Гравітаційний аеродром

Реферат: Аеродром має одну або кілька злітно-посадкових смуг для прийому і випуску літаків. Злітнопосадкові смуги, крім звичайної горизонтальної ділянки, куди сідають літаки, мають ділянку, яка плавно піднімається, і ділянку, яка йде під кутом наверх для гасіння швидкості літака, що сів, а також горизонтальну ділянку наверху для остаточної зупинки літака. UA 82650 U (54) ГРАВІТАЦІЙНИЙ АЕРОДРОМ UA 82650 U UA 82650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до авіації, зокрема до будівництва аеродромів, а саме до побудови злітно-посадкових смуг і їх використання. Відомо багато типів аеродромів різного розміру і різного призначення. (наприклад, див. "Малая советская энциклопедия", Т. 1 стр. 703, стаття "Аеродром"). Всі вони мають горизонтальні злітно-посадкові смуги довжиною 2-3 км або й більше кілометрів. Призначення таких довгих смуг полягає в тому, щоб дати літаку при зльоті час набрати достатню швидкість для того, щоб піднімальна сила переважила силу ваги і літак міг піднятись в повітря. При посадці літака довгі смуги дають літаку можливість знизити велику швидкість, перейти до наземного пересування і зупинитись. Така фізика зльоту і посадки літаків створює цілий ряд незручностей і змушує виносити аеродроми за десятки кілометрів від міст. По-перше, в густонаселених районах важко знайти великі пусті площі, де можна розмістити довгі злітно-посадкові смуги. По-друге, зліт літаків відбувається при форсованій роботі двигунів, а це створює сильний шум і підвищене забруднення повітря. Транспортні проблеми в великих містах іноді створюють парадоксальну ситуацію, коли пролетіти 1500 кілометрів повітрям виходить скоріше ніж проїхати в дорожніх пробках кілька десятків кілометрів. Корисною моделлю поставлена задача частково зняти ці протиріччя фізики зльоту і посадки літаків, змінивши конфігурацію злітно-посадкових смуг. Поставлена задача вирішується тим, що злітно-посадкову смугу виконують двоповерховою. Перший поверх є звичайною горизонтальною ділянкою, куди літак приземляється і, виключивши тягу двигунів, починає гальмувати колесами, щоб знизити швидкість руху. В нашому випадку це коротка частина смуги, де літак тільки приземляється і, не гальмуючи, переходить на частину смуги, яка плавно по закругленню відповідного радіуса піднімає літак уверх, де він далі переходить до похилої частини смуги і піднімається далі вгору, втрачаючи свою швидкість під дією своєї ваги. Після цього, значно втративши швидкість, літак переходить до закруглення, яке приводить його до верхньої горизонтальної частини смуги, де він остаточно зупиняється. Зліт літака з такої смуги відбувається в зворотному порядку. Літак стартує вниз по похилій площині і через кілька секунд спуску без форсованої роботи двигунів отримує злітну швидкість, переходить в горизонтальний напрям і починає підйом вже в повітрі. Це дає можливість значно зменшити площу землі, яка потрібна для аеродрому, значно зменшити час форсованої роботи двигунів, майже відпадає необхідність роботи системи гальмування, зменшується зношення гальмівної системи коліс та самих коліс і т. д. Все це імовірно може підвищити надійність роботи авіації, бо зліт і посадка, займаючи невеликий час по відношенню до всього часу роботи літака, є статистично найбільш небезпечним періодом його роботи. Пропонований аеродром показано на схематичному кресленні. Тут злітно-посадкова смуга умовно розбита на п'ять ділянок. Перша ділянка А - звичайна горизонтальна ділянка, на яку літак виконує посадку в звичайному режимі. Ділянка В - це плавне закруглення, де літак плавно змінює напрям свого руху і по колу визначеного радіуса переходить до ділянки С, яка є похилою площиною і на якій літак, зменшивши свою швидкість, переходить до закругленої ділянки Д, яка переходить в горизонтальну ділянку Е вже на другому поверсі, де літак остаточно зупиняється. Швидкість посадки і зльоту літаків - 200-300 км/год., тобто 60-80 м/с. Визначимо, на яку гору треба заїхати літаку з виключеними двигунами, щоб ця швидкість зменшилась до швидкості аеродромного трактора 5-10 м/с. При цьому нахил гори значення не має, береться до уваги тільки перепад висот. Шлях, який пройде тіло, яке летить вверх в полі гравітації Землі, визначається за формулою: 2 Vo  V 2 , 2g де Vo - швидкість літака при посадці; V - швидкість літака в верхній кінцевій точці підйому; 2 g - прискорення вільного падіння на Землі - 9,81 м/сек . Розрахунок показує, що висота, яка потрібна літаку, щоб зупинитись, не перевищує 220 метрів. Це зовсім не гальмуючи і причому ця висота не залежить від маси літака тільки від швидкості. Така посадка має два моменти, які потребують розрахунку і уточнення. Перше - це ділянка В, де літак рухається по колу, змінюючи напрям свого руху. Які прискорення (притиснення до сидіння) відчують пасажири протягом 2-3 с, поки літак проходитиме цю ділянку? Візьмемо середню швидкість літака V=70 м/с. Радіус закруглення полоси на ділянці В R=300 м. Доцентрове прискорення знаходимо за формулою: S 50 55 1 UA 82650 U V 2 4900   16,3 м / сек 2 . R 300 Це орієнтовно в 1,6 разу перевершує земне тяжіння. Вдвічі більші перевантаження бувають в автомобілі, який різко гальмує або розганяється. А, враховуючи короткочасність цієї дії, її можна вважати несуттєвою. Далі пасажири відчуватимуть лише те, що людина відчуває на звичайній гойдалці, коли вона іде на підйом і плавно уповільнює свій рух. Єдина різниця буде в тому, що люди будуть в напівлежачому стані в своїх сидіннях, як це відбувається в міжміському автобусі, коли ви відкидаєте своє сидіння, вирішивши відпочити. І цей період буде недовгим - 47 с в залежності від нахилу полоси аеродрому, а далі по горизонтальній верхній частині гравітаційного аеродрому літак рухатиметься з швидкістю, яка приблизно дорівнюватиме швидкості трактора. Так відбувається посадка на гравітаційному аеродромі. Ніяких значних перевантажень ні на літак, ні на пасажирів тут не буде. При зльоті літака все відбувається в зворотному порядку. Літак з верхньої частини гравітаційного аеродрому вирулює на ту саму доріжку і, не форсуючи двигунів, через кілька секунд (кожна секунда руху вниз фактично падіння додає йому 9,81 м/с швидкості) буде мати швидкість зльоту. На ділянці В він перейде в горизонтальне положення і вже в повітрі почне підніматись вверх. Пасажири на ділянці С обов'язково повинні бути з закріпленими пасами, бо тут буде кілька секунд майже невагомості. Є одне міркування, яке дає надію на те, що гравітаційні аеродроми можуть бути безпечнішими ніж горизонтальні звичайні. Справа в тому, що велика довжина горизонтальних посадкових смуг іноді не рятує літак від аварії, бо умови на ній можуть змінюватись раптово і не передбачено. Наприклад, взимку - смуга розчищена, літак іде на посадку і, поки він йшов на розворот, раптом пішов густий вогкий сніг. Умови тертя на смузі різко змінюються, а літак вже йде на посадку. В запропонованому гравітаційному аеродромі ніяких змін бути не може. Тут поєднуються дві протилежні і неодмінні сили - інерція тіла (літака) і гравітація Землі. Це стабільність, яка нічим не може бути порушена. Єдина умова - це швидкість, на якій літак має сісти на смугу. Те, що коїться під час посадки на смузі - сніг, дощ, лід, не має ніякого значення. Ще одне міркування - як створювати штучні гори, на яких будуть гальмувати літаки. Наприклад, це можуть бути будівлі, висота яких 150-200 м. Це можуть бути будівлі аеровокзала, технічні, складські будинки тощо. Звичайно, їх конструкція повинна дозволяти їздити по них десятку літаків, маючи для цього зверху потрібну площу. Серед питань про посадку літака на гравітаційний аеродром виникає питання сильного бокового вітру при посадці й зльоті літака. Буває такий сильний вітер, що неможлива посадка і на звичайний аеродром. Гравітаційні аеродроми будуть займати всього 500-700 м по довжині. Вони можуть бути розташовані на околиці будь-якого міста. Якщо аеродром і злітно-посадкова смуга будуть розташовані на хмарочосі, то чому б не зробити ще й коридор з таких хмарочосів на протязі ділянки смуги А. Тоді літак, знизившись перед посадкою, потрапить в цей коридор, створений парканами будівель, і крім того, що уникне бокового вітру, зайде в звукову тінь і значно знизить шум від роботи своїх двигунів. Запропонована ідея не протирічить ніяким законам фізики і може бути втілена у життя. Її легко впровадити в гірських районах, де не проблема знайти потрібний профіль рельєфу, а де навпаки є проблема з горизонтальними ділянками довжиною кілька кілометрів. Імовірно, що посадку на гравітаційний аеродром, розрахування швидкості, підліт до антишумового коридору та інші операції, які є дуже відповідальними, хоч і займатимуть небагато часу, буде робити комп'ютер. Їх надійність зараз така, що вже існують військові літаки, які без комп'ютера літати взагалі не можуть. Що стосується створення таких аеродромів на околиці будь-якого міста, це теж реально, при наявності певних коштів. Зараз вже збудовано хмарочос висотою в 800 м. Є проекти будівництва будинку висотою в 1,5 км. Однією з переваг запропонованого аеродрому є те, що великий літак може сісти набудинок, де ви живете чи працюєте.  5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Аеродром, що має одну або кілька злітно-посадкових смуг для прийому і випуску літаків, який відрізняється тим, що злітно-посадкові смуги, крім звичайної горизонтальної ділянки, куди сідають літаки, мають ділянку, яка плавно піднімається, і ділянку, яка йде під кутом наверх для гасіння швидкості літака, що сів, а також горизонтальну ділянку наверху для остаточної зупинки літака. 2 UA 82650 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3