¿Por qué los aviones no utilizan sistemas de reabastecimiento de combustible en el aire?

En este momento, si un avión de pasajeros quiere volar una distancia realmente larga (por ejemplo, un Boeing 787 que vuela de Seattle a Tokio), tiene que cargarse con mucho combustible, que a su vez pesa miles y miles de libras. Esto, por supuesto, hace que el vuelo de la aeronave sea menos eficiente de lo que podría ser 1 . Por lo tanto, si la nave pudiera teóricamente transportar la mitad de combustible, eso debería aumentar la eficiencia de combustible de la nave, ¿verdad? 2

El reabastecimiento de combustible a mitad de camino parece ser una buena idea en ese momento. Por supuesto, el aterrizaje agregaría mucho tiempo al vuelo, por lo que parece que la mejor opción sería reabastecerse de combustible en el aire. Permitiría que la aeronave fuera más eficiente, sin necesidad de parar en un viaje largo.

Boeing y Airbus fabrican algunos aviones | que puede hacer | reabastecimiento de combustible en el aire , de hecho, uno de ellos es un 747-200 altamente modificado (correctamente llamado VC-25 ) utilizado como Air Force One:

ingrese la descripción de la imagen aquí
(fuente: wordpress.com )

Supongo que, debido a que los ingenieros y gerentes de ventas de Airbus y Boeing son bastante inteligentes, tienen una muy buena razón por la que no instalan/venden esta característica en ningún avión de transporte civil. Pero no estoy seguro de cuál es esa razón.

¿Alguien sabe por qué las aerolíneas no usan aviones que sean capaces de reabastecerse de combustible en el aire?

1 Si no me equivoco, el aumento de peso significa un aumento de AoA para mantener el vuelo nivelado, lo que a su vez aumenta la resistencia inducida del ala. Menos combustible significaría menos resistencia inducida o, si el reabastecimiento de combustible en el aire fuera una práctica común, un ala que fue diseñada para ser más eficiente porque se requiere que maneje menos peso.

2 No sé por cuánto, si no es tanto, bueno, eso podría explicar por qué nadie hace esto.

Dejando a un lado la seguridad y la logística, no estoy seguro de que el beneficio de tener otro avión grande que quema combustible para reabastecer a otro avión que queme combustible compense el costo de simplemente despegar con una carga de combustible más grande para empezar.
@RhinoDriver Y eso sería especialmente cierto si el avión de reabastecimiento de combustible tuviera que volar muy lejos para llegar a un solo avión. Mientras que la forma en que los militares los usan ... es bastante diferente, supongo. En realidad, si tiene un momento para describir la diferencia en la misión (es decir, responder esto desde la perspectiva de "por qué los militares usan el reabastecimiento de combustible en el aire") en una respuesta, eso sería realmente genial. Sobre todo porque lo sabes directamente :).
No hay problema Jay. El reabastecimiento de combustible aéreo es un esfuerzo muy costoso con muy pocos usos prácticos. Para los militares, el aumento del precio del combustible bien vale la mayor capacidad táctica que reciben nuestros aviones. Ya sea que se trate de tiempo de juego en una caja de matanza u operaciones de aguas azules en la Marina (es decir, sin desvío, donde el portaaviones es la única opción y el bajo nivel de combustible requiere un camión cisterna), hay una gran cantidad de beneficios tácticos y administrativos que pagan los militares. para el reabastecimiento aéreo. Publicaré una respuesta real más tarde cuando tenga un poco más de tiempo.
Con respecto a su nota a pie de página número 1, para los aviones, creo que los aviones tienden a volar a una altitud más baja con aire más denso en lugar de usar un AoA significativamente más alto, pero, de cualquier manera, tiene razón en que significa más arrastre y, por lo tanto, más consumo de combustible.
Me parece que simplemente hacer más paradas para repostar un tanque más pequeño usaría menos combustible en general, ya que el avión de reabastecimiento tiene que despegar con el combustible adicional y aterrizar sin él (tal como lo haría realmente el aterrizaje y el despegue), pero tiene el agregado sobre la cabeza de un segundo avión.
No estoy seguro de que se pueda dejar de lado la seguridad... El ATC existe expresamente para mantener separados a los aviones, poner dos aviones muy grandes muy cerca (separación de 10 pies), uno con una enorme carga de combustible y otro con carga humana, es una receta para la falta de atención desastrosa.
Una pregunta para todos: ¿cuántos vuelos se realizan hoy que requieren una parada para repostar combustible dentro del plan de vuelo?
Advertencia: el 747 en la foto no es Air Force One, es una plataforma de comando y control aerotransportado llamada E-4B
@JayCarr no está seguro de que demasiados pasajeros disfruten de todas esas horas extra confinados en sus asientos económicos
@SSumner Ah, me atrapaste. No pude encontrar una buena imagen del Air Force One repostando (en una cantidad razonable de búsqueda), así que elegí algo que se ve muy similar. De hecho, casi opté por una foto de un avión de mando iraní, pero decidí que sería demasiado obvio :). upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/…
Boeing también ha fabricado unas pocas docenas de 737 que son capaces de repostar en el aire: el P-8 y el 737 AEW&C/E-7A .
Dado que el vuelo comercial sin escalas de mayor distancia es de unos 13.800 km en.wikipedia.org/wiki/Non-stop_flight , parecería que los aviones pueden volar prácticamente tan lejos como lo requiera cualquier necesidad comercial. Para decirlo de otra manera, probablemente no haya suficiente beneficio económico, y la solución al "alcance insuficiente" para los aviones comerciales parece abordarse mejor aumentando la capacidad de combustible o haciendo paradas intermedias. Tenga en cuenta que la aviación militar y civil operan bajo diferentes prioridades económicas, de seguridad y logísticas, por lo que lo que es bueno para uno puede no serlo para el otro.
La línea de respuestas a esta pregunta es interesante, pero en cuanto a los 'costos', las cifras, las cifras del mundo real, son los mejores amigos de los comentarios. Bendiciones +

Respuestas (3)

Cantidad de combustible A diferencia de los aviones de combate más pequeños, necesitaría descargar una cantidad sustancial de combustible. Para un B777, está buscando en el rango de 60 toneladas de combustible por medio tanque. La pluma de un KC-135 (más rápido que una canasta) puede hacer alrededor de 3 toneladas por minuto. Las matemáticas llegan a los 20 minutos de reabastecimiento aéreo. El KC-46 puede hacer quizás 180 toneladas, por lo que podría realizar tres operaciones de reabastecimiento de combustible en un vuelo.

Riesgo Esto es considerablemente más peligroso que los márgenes de seguridad muy conservadores dentro de los que normalmente operan las aeronaves. Tendría un avión lleno hasta el borde con combustible y otro avión con más de 300 pasajeros. Una búsqueda rápida en YouTube es suficiente para sugerir que todo esto es muy peligroso.

Además, debe tener en cuenta que la aeronave necesita un margen de seguridad para desviarse en caso de que el reabastecimiento de combustible no funcione, lo que reduce los beneficios que puede esperar.

Muchas rutas intercontinentales se volarán de noche, lo que dificultará la maniobra.

Área de reabastecimiento de combustible En cuanto a la ruta que propuso, el aeródromo más cercano probablemente estaría en Alaska, al menos a 500 km de distancia. Supongo que otra área relevante sería Islandia/Groenlandia. Incluso si cambiara la ruta, se alejaría de las corrientes en chorro que usan los aviones sobre el Pacífico que se encuentran considerablemente más al sur, lo que reduce la eficiencia. El mismo escenario se aplica a los vuelos del Atlántico en dirección este.

Caro Necesitaría obtener otro avión (~200 millones de dólares por un KC-46) con equipo especial y capacitación de la tripulación. La tripulación de la aeronave receptora también necesitaría una formación especial. Las modificaciones del fuselaje serían complicadas y requerirían certificación. Además, necesitaría que todos estuvieran de acuerdo en algún estándar común.

La planificación logística es difícil. Cada avión tendría que ser desviado para interceptar el camión cisterna en un momento y lugar determinados. Desea repostarlos perfectamente uno tras otro, lo que casi con seguridad no es posible. Simplemente no existe el volumen de movimientos de aeronaves factible para esto, especialmente para los vuelos ultralargos donde puede tener el mayor beneficio.

Otros beneficios de aterrizaje incluyen el cambio de tripulaciones y posiblemente la descarga de pasajeros.

Aplicabilidad La cantidad de vuelos en los que esto se puede implementar y usar de manera práctica es muy limitada y, para todos los efectos, solo puede aterrizar el avión y reabastecerlo. Incluso para la ruta que propones, son alrededor de 7500 km, que no es mucho para un B777.

En cuanto al riesgo, solo pude encontrar dos accidentes con reabastecimiento de combustible en el aire, ambos de los años 60. Gastos: tal vez, pero ¿tiene un momento para hablar sobre los posibles ahorros de combustible en cientos de vuelos frente al costo de ese avión? Logística: ¿no crees que una aerolínea podría manejar eso? Aguantan extrañas logísticas todo el maldito tiempo. Otros beneficios de aterrizaje: me refería en particular a los vuelos que ya son directos.
Tampoco estoy seguro de que 20 minutos sea tan importante (pero de repente empiezo a preguntarme si estas preguntas funcionarán bien en este formato, tal vez debería estar en el chat para esto...)
Sin embargo, siga ampliando la respuesta, al menos son buenos puntos de reflexión.
Otras rutas también pueden encontrar esto útil y para esas muchas bases de camiones cisterna serían opciones prácticas. Por ejemplo, los vuelos directos desde la costa este de EE. UU. / Mikdwest EE. UU. al sur de Asia también llevan mucho combustible.
Incluso la Fuerza Aérea, con mucha experiencia en esto, dice en sus manuales de aviones cisterna: "Debido a la magnitud de los efectos aerodinámicos interrelacionados, volar dos aviones en estrecha proximidad vertical no es seguro".
Sí, estoy de acuerdo con Jay Carr, la cantidad de accidentes que he visto (no visto personalmente) y de los que he oído hablar en los años 60, era tan frecuente que generalmente estaba prohibido. Además, deberá pagar los gastos del combustible adicional del que alguien me habló.
@cpast lol, anotado. Me pregunto si sus comentarios (y citas) podrían incluirse en la respuesta para ayudar a respaldarlo. Supongo que hay muchas buenas razones con las que no estoy familiarizado, así que... sí, una respuesta completa sería genial.
@ Jo7 lol, eso no es lo que estaba diciendo, estaba diciendo que no había visto muchos accidentes en mi búsqueda en Google, y esperaba que alguien viniera y me mostrara algunas estadísticas. Lo que hizo cpast, así que creo que estamos bien :).
En realidad, Islandia es un "lugar agradable" para las operaciones de aeronaves, ya que se encuentra a baja altitud, agradable y frío durante todo el año, ¡y sin rutas nacionales de corta distancia! Puedo recordar cuando todos los récords de "menor mantenimiento no programado", "tarifas IFSD más bajas", etc. en el B757 estaban en manos de Icelandair. El único problema es la nube de ceniza volcánica ocasional. Groenlandia, siendo en su mayoría montañas de 9,000 pies, es una historia diferente, por supuesto.
@alephzero Tenía la impresión de que el lugar estaba azotado por fuertes vientos y nieve durante una buena parte del año...
En términos de niveles de riesgo relativos, independientemente de la frecuencia de los percances que tienen los militares con el reabastecimiento de combustible en vuelo, tenga en cuenta que la aviación civil es MUCHO más reacia al riesgo, y la duración de un auge de reabastecimiento de combustible es algo menor que la separación habitual que la FAA tienden a operar debajo, que son 1000 pies verticalmente y 3 millas horizontalmente.
@MikeFoxtrot Creo que puede agregar otro beneficio de aterrizar sobre el reabastecimiento de combustible en vuelo: es bueno para los pasajeros poder salir del avión después de un tiempo. Ocho horas es mucho tiempo (yo diría demasiado) para estar encerrado en una cabina económica, y ya hay aviones en servicio comercial capaces de realizar vuelos significativamente más largos. En mi humilde opinión, una forma más amigable para los pasajeros de ir más lejos en un solo salto sería ir más rápido en lugar de permanecer despierto más tiempo.

No mire el consumo de combustible del vuelo de la aerolínea de forma aislada. Una aerolínea necesitaría combinar el combustible utilizado tanto por el vuelo que genera ingresos como por el avión cisterna, y luego agregar el costo de operarlo también. Incluso si esto pudiera ser compartido por cuatro o cinco vuelos generadores de ingresos, el total sería aún peor.

Para saber cuánto ahorra combustible el repostaje en vuelo, la ecuación de Breguet es su amiga. Supongamos un L/D de 18, un consumo de combustible específico de empuje de b F = 0,018 kg/kNs y una velocidad de Mach 0,82, lo que equivale a v = 279 m/s en 11.000 m de altitud . Ahora mire las fracciones de masa que van con rangos de 8000 km y 2 ⋅ 4000 kilometros:

metro 1 metro 2 = mi R ⋅ gramo ⋅ b F v ⋅ L / D
Volar la distancia de una sola vez necesita que el avión comience con una carga de combustible equivalente al 32,5% de la masa de aterrizaje, mientras que un vuelo con reabastecimiento de combustible necesita solo 2 ⋅ 15,1%. El ahorro (combustible equivalente al 2,3 % de la masa de aterrizaje del avión) es real, pero incluso si otros cuatro pudieran beneficiarse del mismo vuelo cisterna, tendría que costar menos del equivalente al precio del combustible de 5 ⋅ 2,3 % = 11,5 % de la masa de aterrizaje del avión.

Dado que el camión cisterna necesita transportar 5 ⋅ 15,1% = 75,5% de la masa de aterrizaje del avión comercial en combustible, debe ser un avión del tamaño de un avión comercial. Agregue más si el camión cisterna necesita hacer tanto como para despegar, y mucho menos volar a un punto de reabastecimiento de combustible y esperar allí. Y el ahorro de combustible necesita no solo pagar por las necesidades de combustible del petrolero, sino también por su tripulación, mantenimiento y depreciación.

El reabastecimiento aéreo es una gran tecnología para hacer posibles escenarios militares complejos , pero es una bestia hambrienta de recursos.

Parece que el camión cisterna que despega y sube a la altitud de crucero de un avión comercial quemaría una gran cantidad de combustible... y eso si fuera posible que un camión cisterna cargado con Jet-A incluso suba a la altitud de un avión comercial con carga ligera de combustible en primer lugar. Si el avión comercial tiene que descender para encontrarse con el camión cisterna, eso es aún más combustible desperdiciado.
¿Podría volverse un poco más factible si usaran aviones más pequeños para los vuelos? ¿Como un B738 o A319? ¿Quizás incluso un CR-145? Entonces podría tener un camión cisterna que transporte combustible para varios aviones. De acuerdo, esto no aborda una lista completa de otros problemas, pero... ¿teóricamente ayudaría?
@JayCarr: El uso de aviones de pasajeros más pequeños hará posibles las conexiones de mayor alcance. Ahora no solo ahorramos algo de combustible, sino que hacemos posibles vuelos que antes no se podían realizar. Sin embargo, los aviones más pequeños son menos eficientes y más estrechos por dentro. El consumo de combustible por asiento-milla sería mayor, ¡y ciertamente no esperaré volar vuelos transcontinentales en un CR-145!
Parece que podemos ahorrar, en un mundo perfecto, alrededor del 9,3% del combustible total. Suponiendo que el combustible cuesta $ 5 por galón, y una capacidad de 50,000 galones (el 777 de largo alcance parece estar justo por debajo de eso), existe la posibilidad de un ahorro de $ 23,000 en combustible. Más grande de lo que hubiera esperado, pero dudo que sea lo suficientemente grande como para justificar el costo de un segundo avión.
@NPSF3000 MikeFoxtrot cotizó $ 200 millones por un KC-46, así que vamos con eso y sus ahorros de $ 23k por vuelo. De hecho, hagámoslo $ 25k/vuelo, y cuatro recargas de combustible por vuelo KC-46, por lo que cada despegue de KC-46 ahorra $ 100k. Son 2.000 vuelos de camiones cisterna hasta el punto de equilibrio. Pero eso es antes de que tengas gente para volar o cuidar el camión cisterna. Incluso suponiendo un mundo perfecto, son muchos miles de viajes para el camión cisterna antes del punto de equilibrio. El mundo no es perfecto. Un percance y ese transportista bien podría estar enfrentando la bancarrota. La gente entiende que los choques ocurren, pero ¿poner deliberadamente ese combustible ahí?
@MichaelKjörling hasta que lo pones así, ¡nunca me di cuenta de lo caro que es realmente un avión de 200 millones de dólares!

Actualización de 2019: el sitio está muerto (ahora es un servicio de estafa) . Ver máquina wayback aquí :

La gente de Cruiser-Feeder http://www.cruiser-feeder.eu/ intenta que esto suceda.

Aquí hay parte del resumen de un artículo que describe su enfoque:

En este documento se describirá cómo se ha evaluado la seguridad del reabastecimiento de combustible en vuelo y cómo se han definido las reglamentaciones nuevas o modificadas propuestas y los medios aceptables de cumplimiento.

Incluso crearon un diseño conceptual de petrolero de ala conjunta para operaciones civiles: http://www.cruiser-feeder.eu/downloads/li-la-rocca---conceptual-design-of-a-joint-win.pdf

En sus documentos, encontrará datos para los vuelos en los que vale la pena el reabastecimiento de combustible en pleno vuelo, cómo quieren que esto suceda y algunos datos interesantes.

Enfoque interesante: deje que el camión cisterna vuele detrás y empuje el combustible hacia arriba. Esto requiere mucho menos entrenamiento de las tripulaciones de los aviones. Pero cuando veo una propuesta de ala unida, sé que proviene de una torre de marfil académica con poca experiencia práctica en diseño y construcción de aeronaves.
@PeterKämpf, ¿quieres decir que a veces las teorías no funcionan tan bien en el mundo real? ¡Estoy sorprendido!
@FreeMan: Estoy aún más sorprendido. La deshonestidad (¿o es falta de idea?) de las personas detrás del sitio web de alimentación de cruceros es impresionante. Están felices de devorar los fondos de investigación de la UE con afirmaciones increíbles. Un simple cálculo al dorso del sobre muestra que los beneficios son solo una décima parte de lo que afirman, solo para el avión aislado. El consumo de combustible del sistema aumentará.
@PeterKämpf lamentablemente no tengo mucha experiencia en este campo del amplio mundo de la aviación, publiqué la respuesta porque creo que definitivamente vale la pena leerla. ¿Por qué está tan sorprendido por el concepto de crucero-alimentador? Creo que la idea detrás del concepto es muy buena. Deje que el avión arranque con una pequeña cantidad de combustible para reducir su peso inicial y luego rellénelo en el aire de camino a su destino. ¿Por qué encuentra una mala idea una propuesta de ala unida? Como dije, no tengo experiencia en este campo de la aeronáutica, pero me interesa su opinión sobre el Cruiser Feeder Concept.
@jklingler: Este concepto nunca se certificará; solo piense en lo que podría suceder si falla el reabastecimiento de combustible. Al final, el avión de pasajeros tendrá que parecerse mucho a los aviones de pasajeros de hoy, y con la ecuación de Breguet es fácil ver que los ahorros son modestos. Los animo a hacer nuevas preguntas, porque los comentarios dificultan la explicación de todos los detalles.
@FreeMan: La diferencia entre teoría y práctica es que, en teoría, no hay diferencia.
¿Por qué los aviones no utilizan sistemas de reabastecimiento de combustible en el aire?
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