¿Por qué los aviones modernos no tienen un tren de aterrizaje que pueda girar para compensar los vientos cruzados?

Hay un avión que conozco que puede hacer exactamente lo que dices, el B-52:

Este avión tiene un tren de doble bicicleta orientable que permite a la tripulación apuntar el tren a lo largo de la pista mientras el fuselaje se desplaza hasta 20* fuera de la línea central de la pista. AFAIK, el equipo está sujeto al ILS; marca en el OBI a un curso y el tren apuntará de esa manera incluso si el avión apunta de manera diferente.

La razón por la que se hizo esto se debe principalmente al diseño del resto de la aeronave. Es un diseño muy "denso", que mete mucho peso en un paquete muy pequeño, lo que requiere alas y cola masivas solo para mantenerlo bajo control en la altitud. Estas superficies luego se convierten en enormes velas en altitudes más bajas, y con la disposición de las alas altas y anédricas en un borde relativamente bajo, no hay mucho margen para el error. Los pilotos de B-52 a menudo dicen que tienes que volar 2 segundos por delante del avión, así de lento es reaccionar a la entrada del piloto. Por lo tanto, las técnicas clásicas de "eliminación de cangrejos" que involucran un timón duro con contraalerón simplemente no funcionarán con un BUFF. Tienes que aterrizar en forma de cangrejo y corregir después del aterrizaje, y en una pista seca que tampoco es una buena idea con un avión de este tamaño.

Los aviones de pasajeros modernos, por su tamaño, son mucho más fáciles de maniobrar que el BUFF. Los realmente grandes, como el 747, en realidad también tienen un engranaje principal orientable, pero AFAIK el principal del 747 solo se puede dirigir activamente en el suelo, y debido a que contrarrestan el engranaje de la nariz (ayuda a llevar la cola en las esquinas; imagínese conduciendo algo alrededor de 4 veces más largo que un camión de 18 ruedas) en realidad estarían más alejados de la línea de la pista al desarmar.

Los sistemas de engranajes principales de cuatro y seis ruedas que se usan en aviones más grandes (777, 787, A380) en realidad tienen una pequeña cantidad de ruedas incorporadas; si ve videos de YouTube de aterrizajes con viento cruzado ( hay varios ) , verá que las dos ruedas traseras de cada tren se tocan primero y en realidad giran todo el "camión" en línea con la dirección real de viaje del avión. Luego, cuando el avión se asiente en el tren y el fuselaje se alinee con la pista, se enderezarán. Los aviones con tren principal de una y dos ruedas no lo necesitan tanto (y dicho sistema no es tan efectivo ya que el primer punto de contacto de un neumático está directamente nivelado con el puntal del tren en lugar de detrás de él).

Mi experiencia en ingeniería de trenes de aterrizaje es con aviones de transporte a reacción que no sean el B-52 o el 747, pero en base a los principios generales de la disciplina, aquí hay algunos comentarios relacionados con los puntos que han planteado los carteles.

• El diseño inusual del tren de aterrizaje B-52, esencialmente cuatro engranajes principales casi alineados con el fuselaje y sin engranaje de morro, es más adecuado para un sistema de rotación de engranajes que el típico avión de tres ruedas. Los diseñadores siempre tienen que preocuparse por los modos de falla, y si una falla causara que girara solo un camión de engranaje principal de un diseño de triciclo, o cualquiera de los dos sufriera una falla por sobrecarga, los desequilibrios resultantes podrían ser desastrosos: Un gran momento de guiñada inmediatamente después aterrizaje; fuerzas de frenado asimétricas; falta de frenado de un camión si fallan sus neumáticos; tal vez una vibración resonante del puntal que lo estrese más allá de su límite de diseño. La lista continua.

• La carga útil se reduciría al menos en el equivalente de unos pocos pasajeros. Nadie en la "administración" sería bueno con eso, para un sistema que no tiene una necesidad real demostrada (ver, por ejemplo, el comentario del cartel "en [12 años], nunca tuve que desviarme o dar la vuelta debido a un viento cruzado") . En mi experiencia personal al asistir a reuniones de ingeniería, hay rechazo si alguien quiere agregar, digamos, un artículo de 50 lb a un avión TOW de 500,000 lb. Imagine que un engranaje principal direccionable más los sistemas asociados fácilmente podrían pesar diez veces eso, y se convierte en un completo fracaso. Una gran mella en la rentabilidad de la aeronave más la introducción de modos de falla que podrían provocar la pérdida del casco, todo para resolver algo que está más cerca de una molestia que de un problema real.

• Un pequeño aparte: la rotación previa de los neumáticos del engranaje principal está en la misma categoría de "no va a suceder", por razones similares (yo era la persona en mi empresa responsable de enviar respuestas educadas a las personas que nos contactaron con la sugerencia). Mucho peso/complejidad, y más modos de falla de los que la gente común podría imaginar, para algo que resulta no ser realmente un problema: todo ese humo de llantas no significa mucho en términos de desgaste de la banda de rodadura... al menos no es suficiente para hacer que la rotación previa valga la pena.

• Con respecto al comentario de un cartel sobre el tren principal orientable en el 747 que ayuda con los giros durante el rodaje: una razón relacionada por la cual los camiones del tren principal "interior" (cuerpo) en el 747 son orientables es para reducir el estrés dentro de esos neumáticos causado por algo llamado "roce". ". El ángulo de fricción es la diferencia entre la dirección en la que apunta la aeronave y la dirección en la que apunta un neumático en particular. Es decir, en cualquier instante particular, un neumático generalmente no estará en el mismo radio de giro efectivo que la aeronave. Como resultado, la llanta se "tuerce", ejerciendo más tensión en una llanta que ya está muy cargada (puede que no sean de metal, pero las llantas están diseñadas para las cargas tan estrechamente como cualquier otro elemento de la estructura de la aeronave). Entonces, incluso si la aeronave pudiera hacer un giro cerrado sin la dirección del tren principal, hacerlo pondría una carga inaceptable en el neumático.

Creo que un aspecto que se podría considerar en cada refinamiento que se agrega es el riesgo de mal funcionamiento. En este caso, ¿cuál es el riesgo de que ocurra un giro cuando no lo deseas? Sospecho que el procedimiento de cangrejo convencional podría no ser tan malo una vez que tenga en cuenta el costo adicional y la complejidad de un giro y el riesgo de que el equipo gire cuando no se le ordena o no gira en proporción con la cantidad necesaria.

Goodyear produjo un sistema de engranajes de viento cruzado para aviones de aviación general en los años 50. Era una opción de fábrica en algunos Cessna taildraggers y aviones triciclo Beech Bonanza. El eje está cargado por un resorte para descansar en una cuna hasta que el avión aterriza en forma de cangrejo, momento en el cual salta en la dirección del impulso del avión. Los frenos bastante débiles y meticulosos le dieron una mala reputación, además de que los pilotos estaban nerviosos por aterrizar en un cangrejo.

Aparentemente, los Boeing 737 tienen una versión más moderna en los puntales del tren principal, ya que se pueden observar rodando mientras están en un cangrejo por aviones detrás de ellos.