зачем использовать самолет с неубирающимся шасси для высшего пилотажа?

Смотрю кадры с Red Bull Air Race 2017 в Казани (например,

) и явно по крайней мере некоторые из используемых самолетов имеют неубирающееся шасси.

У меня сложилось впечатление, что неубирающееся шасси увеличивает лобовое сопротивление, а также делает самолет больше, что вряд ли хорошо для применения, где важна маневренность и скорость.

Почему в таких соревнованиях используются самолеты с неубирающимся шасси?

в любом случае видео ускорено, просто чтобы казаться более впечатляющим.
Вес плюс 6+ перегрузок на шестерне могут привести к их удлинению.
В вашем названии говорится о высшем пилотаже, но вопрос относится к серии гонок. Это не одно и то же. Многие соображения в ответах применимы к обоим, но не очевидно, что один и тот же ответ является правильным в обоих случаях.
Я думаю, что дизайн трассы Red Bull Air Race делает повороты (то есть ускорение) скорее ограничением, чем прямой скоростью. Сравните с Reno Air Race.

Ответы (6)

Как вы упомянули, сопротивление является одной из причин, по которой в первую очередь используются убирающиеся шасси. Но для того, чтобы использовать его, есть гораздо больше соображений, чем просто перетаскивание.

  1. Масштаб: здесь большую роль играет размер самолета. В больших самолетах больше места для убранного шасси. Это проблема, поскольку самолеты становятся меньше.
  2. Вес: убирающиеся шасси не только требуют больше места, но и увеличивают вес.
  3. Стоимость: они добавляют дополнительные расходы на установку и обслуживание.
  4. Применение: Высокоскоростные приложения оправдывают убирающееся шасси для более аэродинамической формы. Действительно ли в нынешней ситуации необходимо применение убирающегося шасси?

Вот некоторые соображения, которые входят в него, но не все. В случае высокопроизводительного спортивного самолета (как на видео выше):

  1. Масштаб: самолеты маленькие. Системы убирающегося шасси (системы) требуют много места. Это не то, что мы хотим в спортивном самолете
  2. Вес: Система берет на себя высокий процент от общего веса. Это, в свою очередь, увеличивает силы инерции* и снижает общую маневренность.
  3. Стоимость: установка дорогая. И это может стоить еще больше из-за небольших требований к объему.
  4. Применение: требуется не только высокая скорость, но и высокая маневренность.

* Инерция – это тенденция тела оставаться в существующем состоянии покоя или движения. Таким образом, сила инерции — это сила, удерживающая тело в существующем состоянии покоя или движения.

[EDIT] Основываясь на очень хорошем ответе ниже (от @Devil07), я добавляю здесь этот важный момент (просто для лучшего обзора всех важных аспектов):

  1. Сложность: Убирающиеся шасси представляют собой сложные поршневые механизмы. В конечном итоге это увеличивает стоимость установки и обслуживания системы.
Кроме того, короткие полеты означают, что экономия топлива за счет уборки шасси будет минимальной, особенно в сочетании с низкими скоростями.
Отличный ответ и комментарии. Просто примечание: Боб Гувер в своем Shrike Aero Commander почти все свои действия выполнял с убранным шасси.
@Майкл Кьёрлинг. Я учту ваше предложение в следующий раз. Спасибо за ваш вклад.
Я бы сказал, что затраты на установку и мелкосерийное производство будут довольно низкими в списке самых эффективных продуктов. Zlin Z-50 (около 80 штук было построено в период с 1975 по 1994 год) использует фиксированную цельную титановую пружину, производство которой было очень дорогим.
Чтобы добавить к пункту 5, сложность также добавит точку отказа при аварийной посадке. На малых высотах время выпуска шасси может быть слишком большим.
+1 за определение инерции, впервые за много лет и после многих аргументов и дебатов кто-то признал, что тенденция оставаться в исходном состоянии покоя также описывается как инерция.

Строго говоря, «чистому» пилотажному самолету не нужно убирающееся шасси. Для такого самолета маневренность гораздо важнее скорости. На самом деле, самолет не может летать слишком быстро, иначе зрители пропустят представление.

В случае воздушных гонок потеря веса из-за наличия убирающегося шасси огромна - в дополнение к проблемам, связанным со сложностью. Например, все самолеты, используемые в воздушных гонках Red Bull , легкие с крыльями из углеродного волокна. Как отмечает Popular Science ,

Чтобы дать пилотам даже незначительное преимущество, используются экстремальные методы снижения веса, такие как отказ от пластиковых стяжек в пользу легкой струны или сверление отверстий в тяжелых кронштейнах.

Попытка установить убирающееся шасси внутри повлекла бы за собой слишком большую потерю веса, чтобы свести на нет уменьшение сопротивления, особенно с учетом того, что силовая установка (двигатель + пропеллер) фиксирована. В этом случае лобовое сопротивление уменьшается за счет размещения стоек шасси внутри аэродинамических кожухов. Не говоря уже о том, что большие крылья снижают маневренность.

Примечание. В случае авиагонок Red Bull неубирающиеся шасси обязательны :

Следующие ключевые правила и положения были взяты из Регламента чемпионата мира по авиагонкам Red Bull Air Race 2010 Edition ... Правило 6.4 гласит, что каждый самолет должен иметь на борту фиксированное шасси.

Возможно, стоит отметить, что вес не увеличится только за счет веса шасси. Увеличение веса системы шасси будет означать, что весь планер будет испытывать большую нагрузку при каждом маневре (f=ma), и, если предположить, что они построены на пределе возможностей, каждая несущая часть самолета должна будет укрепить, увеличивая общий вес дальше. (и увеличение общего веса означает, что вам нужно более прочное и тяжелое шасси, чтобы выдерживать посадочные силы!)

В случае Red Bull Air Race двигатель и воздушный винт определяются официальными лицами гонки и должны оставаться неизменными, поэтому планеры спроектированы таким образом, чтобы получить максимальную отдачу от этой комбинации. (Относительно) плотная компоновка трассы приносит пользу высоко пилотажному самолету в стиле Extra 300. Также требуется фиксированная передача.

В результате этих требований стоимость как покупки, так и обслуживания гоночных самолетов серии Red Bull относительно низка, что означает больше участников и больше гонок.

В то время как серия Red Bull (которая мне очень нравится) проводит множество гонок в разных местах каждый год, более быстрые и бесконечно более дорогие самолеты в Unlimited Warbird Racing Class участвуют в гонках один раз в год в Рино, штат Невада.

Меньший вес : (как заявляли другие)

Меньшая сложность : что означает более высокую надежность

Надежность : убирающееся шасси на небольших самолетах, как правило, немного хлипкое (а если оно не хлипкое, то это увеличивает штраф за вес), представьте, что все эти движущиеся части толкаются и тянутся с силой 6g вперед и назад и назад и вперед. Неподвижное шасси с меньшей вероятностью выйдет из строя, особенно при воздействии повторяющихся сил на все движущиеся части.

И, наконец, как уже упоминалось, большинство фигур высшего пилотажа выполняются на более медленных скоростях, где штраф за фиксированное шасси не является большой проблемой. Низкие скорости = более крутые повороты и маневры.

Убирающееся шасси на небольших самолетах хлипкое, у вас есть источник для этого? Если большинство элементов упомянуто ранее, что добавляет этот ответ?
Личный опыт. Это добавляет краткости/краткости. Не стесняйтесь проголосовать против, если вы не согласны. Я ценю множество ответов, когда задаю вопросы, поэтому я просто делаю все, что могу.
@Koyovis, если небольшой самолет не спроектирован и не сертифицирован как пилотажный, нет смысла проектировать шасси (эфирное фиксированное или убирающееся), которое будет выдерживать высокие перегрузки, летать в перевернутом положении (включая воздействие на гидравлические системы, а не только движущиеся механические части) и т. д. Для высшего пилотажа вы должны рассмотреть все эти варианты - плюс либо спроектировать шасси так, чтобы его можно было выдвигать/убирать во время полета в перевернутом положении, либо в середине разворота +6G или -6G (потому что какой-нибудь пилотажный пилот захочет попробовать это только потому, что это выглядит «круто»!), или добавление некоторых блокировок, чтобы предотвратить это!
@alephzero Да убирающееся шасси на машине высшего пилотажа должно быть рассчитано на 6g и поэтому становится не хлипким, а крепким и тяжелым. Вес, как заявляли другие . Этот ответ ничего не добавляет к ответу аэроалиаса.
Кроме того, более медленный самолет означает больше времени на толпу на авиашоу. Нет особого смысла в высшем пилотаже на 300+ KIAS, они будут вне поля зрения толпы, которая очень быстро платит за мероприятие.

Ну, сопротивление замедляет скорость, что хорошо для зрелищного вида спорта. Это также дает плоскости визуальные ноги , которые дают поворотам и спиралям оптическую опору: это делает их больше похожими на акробатику, чем на плавание . Если вы используете гладкие реактивные самолеты для высшего пилотажа, все становится намного быстрее и опаснее (как для пилотов, так и для зрителей) с гораздо большими поворотами, хотя на самом деле выглядит более мягким.

Безопасность

Отказ двигателя на малой высоте с последующей неисправностью шестерни

Высший пилотаж и гонки выполняются на малых высотах. Если вы потеряете двигатель на высоте 500 футов над уровнем земли, а шестерня заклинит (из-за ваших фигур высшего пилотажа) или у вас возникнут проблемы с электрикой или гидравликой, что вы собираетесь делать? Вручную выкрутить передачу в самолете с действительно высокой нагрузкой на крыло (имеется в виду более высокая скорость снижения при лучшем планировании)? У тебя не будет времени, и ты приземлишься на живот.

Отказ двигателя на малой высоте выше VLE/VLO

Кроме того, давайте предположим, что вы мчитесь на малой высоте и едете быстро, потому что в этом смысл гонок... вы теряете двигатель, который замедляет вас, но не обязательно настолько, чтобы опуститься ниже VLE/VLO . Что вы делаете? Проделать какой-нибудь сумасшедший маневр на малой высоте, чтобы снизить скорость полета? Подождите и надейтесь, что вы достаточно замедлитесь и у вас еще будет достаточно времени, чтобы бросить снаряжение? В любом случае уроните их и рискуете повредить шасси или, что еще хуже, планер, все время получая сумасшедшие удары из-за огромного и внезапного сопротивления и пытаясь выполнить аварийную посадку? Спасибо, не надо. Фиксированная передача, пожалуйста.

Это выглядит как наиболее практичный ответ, однако его довольно сложно прочитать, потому что он отформатирован как один большой блок. Не могли бы вы разделить его с новыми строками?
Если вы теряете двигатель на малой высоте и большой скорости, почему бы не подтянуться и не преобразовать эту скорость в высоту?
Зачем использовать самолет с неубирающимся шасси для высшего пилотажа?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v