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如果客机将客舱整体伞降有多难? 第1页

  

user avatar   adamdeng 网友的相关建议: 
      

就是技术难度大,无法实现预期的效果。

目前实用的整机伞降只在塞斯纳等轻型飞机上实现过:

这些小飞机的最大重量只不过1吨左右而已。

但是大型客机呢?拿相对较小的737来看,最大起飞重量达到了50吨,空重也有28吨。

我国神舟5号飞船的重量大约为2吨,降落伞面积就达到了1200平方米,伞的形状跟上面的类似,是环帆伞,这个伞型应该是理论上可以获得最大空气阻力和稳定性的。

多大的伞能够具体产生多大的空气阻力,并且可以承担多大的重力,并且保证承载物落地时的速度在安全范围内呢?

以救生-7甲型(歼-6、强-5、歼-7等机型飞行员配伞)降落伞为例,标准大气压的下,负重100公斤,接地时垂直下降速度低于6米/秒(等同于1.8米高处跳落,以这个速度落地的话,未经训练的人员摔伤率可以想象有多高),伞衣面积56.6平米。

伞兵专用伞的话,例如伞兵2型,负重有所提高(120公斤),接地速度略低(5.2米/秒),但是伞衣面积增加到70平米,成本嘛,肯定比飞行员配伞高,比民用型就更高了。

下面计算下理论上多少面积的环帆伞可以足够支撑一架空的波音737的重量:28吨。

因此,如果和上面的其他参数都一样,只是重量变为28吨的话,降落伞面积将是:19513平方米

这个面积有多大呢?相当于3个足球场,相当于波音737的长宽投影面积的20多倍,伞半径达到80米。

而且,以上物理学计算是基于空气完全静止的条件下,实际应用中,高空风、低空风的影响,肯定会削弱实际效果,需要更大的伞布才能产生足够的冗余。

面积这么大的伞布,是神州五号伞布面积的15倍,将难以顺利打开并完全展开,极易发生缠绕导致完全失效。

这个问题解决的思路是分成多个小伞,并且安置在客机机舱的中轴线上,平摊压力并且降低单个伞的面积。

即便如此,拆成跟神州五号一样的15个伞的话,恐怕伞数量也会过于密集,一阵大风过来,互相缠绕,就玩完了。

拆成多个小伞沿机舱中轴线分布,还会造成另外一个问题:横向不平衡,最终导致飞机垂直往下掉落,极可能在落地时解体。

按照目前的计算,很明显,空重28吨的波音737,重量已经太大,难以解决。

那么考虑减重,在开伞前后,抛弃全部的不需要的舱室和机翼呢?

如果按照100名乘客+机组人员计算,平均体重+随身行李70公斤,仅仅这部分,总重就达到了7吨。

就算丢弃其他舱室,客舱至少要保持完整的密封增压,否则在6000米以上高度,会有缺氧窒息危险。

必须的乘客座椅、舱壁部分的重量,平均差不多要30公斤/人,这样即使只留下乘客舱室,总重也至少要10吨,这样从15个伞降低到了6个伞,阻力差不多就够了。

似乎有解决的希望?

然而,平衡性的问题,还是无法解决,最后机体极可能垂直砸到地上,降落速度也必然增大,造成无法估计的伤亡。

分成多个小舱室单独挂降落伞?那么结构设计上就提出了挑战,机舱必须分成很多个单独的增压舱,必然造成重量增加、载客量下降、票价必然要上涨,涨一倍都是往少了估计。

而且,把飞机设计成可以安全的根据需要抛弃其他舱室,这个设计成本……以亿计。

如果放弃增压,那么重量可以省掉不太多的一部分,结构设计上的成本省仍旧是省不下来的。

同时,如何正确、安全的分离成多个部分,同时能互相不影响的开伞,也是一个巨大的挑战。

要知道,整个需求是:飞机从飞行状态突然抛弃客舱之外的其他部分,同时分离成多个舱室,再成功开伞、降落……

飞机设计工程师:让我死了吧!

而且,别忘了,737很小,那些宽体客机,例如777的空重都是从140吨起跳的,737都要分离成5块,777就算客舱部分只有40吨,难道分离成20块??这操作难度向指数级发展。

总结起来就是:

1、降落伞要达到需要的减速效果,需要的伞面积太大,导致必须拆成多个小伞才能保证有效。

2、大型客机整机伞降非常不现实,很容易造成悲剧性后果。

3、机体分解为多个舱室后伞降,机身设计难度成百倍增加,由此会增加巨大的设计、制造成本,连带造成航空客运成本大幅上涨。

4、飞行中分离成多个独立的客舱单元后伞降的实现难度太高,极难安全实现,并且大型宽体客机实现的可能性更低。

想要达到这种要求的成功率实在是太低,而且需要多少投资是个无底洞,效费比远远低于提升别的航空技术、降低飞机故障率、提高飞机的设计冗余以对抗各种意外事故,例如川航8633事故后,空客肯定会检讨目前的前风挡设计是不是还有需要改进的地方。

而且即便这种设计成功,因为实际的航空事故多发在低空起降阶段,这个阶段基本不存在足够的伞降高度和时间,导致全机降落伞这种设计更加显得鸡肋。




  

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