¿Cuál es el empuje mínimo necesario para despegar?

En un avión de pasajeros, ¿cuánto empuje se requiere para despegar? ¿De qué factores depende?

¿Quiere lbs.ft o % exactos o para B747 o Cessna 172 o simplemente el principio detrás de esto?
0, siempre que haya suficiente viento
La elevación (presión), la temperatura y el peso son los tres que me vienen a la mente.
0 siempre que las pendientes de la pista sean suficientes. Hay videos de planeadores que literalmente despegan rodando cuesta abajo

Respuestas (4)

Necesita al menos suficiente empuje para mantener el avión volando a la velocidad mínima de arrastre. Esto es un poco más alto que la velocidad mínima de vuelo, por lo que debe agregar algo para acelerar la aceleración hasta este punto. Además, quieres escalar eventualmente, por lo que es mejor que agregues un poco más de empuje.

Normalmente, el empuje estático de un avión comercial es al menos una cuarta parte de su peso. Si el avión está vacío, esto puede llegar a ser hasta la mitad del peso.

Una de las razones es la capacidad de altitud: dado que el empuje disminuye con la densidad del aire, el empuje estático en la altitud de crucero es solo una cuarta parte del empuje a nivel del mar. El empuje de un motor moderno de alta relación de derivación cae con la velocidad, por lo que a velocidad de crucero y altitud, el empuje es aproximadamente una sexta parte del nivel del mar estático.

La segunda razón es la seguridad: el despegue debe continuar incluso después de que un motor falle en la última fase de aceleración. Ahora, un avión normalmente de dos motores tiene solo la mitad de empuje disponible y aún debería volar, para que no se estrelle contra lo que sigue al final de la pista.

El empuje necesario para sostener el vuelo es aproximadamente 1/18 del peso de la aeronave, y si tiene en cuenta los múltiplos dados anteriormente, notará que si la aeronave puede volar a pleno empuje en crucero, esto encaja muy bien con una fuerza de empuje estática a nivel del mar. fuerza equivalente a un tercio de su peso.

Los factores para el empuje de despegue son:

  • Longitud de la pista: las pistas cortas necesitan más exceso de empuje para una aceleración más rápida.
  • Elevación de la pista: los lugares más altos tienen aire menos denso, por lo que se necesita más velocidad para despegar y los motores tienen menos empuje que al nivel del mar.
  • Pendiente de la pista. Despegar cuesta abajo equivale a tener un poco de empuje extra.
  • Temperatura del aire: el aire más frío es más denso, por lo que la velocidad mínima es menor y los motores desarrollan más empuje.
  • Velocidad del viento: Un viento en contra es equivalente a iniciar la carrera de despegue a esta velocidad.
  • Velocidad mínima de vuelo: una carga alar baja y una configuración de flaps de baja resistencia reducen la velocidad a la que la aeronave puede despegar.
El 1/18 es el empuje típico requerido para los aviones comerciales en la mejor velocidad de planeo, pero en V 2 será más alto. Diría que tal vez 1/12–1/10, pero no he visto esos valores citados públicamente en ninguna parte, por lo que es solo una conjetura basada en un simulador que estima el comportamiento de la geometría y algunos factores falsos. Y no olvide alguna reserva para poder escalar, no solo mantener el vuelo.
@JanHudec: Cierto, especialmente con los flaps preparados para el despegue. Pero no quería dar a entender que el 1/18 aplica para el despegue. Sin embargo, si la pista es lo suficientemente larga, el empuje mínimo necesario para el despegue sería de aproximadamente 1/18 del peso.
Sólo muy teóricamente. Tendría que despegar hasta el efecto suelo (donde la resistencia es menor) y acelerar en efecto suelo para obtener la mejor velocidad de planeo (es decir, algo así como 260-280 nudos).
@JanHudec: Hago toda la aceleración en el suelo y despego justo cuando alcanzo la resistencia mínima. Por supuesto, la escalada requeriría más empuje, pero si se pide el mínimo, eso es todo. Solo la pista debe ser lo suficientemente larga y debo ignorar la velocidad máxima de los neumáticos.
a) ¿Está seguro de que las ruedas aún proporcionarían menos resistencia a 260 nudos que el efecto de ala en el suelo (o al menos el efecto de ala fuera del suelo) y b) ¿Está seguro de que las llantas no explotarían mucho antes de llegar a eso? ¿velocidad?
@JanHudec: a) ¡absolutamente sí! El fuselaje tiene la mitad de resistencia que en vuelo, lo que deja mucha resistencia a las ruedas antes de que volar sea mejor; b) probablemente lo harían. Necesita llantas especiales para esa velocidad (como las del transbordador espacial), y los autos realmente rápidos tienen simples discos de aluminio como ruedas.

La cantidad de empuje necesaria es la fuerza requerida para acelerar la aeronave hasta la velocidad de despegue, una velocidad que permite que las alas generen suficiente sustentación para sostener la aeronave en el aire.

Los factores incluyen

  • peso de la aeronave
  • condición de la pista (longitud, pendiente, seca/húmeda)
  • configuración de flaps
  • componente de viento de frente
  • Si se trata de un avión multimotor, también se considera la capacidad de despegar de manera segura en caso de falla de un solo motor.

Si por "cantidad de empuje", te refieres a la fuerza de aceleración: la potencia del motor varía desde 160 hp en pequeños aviones de hélice hasta miles de libras en aviones de turbina (el motor del Boeing 777 tiene una potencia nominal de 417 kN). En la mayoría de los aviones GA, potencia de despegue = máxima potencia. En aviones más grandes, normalmente está ligeramente por debajo de la potencia máxima para evitar el desgaste del motor.

Tenga en cuenta que el "empuje" no se usa para hacer despegar un avión. "Elevación" se utiliza para hacerlo volar y contrarrestar el "peso". Los motores producen "empuje" para impulsar el avión hacia adelante, las alas crean "elevación".

La mayoría de los aviones comerciales cuestan en realidad decenas de miles de libras por motor . El 777 es aún más, con hasta 115 000 lb por motor (nominal... ha sido probado a algo así como 127 000 lb, IIRC). Dato curioso: un solo motor del 777-300ER es lo suficientemente potente como para volar un DC -9 en línea recta mientras sigue acelerando .
Entonces, ¿esencialmente un 777-300ER es un DC-9 VTOL con sobrepeso?

Todo se reduce a la segunda ley de movimiento de Newton en que:

F = metro ⋅ a

La confianza requerida para un 70 m/seg. La velocidad de despegue de 10.000 kilos y el peso con una aceleración de 2 g es: 20 Kilo Newtons, tardará 35 segundos y 1225 metros de pista en volar. En este momento, los fabricantes de aviones tienen que sacrificar potencia y velocidad por la mejor economía de combustible. pero con hélices una velocidad máxima es de unos 662 K hr ( SAAV 2000 ) y jets con una velocidad óptima es de 880 k hrs. Ambos no viajan a la velocidad óptima para NINGÚN avión de alrededor de 700 km por hora, que es donde la resistencia inducida y la resistencia atática son las más bajas, por lo que un avión de hélice es lento y un jet es rápido y la penalización es el consumo de combustible porque el jet tiene viajan a la velocidad de la combustión en los motores y las hélices no pueden hacerse más grandes de lo que son ahora (la velocidad del sonido limita su tamaño en las puntas)

Eso es mucha confianza... :)
2g = alrededor de 20 m/s2, por lo que el tiempo para acelerar será más como 3,5 segundos, no 35 segundos

Sin perjuicio de las excepciones y ciertos detalles sobre los que el operador puede decidir, por lo general, el empuje mínimo requerido para satisfacer las normas de la EASA (y la FAA) sobre el rendimiento de despegue de aviones civiles a reacción es el que permite un peso, una configuración de la aeronave, una pista y un conjunto de condiciones ambientales dados. a

  • Acelerar al valor de la velocidad V1 correspondiente a ese despegue específico con todos los motores en funcionamiento
  • Rechace el despegue desde la velocidad V1 con todos los motores
    funcionando o con un motor inactivo dentro de la distancia permitida para
    el caso de parada o
  • Continuar el despegue desde la velocidad V1 con un motor inoperativo, acelerando a las velocidades VR y V2 correspondientes a ese despegue específico dentro de la distancia permitida para el caso de despegue.
  • Salir de la pista a velocidad V2 respetando una pendiente mínima de ascenso definida en la normativa (dependiendo del número de motores)
  • Despeje todos los obstáculos debajo de la ruta de vuelo de despegue por un cierto margen predeterminado
  • Alcanzar una altura mínima para la retracción de los flaps o lograr una configuración limpia y la velocidad asociada dentro del límite de tiempo máximo para la operación del motor en el empuje de despegue (generalmente 5 o 10 minutos)

Esta es una versión bastante simplificada y condensada de varios párrafos en EASA CS 25 (Especificación de certificación para aeronaves grandes) y las regulaciones de operaciones aéreas de EASA , capítulo POL (Limitaciones operativas y de rendimiento, por ejemplo, CAT.POL.A.205 detalla los requisitos de distancia de despegue). Para obtener más detalles, me temo que leer las reglas es tan bueno como parece...

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