Rejected takeoff: krefter i sving?

[Gunnar]

Historien her:
https://forum.flyprat.no/showthread.php?p=1118216#post1118216
... om moren som insisterer på å ta ungen på do etter annonseringen "Cabin crew, take your seats for takeoff" fikk meg til å lure litt på følgende:

Hvor "brutal" er egentlig en rejected takeoff med tanke på hvilke krefter som settes i sving for å stoppe flyet? På sett og vis ser jeg jo for meg at mindre/lettere fly er "mer brutal" ettersom det er mindre masse som skal stoppe, men så vil jo også motor (ved motor-revers) og bremser også være mindre kraftfulle, samt at hjulene vil ha totalt sett mindre kontaktflate. Så kan man jo gjerne dra en sammenlikning mellom hvordan det vil være å skulle prøve å stå oppreist i et fly ved rejected takeoff og bråbrems i en buss?

At 70 tonn (en passelig full 737-800 eller A320) ikke stopper på et frimerke vet jeg jo. Men samtidig har jeg jo også sett ganske høye verdier på utregning av V1, og tenker at en stopp i slike hastigheter før rullebanen tar slutt unektelig vil bli lagt merke til av alle i flyet. Spesielt med tanke på at man jo også skal akselerere til hastigheten først...

 

[Kabinsjef@DY]

Vel, det er ikke bare med hensyn til rejected takeoff at man skal sitte fastspent, det er primært for at man skal være ergonomisk best mulig sikret i forhold til vær/vind og brå bevegelser under avgang, og selvfølgelig i tilfelle det verste skulle skje, altså at man havarerer.

Er usikker på selve kraften man utsettes for og om variasjonene mellom større og mindre flytyper, men jeg kan si som så at det er relativt heftig. Jeg har kun opplevd det én gang og jeg ville absolutt ikke hatt noen passasjerer ‘løse’ i kabinen eller på toalettet under en rejected takeoff, eller en vanlig takeoff for den saks skyld!

 

[Stone]

Det er nok ganske så store krefter ute og går ved RTO fra høy hastighet, ja.

For å ta 737 som et eksempel: Normalt er autobrake armert for RTO mode før takeoff, og når den slår inn vil bremsene få fullt trykk (3000 psi) og vil dermed "ri" på antiskid-systemet for max retardasjon. Retardasjonseffekt fra thrust reverser vil komme i tillegg, og når thrust reverser velges vil også spoilers armeres og aktiveres for å "dumpe løftet" slik at bremsene skal få maksimal effekt.

Jeg vil ikke prøve å stå "løst" i midtgangen når dette skjer, for å si det slik.

 

[semmern]

Tok noen overslag og en rask performance-utregning. La oss anta en V1 på rundt 145-150 kts ved en vekt på 70 tonn. Dette skal stoppes på rundt 7-800 meter etter avbrutt avgang ved V1 Vi snakker altså 260-270 km/h. Til sammenligning brukte en Koenigsegg Agera RS på litt over halvannet tonn 483 meter fra 400-0 km/h. Så ja, det er enorme krefter i sving, og det lugger bra når man tramper pedalene i bånn på tørr asfalt, eller RTO slår inn.

https://www.koenigsegg.com/koenigsegg-agera-rs-completes-0-400-0-kmh-run-in-36-44-seconds/

 

[Bluescan]

Boeing oppgir 11ft/s2 (ca 3,25m/s2) for en 747-400 med autobrake i "MAX AUTO". RTO med reverse thrust er enda mer effektivt, men jeg har dessverre ikke noen tall for akkurat det.

 

[Stone]

Boeing oppgir 11ft/s2 (ca 3,25m/s2) for en 747-400 med autobrake i "MAX AUTO". RTO med reverse thrust er enda mer effektivt, men jeg har dessverre ikke noen tall for akkurat det.

Det lar seg vel heller ikke tallfeste, i og med at det er avhengig av bremseeffekten for hjulene, dvs hva slags baneforhold man har. (Tørr/våt bane)
Forøvrig er tallene for 737 i MAX AUTO henholdsvis 12ft/s2 (3,66m/s2) under 80kts og 14ft/s2 (4,27m/s2) over 80kts. RTO+Reverse er jo rimeligvis mer enn det. RTO-funksjonen vil kun være aktiv dersom groundspeed har passert 88kts (basert på wheelspeed).

 

[ATle]

Kreves det sjekk etter en slik rejected takeoff? Hvor det er max avgangsvekt og høyeste mulig hastighet når det avbrytes?

Det er vel deler som får seg en ekstra belasting som ikke er der i normale prosedyrer...

 

[Stone]

Kreves det sjekk etter en slik rejected takeoff? Hvor det er max avgangsvekt og høyeste mulig hastighet når det avbrytes?

Ja, det er et avsnitt i Maintenance manual for "High Energy Stop" som omhandler dette. Tabeller og grafer avgjør omfanget av arbeidet, og selvfølgelig om hjulenes smelteplugger er "blåst", noe som ofte vil være tilfellet.
Det fokuseres rimeligvis på hjul og bremser, og om akslingen har fått skader av den intense varmen.
Som man kan tenke seg inneholder dette kapitlet også masse advarsler om å nærme seg glovarme hjul og bremser umiddelbart etterpå...

Selv har jeg bare opplevd dette en gang, da "blåste" 3 av 4 hjul, og de samme 3 bremsene ble "sveiset" sammen av varmen etter at park brake ble satt etter parkering. Alt etter at en uheldig måke var i veien for den ene motoren i litt over 100kts. Det ble en del jobb, men motoren tok ikke skade av det.

 

[ATle]

Hva med motorene? Tåler de å gå i full spiker over til reverse thrust?

Eller ligger det sperrer inne som gjør at den får senket turtallet før man åpner reverse thrust? Mye "små" deler som skal sørge for at luften går motsatt vei??

 

[Stone]

Hva med motorene? Tåler de å gå i full spiker over til reverse thrust?

Eller ligger det sperrer inne som gjør at den får senket turtallet før man åpner reverse thrust? Mye "små" deler som skal sørge for at luften går motsatt vei??

De tåler det nok. Men for at T/R thrust reverser) skal kunne brukes må throttles først til idle før T/R handles kan løftes for å kjøre ut T/R sleeves, og du får ikke gi på mer enn idle reverse før sleeves er 60% ute, så i løpet av de sekundene alt dette tar (det er jo diverse switches og reléer som skal flyttes på også) har nok motoren spunnet ned en hel del. Men i og med at du ennå er et stykke over idle når reverse thrust er tilgjengelig sparer du jo en del tid til du har akselerert til full reverse thrust. Jeg kjenner ikke til at det skulle ligge inne blokkeringer i EEC (engine electronic control, eller FADEC om du vil) for 737NG som skulle hindre deg i å gå i reverse thrust så raskt som mulig. Classic med CFM56-3 og hydromekanisk fuel control har det i hvert fall ikke.

En annen ting er jo at det sikkert er en god tommelfingerregel å ta en kikk på fanblader etter en slik øvelse selv om baneforholdene er gode. Spesielt hvis man har brukt reverse helt til full stop. Selv om effekten av reverser under 60kts er heller liten med denne typen reverser. Da var den på 737-200 mer effektiv, gikk helt greit å rygge en -200 på bakken, selv om det ikke var anbefalt....

 

[Hyperion]

Litt på siden av topic, men siden vi er inne på reverse-thrust;
Kan noen forklare hva man oppnår med reverse-thrust? Går det ut på å virvle opp luft for å lage mest mulig drag rundt flykroppen, eller får man en merkbar skyvekraft forover?

Så vidt jeg vet vil de fleste turbo-fan motorer bare rette bypass-air forover, mens forbrent luft fra turbinen fortsatt sendes bakover. Skulle tro netto skyvekraft fortsatt var positiv dersom man kan se på innsug og utblås som kraft-motkraft?

 

[semmern]

Størsteparten av skyvekraften fra en turbofanmotor i dag kommer fra bypassluften, så det er denne det er hensiktsmessig å dirigere fremover. Hadde det ikke vært noen effekt hadde ikke flyene slept rundt på reversmekanismene. Skal love deg man merker effekten av reverse thrust på en glatt rullebane!

 

[Hyperion]

Jeg vet at det fungerer, spørsmålet var hvordan.
Jeg så for meg at undertrykket foran motoren ville gi samme skyvekraft som overtrykket ut fra motoren. Om disse peker samme vei, trodde jeg man gikk i null.

 

[Stone]

Jeg vet at det fungerer, spørsmålet var hvordan.
Jeg så for meg at undertrykket foran motoren ville gi samme skyvekraft som overtrykket ut fra motoren. Om disse peker samme vei, trodde jeg man gikk i null.

Nei, det er langt fra tilfelle. "Suget" foran inntaket utgjør en ganske liten del av framdriften.
Forøvrig, for å svare på spørsmålet ditt: (Jeg bruker CFM56-3/7 som eksempel) Ved reverse thrust vil luften i bypass duct bli ledet ut via såkalte "cascade vanes". På motorens utside blir denne luftstrømmen rettet forover, mens på innsiden mot skroget er den rettet vinkelrett inn mot skroget. Denne luftstrømmen utgjør en betydelig "brems" som semmern beskriver, spesielt i høy hastighet. Også ved idle reverse, typisk under 60kts, vil også "Blocker doors" inni bypass duct utgjøre en effekt.
Så det er den rene bremseeffekten av denne luftstrømmen mot den "naturlige" luftstrømmen rundt motoren (airspeed) som er essensen. Det er klart at dette også skaper masse turbulens, men det er vel kun en liten del av det store bildet.

Tillater meg å klippe litt fra http://www.b737.org.uk/powerplant.htm#Reverse_Thrust:

The CFM56 uses blocker doors and cascade vanes to direct fan air forwards. Net reverse thrust is defined as: fan reverser air, minus forward thrust from engine core, plus form drag from the blocker door. As this is significantly greater at higher thrust, reverse thrust should be used immediately after landing or RTO and, if conditions allow, should be reduced to idle by 60kts to avoid debris ingestion damage. Caution: It is possible to deploy reverse thrust when either Rad Alt is below 10ft – this is not recommended.

Det finnes vel også eksempler på "Core air reverser" på high-bypass motorer. Hvis jeg husker riktig hadde DC-10 dette tidlig i livet. Men det er det sikkert andre her som vet mer om enn meg.

 

[Hyperion]

Takk for svar! Man kan altså se bort fra innsuget når man skal finne netto reverse-thrust.
Har kontroll på hvordan motorene fungerer, det var fysikken jeg ikke helt fikk til å sitte
Hente luft forfra for å sende den forover igjen virket litt som å blåse på seilet når man sitter i båten, men det er altså ikke tilfellet

 

[Wahoo]

Den litt mindre enkle forklaringen...

https://www.youtube.com/watch?v=kpqEhZsevC8