Paino vs kulutus?

[Hannu Häkkinen 42]

Haku löysi miljoona saman kaltaista haaraa, mutta ei äkkipäätä samaa. Jos tulee vahingossa uudestaan, ei liene iso vahinko sekään.

Eli mitä mahtaa maksaa ylimääräisen bensan kuljetus, onko siihen jotain nyrkkisääntöä? Välillä mietin, kannattaako ladata kaikki 170 litraa siipiin lähtiessä vai otanko 80 ja matkalla lisää.

Kauan sitten eräs suihkarikuski kertoi, että lisäpaino vie (muistaakseni) 4% polttoainetta, eli 100 kg kuluttaa 4 kg/t.

Miten lie esim. Cherokeella lisäys? Eräs kaavahan on liitoluku = kantovoima / vastus, ja kun vastus = tehontarve = kulutus ja kantovoima = paino, => kulutus = paino / liitoluku. Sen mukaan 10% lisäpaino lisäisi kulutusta 10%, mutta en usko asian olevan näin yksioikoinen. Jos Cherokee painaa 900 kg ja kulkee 100 solmua liitoluvulla noin 10, se vienee suunnilleen 80 heppaa. Kun painoa lisätään 90 kg, pitää nokkaa nostaa tai vauhtia lisätä, jotta pysytään vaakalennossa. Tietysti vastus kasvaa, mutta taitaa myös siiven hyötysuhde kasvaa jonkun verran, joten lisäkulutus lienee selvästi alle 10%.

Matkalennossahan siipi ei välttämättä toimi ihanteellisella hyötysuhteella, koska sille nopeudelle se on aivan liian suuri. Kertokaapa insinöörit mielipiteenne? Jätetään mietteet moottorin ja rusetin hyötysuhteista sivuun, sillä nehän vaihtelevat liian monen parametrin mukaan.
 

[Aki Suokas 78]

Tuota tietoa ei ehkä kerrota CessnaPipereillä sentakia, kun sen vaikutus ei niin dramaattinen.  Liitoluvusta ilmoitetaan yleensä  sen maksimiarvo, joka saadaan sillä parhaan liitoluvun nopeudella. Ei matkalentonopeudella.  CessnaPiperillä lennetään matalalla ja suurella mittarinopeudella. Eli kaukana parhaan liitoluvun nopeudesta.

Joten se painon lisäyksen / vähennyksen vaikutus ei ole niin suuri.

Sattui olemaan C172 data lähimpänä, 100 kts nopeudella  (eli noin 66% teholla)

1157 kg -> 1057 kg  eli painon pudotus -9%  tarkoittaa tehotarpeen pienenemistä -4%

1157 kg -> 957 kg  eli painon pudotus -17%  tarkoittaa tehotarpeen pienenemistä -8%

 

106 kts nopeudella (eli noin 75% teholla)

1157 kg -> 1057 kg  eli painon pudotus -9%  tarkoittaa tehotarpeen pienenemistä -4%

1157 kg -> 957 kg  eli painon pudotus -17%  tarkoittaa tehotarpeen pienenemistä -7%

 

olisko se että tehontarve muuttuu puolet painon muutoksesta.

Muokattu: Kesäkuu 5, 2023, käyttäjä: Aki Suokas

[Seppo Kolehmainen 1 810]

On niin hyvin kaluttu aihe, ettei tähän ole enää mitään lisättävää. Asiantuntijat ovat kertoneet kaiken oleellisen, ja hyvin. Jos nyt jotain johtopäätöstä yrittäisi rakentaa, niin ehkä seuraavasti: Kun etsitään optimia, niin täytyy tarkastella moottorin optimia, potkurin optimia, rungon optimia ja siiven optimia. Silloin kun kaikkien osa-alueiden optimit osuvat samalle nopeudelle eli suunnitellulle matkanopeudelle, on lentokoneen suunnittelu ollut täydellistä. Näin ei valitettavasti koskaan ole tapahtunut. 

Mäntämoottorin teho versus kulutus on optimaalinen suhteellisen pienellä tehoasetuksella, suihkumoottorin taas paljon suuremmalla tehoasetuksella. Eli voimanlaitteella tarkastellaan sitä, millä tehoasetuksella se tuottaa eniten tehoa tai työntövoimaa kuluttamaansa polttoaineeseen verrattuna. Suihkumoottorin suuri ohivirtaussuhde laskee optimitehoasetusta ja on siksi käytännönläheisempi nykylentokoneissa. Toiseksi suuri ohivirtaussuhde parantaa työntövoimahyötysuhdetta (moottori käsittelee mahdollisimman suurta ilmamassa ja antaa sille mahdollisimman pienen lisänopeuden => työntövoimahyötysuhde kasvaa eli ratavaatimus lentoonlähdössä pienenee) Potkurilla on vähän sama tilanne, ei se suurella nopeudella kovinkaan optimi ole. Potkurin tyvellä on huono nostovoima pienen kehänopeuden ja paksun profiilin takia ja potkurin kärjellä on lähes äänennopeus ja siksi huono eteenpäin suuntautunut nostovoima. Potkurihan on profiililtaan kuin siipi. Eli tarkastellaan sitä, millä kohtauskulmalla potkurista / siivestä saadaan eniten nostovoimaa aiheuttamaansa vastukseen suhteutettuna. Juuri sillä kohtaukulmalla toimiessaan potkuri ja siipi ovat parhaimmillaan. Potkurin profiili on sellainen kuin on juuri sen takia, että kehänopeus on erilainen eri kohtaa potkurin lapaa ja toiseksi potkuri pitää olla hyvä kompromissa lentoonlähtövaatimusten ja matkalentovaatimusten kanssa eli kyse on lähes lähes mahdottomasta tehtävästä. Nämä on helppo tuoda esille polaarikäyrällä ja jyrkin kulmakerroin on se oikea vastaus.

Käytännössä lennetään aina lujempaa kuin mitä optimi olisi. Tämä siksi, että aika on rahaa eli on paljon aikaan sidottuja kustannuksia ja toiseksi, lentokoneiden suorituskyky perustuu siihen, että aina voidaan menettee yksi voimanlaite ja lentoa pitää pystyä vaikeuksitta jatkamaan. Eli teho- / työntövoimareserviä on runsaasti, varsinkin kaksimoottorikoneissa. Rakenna näistä lähtökohdista sitten optimia, ei ole lentokoneen suunnittelijoillakaan helpoa. Näitä on mukava pohtia jos uni ei ota tullakseen.

Seppo 

   

[Aki Suokas 78]

13 tuntia sitten, Seppo Kolehmainen kirjoitti:

….. eli suunnitellulle matkanopeudelle, on lentokoneen …..    

Rohkea oletus, että kaikki koneet olisi optimoitu matkalentonopeudelle.

[Matti Hyötyniemi 411]

2 hours ago, Aki Suokas said:

Rohkea oletus, että kaikki koneet olisi optimoitu matkalentonopeudelle.

Joo, pääsääntönä näin, jos puhutaan lähinnä matkalentoon tarkoitetuista koneista, ei kaikista. Jos vaikka halutaan ensisijaisesti tehdä yksinkertainen, lyhyen lentoonlähtö- ja laskumatkan omaava puskakone ilman laippoja tai minimoida nousuaikaa johonkin korkeuteen hyppy- tai hinauskoneella, saataisiin optimi kaiketi vähän toiseen kohtaan, vai meninkö intuitiolla metsään ?

Temppukoneissa ja vaikka hävittäjissäkin on epäilemättä vielä toisenlaisetkin optimointiperusteet.

[Tatu Koiranen 1 630]

2 tuntia sitten, Aki Suokas kirjoitti:

Rohkea oletus, että kaikki koneet olisi optimoitu matkalentonopeudelle.

Viisastellaanko seuraavaksi siitä, että oikeastaan todella harvaa konetta on optimoitu matkalentonopeudelle. Matkustajakoneetkin, joita tuotetaan paljon ja joilla matkalentosuoritteen määrä matkassa mitattuna on melko huima, ovat kompromisseja eri ominaisuuksien väliltä, mm. sen takia, että niillä mahdutaan suorittamaan lentoonlähtö ja laskeutuminen tavanomaisen pituisilta kiitoteiltä.

[Seppo Kolehmainen 1 810]

6/5/2023 at 10.32, hannu häkkinen kirjoitti:

Eli mitä mahtaa maksaa ylimääräisen bensan kuljetus, onko siihen jotain nyrkkisääntöä? Välillä mietin, kannattaako ladata kaikki 170 litraa siipiin lähtiessä vai otanko 80 ja matkalla lisää.

Kun yksinkertaistaa asioita ja yrittää kertoa mahdollisimman lyhyesti, jää aina jotain puuttumaan. On selvää, että koneen käyttötarkoitus sanelee optimit eri asioille. "Punainen lanka", jota yritin tuoda esille, on tehon ja kulutuksen optimointi voimanlaitteelle ja toiseksi nostovoiman ja vastuksen optimointi siivelle ja potkurille. Olipa käyttötarkoitus mikä tahansa, nämä ovat tärkeitä suunnittelukriteereitä. Matkalentotilanteen otin tarkasteluun, kun Hannun viestistä ymmärsin, että hän tarkoittaa optimoida lentoa tarkoituksena lentää paikasta A paikkaan B.

Tällainen "aivovoimistelu" on parasta vanhuuden haittojen hidastamista ja tykkään siitä.      

Seppo

[Esa Karanko 1 225]

Hitaasti ja kovaa

 

Concorde oli ihmeellinen lentokone. En tiedä miten se oli optimoitu, mutta sille riitti tavalliset lentokentät. Silti se pystyi kuljettamaan yli sata matkustajaa kaksinkertaisella äänennopeudella Lontoosta New Yorkiin ja Lontoosta Bahrainin kautta Singaporeen.

 

Tiedettiin, että Concorden ohjaaminen oli henkisesti erittäin kuormittavaa. Siksi lennonjohdossa oltiin muutama askel Concorden ohjaajien edellä. Sitä harjoiteltiin simulaattorissa. Maassa Concordea ei pysäytelty ja taivaalla sitä odotti valmis putki yliäänikiihdytykseen. Kun Concorde oli noussut tavallisen lentoliikenteen yläpuolella, se selvitettiin jatkuvaan matkanousuun. Muitahan niin korkealla ei lentänyt. Suurin lentokorkeus oli 60 000 jalkaa. Kitkasta aiheutuvan kuumenemisen vuoksi maksiminopeus oli Mach 2.02.

 

Kun Concorde lennon lopussa hidasti aliäänennopeudelle, niin se käyttääytyi lenonjohdon näkökulmasta suunniilleen samalla tavalla kuin Boeing 707.

 

British Airways käytti kutsumerkkiä Speedbird Concorde.

 

Esa