Μπορεί το να πετάς ένα αεροσκάφος αρκετά σκληρά να το λυγίσει;

Η ώθηση ενός αεροσκάφους πέρα ​​από το αποδεκτό ονομαστικό φορτίο του σε πολλαπλάσια δύναμη G προκαλεί βλάβη στο πλαίσιο του αεροσκάφους και είναι επίσης γνωστή ως υπερένταση.

Οι ταινίες μας δίνουν πολλά για να ζήσουμε. Τα φαντάμ υπάρχουν μόνο για να συζητούν και να συζητούν ακόμη και τα πιο συνηθισμένα κομμάτια διαλόγου, σεναρίων και θεωριών συνωμοσίας. Αν και πολλές ταινίες είναι ακριβώς αυτό, έρχεται περιστασιακά μια ταινία που είναι γεμάτη επιστημονική ακρίβεια, αναγκάζοντάς σας να αναζητήσετε γεγονότα.

Το να πετάς ένα αεροσκάφος αρκετά δυνατά μπορεί στην πραγματικότητα να του προκαλέσει υπερβολική πίεση, με αποτέλεσμα προσωρινή ή μόνιμη δομική βλάβη. (Φωτογραφία:Mike Mareen/Shutterstock)

Top Gun:Maverick είναι μια τέτοια ταινία. Εκτός από μια ακριβής απεικόνιση της Πολεμικής Αεροπορίας, κάνει μερικούς πολύ άγριους ισχυρισμούς. Πάρτε για παράδειγμα, τον Tom Cruise που αναφέρει το λύγισμα ενός αεροσκάφους. Αναφέρεται σε πιλότους που πετούν το αεροσκάφος τους τόσο δυνατά που παραμορφώνεται.

Μπορούν πραγματικά οι απόγονοι των πιθήκων να λυγίσουν ένα σωρό καλά κατασκευασμένο μέταλλο ενώ κάθονται σε αυτό; Αποδεικνύεται ότι μπορούν!

Μπορείς πραγματικά να λυγίσεις ένα αεροσκάφος αν πετάς αρκετά δυνατά;

Είναι πράγματι δυνατό να λυγίσετε το αεροσκάφος σας εάν πετάτε αρκετά δυνατά. Αυτό μπορεί να κυμαίνεται από οτιδήποτε τόσο απλό όσο μια επίσκεψη στη συντήρηση, έως κάτι τόσο σοβαρό όσο η συνολική απώλεια ενός περιουσιακού στοιχείου. Η ζημιά σε ένα αεροσκάφος που προκύπτει από αυτό το είδος σκληρής πτήσης είναι γνωστή ως υπερένταση. Πριν προχωρήσετε περαιτέρω, είναι σημαντικό να κατανοήσετε τις δυνάμεις που δρουν σε ένα αεροπλάνο κατά την πτήση.

Δυνάμεις που ενεργούν σε αεροσκάφος

Ένα αεροσκάφος σε πτήση υφίσταται διάφορες καταπονήσεις σε διάφορα μέτρα, λόγω των τεσσάρων δυνάμεων που το κρατούν σε πτήση. Αυτές οι δυνάμεις είναι:

1. Ανύψωση (που δημιουργείται από την κίνηση της πτέρυγας προς τα πάνω),
2. Βάρος (λόγω του βάρους του ίδιου του αεροσκάφους, ενεργώντας προς τα κάτω)
3. Πώση (που δημιουργείται από τους κινητήρες, ωθώντας το αεροσκάφος προς τα εμπρός)
4. Σύρετε (που δημιουργείται από τη ροή αέρα πάνω από το σώμα, εμποδίζοντάς το να προχωρήσει προς τα εμπρός).

Δυνάμεις που ενεργούν σε αεροσκάφος (Φωτογραφία :AC Drone/Shutterstock)

Τα αεροσκάφη μπορούν να κινούνται και στις τρεις διαστάσεις. Κατά συνέπεια, το αεροσκάφος θα καταπονηθεί και στις 3 διαστάσεις. Αυτά τα φορτία μπορούν να ταξινομηθούν σε οποιονδήποτε από τους 5 τύπους:

1. Ένταση (επιμήκυνση στρες)
2. Σπίεση (καταπόνηση σύνθλιψης)
3. Στρέψη (στρεπτική τάση)
4. Διάτμηση (διαχωριστική τάση)
5. Καμπή (παραμορφωτική τάση)

Ένα αεροσκάφος βαθμολογείται για όλες αυτές τις καταπονήσεις που ασκούνται σε αυτό. Με άλλα λόγια, υπάρχει ένα μέγιστο επιτρεπόμενο όριο φορτίου. υπερβαίνοντας αυτό, τα εξαρτήματα θα παρουσιάζουν σημάδια αστοχίας. Αυτή η κατάσταση είναι γνωστή ως υπερπίεση .

Πλαίσιο αεροσκάφους, αποτελούμενο από δομικά μέλη που μπορούν να υποστούν ζημιά λόγω υπερέντασης (Φωτογραφία:Mario Hagen/Shutterstock)

Ωστόσο, το άγχος δεν δρα μεμονωμένα. Για δομικές ζημιές λόγω πτήσης, τα αεροσκάφη αξιολογούνται σε πολλαπλάσια G-force. Αυτή η βαθμολογία συσχετίζεται με δυνάμεις που επιδρούν στο αεροσκάφος πολλαπλάσια των 9,8 m/s2 (επιτάχυνση λόγω βαρύτητας στη μέση στάθμη της θάλασσας).

Πότε καταπονείται ένα αεροσκάφος;

Τα αεροπλάνα έχουν ένα δυναμικό κέντρο βάρους (CG) , το οποίο μπορεί να μετατοπιστεί τόσο πλευρικά όσο και διαμήκη καθώς το αεροπλάνο κινείται. Προκειμένου να προκληθεί υπερβολική πίεση στο πλαίσιο ενός αεροσκάφους, πρέπει να υπόκειται σε συνθήκες πτήσης που προκαλούν τη μετατόπιση του CG εκτός της εμβέλειας που καθορίζει ο κατασκευαστής.

Συσχέτιση της ταχύτητας στροφής και των δυνάμεων G σε ένα αεροσκάφος (Photo Credit :Aviation Security Service)

Για παράδειγμα, ένα αεροσκάφος με κακή κατανομή βάρους μπορεί να προκαλέσει τη μετατόπιση του CG προς τη βαρύτερη πλευρά. Για να διορθωθεί αυτό, ο πιλότος πρέπει να κάνει προσαρμογές που διαταράσσουν την κανονική βελτιωμένη διαδρομή πτήσης. Σε υψηλές ταχύτητες, αυτό δημιουργεί μη φυσιολογικό επίπεδο πίεσης σε διάφορες επιφάνειες ελέγχου. Εάν τα ανώμαλα όρια τάσης υπερβούν τις τιμές κατωφλίου, μπορεί να προκληθεί παραμόρφωση.

Η τοποθέτηση ενός αεροσκάφους σε ακραίες γωνίες για την εκτέλεση στροφών προκαλεί υπερβολική καταπόνηση των πλαισίων του αεροσκάφους (Photo Credit :Konstantin Yolshin/Shutterstock)

Ομοίως, η δομή ενός αεροσκάφους τονίζεται επίσης όταν παίρνει μια στροφή. Για να στρίψει, ένα αεροσκάφος πρέπει να στρίψει προς τη μία πλευρά και να στρίψει εντός του επιτρεπόμενου ορίου ταχύτητας που είναι διαθέσιμο για αυτήν τη γωνία κλίσης. Οι υψηλότερες ταχύτητες απαιτούν υψηλότερες γωνίες κλίσης, αλλά αυτό ασκεί τεράστια πίεση στο πλαίσιο του αεροσκάφους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα παλαιότερα αεροπλάνα δεν μπορούν να εκτελούν ακραίους ελιγμούς όπως και τα νεότερα αεροσκάφη!

Για στρατιωτικές εφαρμογές, όπως οι πτήσεις σε χαμηλό ύψος, είναι απαραίτητο να συμμορφώνεστε με τα περιγράμματα της επιφάνειας της γης. Αυτό μπορεί συχνά να έχει ως αποτέλεσμα οι πιλότοι να καταδύονται και να εκτοξεύονται σε ακραίες γωνίες, ασκώντας σοβαρή πίεση στο αεροσκάφος.

Τρόποι αποτυχίας λόγω υπερέντασης

Συνήθεις ενδείξεις υπερέντασης περιλαμβάνουν ρωγμές από πίεση, σπασίματα των τριχών, κουρεμένα πριτσίνια και παραμορφωμένα σκελετά αεροσκαφών. Καθώς περισσότεροι κατασκευαστές χρησιμοποιούν σύνθετα υλικά πάνω από μέταλλα, είναι πιο δύσκολο να ανιχνευθεί η υπερένταση. Αυτό αυξάνει τον κίνδυνο αστοχίας λόγω ερπυσμού (παρατεταμένες περίοδοι πίεσης σε ένα εξάρτημα) ή κόπωσης (κυκλική καταπόνηση ενός εξαρτήματος).

Όλα τα αεροσκάφη υπερτονίζονται στις ίδιες τιμές G;

Τα σύγχρονα αεροσκάφη μπορούν να αντέξουν υψηλές δυνάμεις G για να αποτρέψουν τους πιλότους από την υπερβολική πίεση στο αεροσκάφος κατά λάθος. Ωστόσο, ορισμένες εργασίες απαιτούν αεροσκάφη να πετούν στα άκρα τους, όπου μπορεί να αντιμετωπίσουν δυνάμεις ικανές να προκαλέσουν σημαντική δομική ζημιά.

Η πτήση σε χαμηλό ύψος περιλαμβάνει αεροσκάφη που πετούν πολύ κοντά στο περίγραμμα της γης, ασκώντας τεράστια πίεση στις επιφάνειες του αεροσκάφους.

Ενώ τα εμπορικά αεροσκάφη αξιολογούνται για δυνάμεις μικρότερης G, τα στρατιωτικά και τα αεροσκάφη ακροβατικών βαθμολογούνται για πολύ υψηλότερα φορτία G. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι πρέπει να αλλάξουν απότομα κατευθύνσεις, γεγονός που τους εκθέτει σε δυσμενείς συνθήκες εξισορρόπησης πιο συχνά από τους εμπορικούς τους ομολόγους.

Συμπέρασμα

Ίσως αναρωτιέστε… γιατί να κάνετε ελιγμούς σε ταχύτητες που προκαλούν κάμψη των ατράκτων; Αν και δεν αμφισβητούνται οι κίνδυνοι, υπάρχει μια άλλη προοπτική σε αυτό.

Οι κατασκευαστές θα αναζητούν πάντα αυτό το πλεονέκτημα που φέρνει τις μηχανές τους σε αποτυχία και θα βελτιώνουν αυτό το όριο στην επόμενη επανάληψη. Επομένως, κάθε επανάληψη πιέζει αυτό το περίβλημα, με αποτέλεσμα τη συνεχή ανάπτυξη αεροσκαφών που είναι πολύ αξιόπιστα και ικανά να κινούνται με εκπληκτικές ταχύτητες—ακόμα και πολλαπλάσιες της ταχύτητας του ήχου!