Miért nincsenek olyan esetek, amikor a repülőgépek felelőtlenül előznek vagy száguldanak?

A légiközlekedési ágazatban szigorúan tilos a műszaki szabványokat vagy biztonsági határokat túllépő repülőgépeket repülni, és katasztrofális következményekkel járhat.

Május 14-én egy videó terjedt el a közösségi médiában, amelyen három repülőgép egyszerre jelent meg az égen. A videót a Spring Airlines járatának egyik utasa tette közzé a Douyin oldalon.

A leírásban a személy azt állította, hogy az alatta lévő repülőgép a Chengdu Airlineshoz tartozik, míg az azt alacsonyan előző gép a Shandong Airlineshoz, amely légitársaság a „Lightning Airlines” vagy a „Shandong Speed” becenevekről ismert.

A légitársaság „Shandong Express” néven ismert jelensége azonban nem a sebességből fakad. A szigorú légi közlekedési szabályok miatt a pilóták számára szinte lehetetlen a sebességkorlátozásnál gyorsabban repülni.

Aerodinamikai alap

Az abszolút ok, ami megakadályozza, hogy egy kereskedelmi repülőgép önkényesen növelje a sebességét a levegőben, a folyadékdinamika törvényeiből fakad, különösen a hangsebességhez közeledő légáramlás viselkedéséből nagy magasságban.

Vírusként terjed a közösségi médiában egy videó, amelyen három repülőgép látható egyszerre az égen, amint a Shandong Airlines megelőzi a Chengdu Airlinest. Fotó: Douyin

A modern kereskedelmi repülőgépek, a kompakt keskeny törzsű repülőgépektől az óriásokig, jellemzően szubszonikus üzemmódban működnek, az optimális recirkulációs sebességtartomány Mach 0,78 és Mach 0,85 között van (a levegőben lévő hangsebesség 78-85%-a).

Egy repülőgép tényleges sebességét Mach-számokban mérik, amelyeket a tárgy sebességének és a környező folyékony közegben lévő hangsebesség arányaként definiálnak.

Bár maga a repülőgép a hangsebességnél lassabb sebességgel mozog (1 Mach alatt), a szárny felső felületének ívelt kialakítása a felette áramló légáramot lokálisan gyorsulásra kényszeríti, Bernoulli elvének megfelelően felhajtóerőt generálva.

Ha egy pilóta szándékosan a gázpedál segítségével gyorsítja fel a repülőgépet a maximális Mach-szám fölé, azzal a céllal, hogy megelőzzön vagy „versenyezzen” egy másik repülőgéppel, szélsőséges fizikai jelenségek lépnek fel.

Ezen a ponton lökéshullámok, a növekvő nyomás és hőmérséklet láthatatlan határai alakulnak ki, és komoly zavart okoznak a légáramlásban. Ennek közvetlen következménye a határréteg szétválása, ahol a légáramlás már nem tapad szorosan a szárny aerodinamikai felületéhez, hanem mögötte szétszakad, turbulens örvényeket hozva létre.

A légellenállás korlátai mellett a nagy magasságban közlekedő kereskedelmi repülőgépek rendkívül szűk üzemeltetési térrel is szembesülnek, amelyet a repülőgépészek koporsósaroknak neveznek.

A koporsószög akkor fordul elő, amikor a repülőgép elég gyorsan és elég magasra mozog ahhoz, hogy a nyomás kiegyenlítődjön a szárny alsó és teteje között, aminek következtében a felhajtóerő fokozatosan eltűnik.

Ahogy a repülőgép növeli a magasságot, a levegő ritkul, kevesebb légmolekulával, miközben a szárnyfelület változatlan marad. Ez arra kényszeríti a repülőgépet, hogy gyorsabban repüljön, hogy elegendő felhajtóerőt generáljon a szárnyaknak.

Ha egy repülőgép túl lassan mozog, akkor lezuhan, mert már nincs elég felhajtóereje ahhoz, hogy ellensúlyozza a rá ható erőket, például a Föld gravitációs vonzását vagy a centripetális erőt. Amikor a felhajtóerő kisebb, mint a gravitáció, a repülőgép átesést tapasztal – a láthatatlan gyilkost a levegőben.

Az illusztráció egy koporsósarok koncepcióját ábrázolja. Fotó: PilotMall.

A koporsófedél környékén azonban, ha gyorsan repül, a repülőgép eléri a szubszonikus Mach sebességet. A szárnyak feletti légáramlás eléri a hangsebességhez közeli vagy annál nagyobb sebességet, miközben a repülőgép továbbra is a hangsebesség alatt mozog.

Túlzottan nagy sebességnél a légáram és a szárnyfelület ütközése által keltett lökéshullámok a repülőgép orrát a föld felé nyomják.

Emiatt a koporsó sarka közelében repülés olyan, mintha bekötött szemmel egyensúlyoznánk egy kifeszített kötélen. A sebesség vagy a magasság apró változása is a felhajtóerő csökkenéséhez vagy a sebesség túllépéséhez vezethet, amelyek mindkettő katasztrofális következményekkel járhat.

Gazdasági probléma

Biztonsági és fizikai korlátok nélkül is a kereskedelmi repülőgépek „sebességi versenyét” továbbra is korlátozná a légiközlekedési gazdaság alapvető szerkezete.

1957-ben emelkedett a levegőbe az első Boeing 707. 0,78 Mach utazósebességet ért el. 2009-ben a Boeing piacra dobta a 787 Dreamliner-t. Ennek a repülőgépnek az utazósebessége 0,85 Mach.

Két repülőgép, melyeket 52 év különbséggel gyártottak, mindössze 8%-kal gyorsabbak. Ilyen figyelemre méltó tudományos és technológiai fejlődés mellett miért nem tudnak a repülőgépek még gyorsabban repülni?

Ennek az az oka, hogy a légi közlekedési ágazat egyike azon ágazatoknak, amelyek rendkívül alacsony profitrátával rendelkeznek. Az üzemanyagköltségek teszik ki a légitársaságok teljes közvetlen működési költségeinek legnagyobb és legingadozóbb részét.

A Concorde a mai napig az egyetlen kereskedelmi forgalomban lévő repülőgép, amely szuperszonikus sebességet ért el. 2,02 Mach sebességgel tudott repülni, amivel körülbelül 3 óra 30 perc alatt lehetett eljutni New Yorkból Londonba.

Ez lenyűgöző szám, de mindössze 14 Concorde-ot állítottak forgalomba, és ezek is csak két útvonalon közlekedtek két légitársaság, a British Airways és az Air France számára. A Concorde első kereskedelmi járata 1976-ban volt, az utolsó járata pedig 2003-ban ért véget.

A Concorde a mai napig az egyetlen kereskedelmi forgalomban lévő repülőgép, amely szuperszonikus sebességet ért el. Fotó: CNN

A szuperszonikus repüléshez egy repülőgépnek rendkívül aerodinamikusnak kell lennie, ami azt jelenti, hogy keskeny kialakításúnak kell lennie, ami korlátozza az utasok számát. Ez azt jelentette, hogy a Concorde csak körülbelül 100 utast tudott szállítani, ami szerény szám a Boeing 787-10 330 utasához képest.

Továbbá a viszonylag kis számú utasra elosztott magas üzemeltetési költségek nem jelentettek életképes gazdasági modellt. Az 1990-es évek végére egy egyirányú jegy a Concorde-on akár 6000 dollárba is került, ami jelentősen magasabb ár, mint egy hagyományos utasszállító repülőjegyé.

A légitársaságok a sebesség helyett a járatok üzemeltetéséből származó profitra alapoznak. Ezért a kereskedelmi repülési technológia jelenleg kizárólag a hatékonyság növelésére összpontosít.

Vegyük például a Boeing 707-est és a Boeing 787-est. Bár hasonló utazósebességgel rendelkeznek, a Boeing 787 sokkal költséghatékonyabb opció.

Pontosabban, a Boeing 787 óránként mindössze körülbelül 5 tonna üzemanyagot fogyaszt, és körülbelül 140 további utast képes szállítani. Összehasonlításképpen, a Boeing 707 óránként körülbelül 6,8 tonna üzemanyagot fogyaszt. A modern repülőgépek arra összpontosítanak, hogy a lehető legalacsonyabb üzemanyag- és üzemeltetési költségek mellett a lehető legtöbb utast juttassák el úti céljukhoz.

A repülőgépeknek elég nagy sebességgel kell repülniük a magas hatékonyság eléréséhez, de a légellenállás és az üzemanyag-fogyasztás nem csökkentheti a bevételt. Ezért a kereskedelmi repülőgépek repülési sebessége ma lényegében az optimális sebesség a hatékonyság és a bevétel között.

Forrás: https://znews.vn/vi-sao-khong-co-chuyen-may-bay-vuot-au-dua-toc-do-post1652089.html