Im Jahr 2017 wurden mehr als 40 Flüge gestrichenwegen der extremen Hitze in Phoenix, wo es 50 Grad Celsius gab.
Überraschenderweise waren die Annullierungen nicht auf eine Überhitzung des Flugzeugs oder eine Fehlfunktion der Triebwerke zurückzuführen. Vielmehr verhinderte das heiße Wetter die Flugzeuge.Abheben. Aber warum können Flugzeuge bei extremer Hitze nicht abheben?
Um zu verstehen, warum ein Flugzeug Auftrieb erzeugt und wie Umweltfaktoren den Flug eines Flugzeugs beeinflussen können, sind einige Grundkenntnisse erforderlich. Lassen Sie uns also etwas Zeit damit verbringen, die Grundlagen des Fliegens durchzugehen.
Wie ein Flugzeug Auftrieb erzeugt
Der einzige grundlegende Prozess, der das Fliegen von Flugzeugen ermöglicht, ist die Fähigkeit, ausreichend Auftrieb zu erzeugen. Kein Auftrieb, kein Flug!
Lift wird erstellt, wenn ein festes Objekt, wie ein Flügel technisch als Tragfläche bezeichnet, stört den Gasstrom wie Luft. Bei Flugzeugen lenkt die Form des Flügels im Querschnitt die Luft nach unten ab, wodurch der Flügel nach oben gedrückt wird.
Aber wie alles im Leben ist es so komplexer als das. Der Effekt ist ein direktes Ergebnis von Newtons drittes Gesetz von Aktion und Reaktion.
Im Beispiel eines Flugzeugs, ein schräger Flügel kollidiert mit Luftpartikeln und ändert deren Strömungsrichtung und Relativgeschwindigkeit.
Sowohl die Oberseite als auch dieUnterseite der Flügeloberfläche tragen dazu bei, die Luft umzuleiten, um Auftrieb zu erzeugen. Im normalen Flug wird die Kraft normalerweise nach unten gerichtet, was dazu führt, dass das Flugzeug nach oben gedrückt wird.
Die Form eines Flügels lenkt den Luftstrom nach unten, wodurch ein Hochdruckpunkt an der Unterseite des Flügels entsteht. Im oberen Teil des Flügels ist der Druck relativ geringer. Dies liegt daran, dass die Luft unter dem Flügel überfliegteine kürzere Distanz, über die gleiche Zeit, was dazu führt, dass sie sich langsamer bewegt und somit eine höhere Dichte hat relativ gesprochen.
Infolgedessen gibt es eine Nettoablenkung der Luft nach unten, die das Flugzeug in den Himmel drückt. Ziemlich ordentlich.
Diese Änderung der Geschwindigkeit eines Gases ist der vorherrschende Faktor, der zur Auftriebskraft beiträgt, die ein Flugzeug in der Luft hält. Der entscheidende Teil, um ein Flugzeug in der Luft zu halten, ist seine Fähigkeit, einen ausreichenden hohen Druck unter dem Flügel aufrechtzuerhalten.genug, um das Flugzeug in der Luft zu halten.
Auftrieb zu erzeugen ist nicht schwierig; ein Flugzeug mit Vorwärtsdrang wird natürlich unter den richtigen Bedingungen fliegen wollen. Unter den falschen Bedingungen wird ein Flugzeug jedoch Schwierigkeiten haben, vollständig abzuheben.
Warum können Flugzeuge bei extremer Hitze nicht starten?
Es ist eine bekannte Tatsache, dass die obere Atmosphäre ist viel dünner als auf Meereshöhe. Die Luft in größeren Höhen ist weniger dicht, was es für Flugzeuge erschwert, so viel Auftrieb wie in niedrigeren Höhen zu erzeugen.
Der Hauptgrund dafür ist, dass die Luftmoleküle viel weiter verteilt sind, was bedeutet, dass weniger Luft oder Menge an Molekülen mit einem Flügel in Kontakt kommen kann.
Zum Ausgleich, in größeren Höhen, Saug-Flugzeugmotorenmuss härter arbeiten, um genügend Schub zu erzeugen, um das Flugzeug mit hoher Geschwindigkeit in Bewegung zu halten, damit genug Luft unter und über den Flügel strömen kann, um den Druckgradienten zu erzeugen und Auftrieb zu erzeugen. Interessanterweise jedochfür Düsentriebwerke, das kann bis zu einem gewissen Punkt von Vorteil sein.
Allerdings führt heißes Wetter ebenso wie in der oberen Atmosphäre dazu, dass die Luftdichte abnimmt. Wenn die Temperatur steigt, bewegen sich die Luftmoleküle schneller und breiten sich aus, wodurch eine geringere Luftdichte entsteht.
Bei heißem Wetter wie in großen Höhen bedeutet weniger dichte Luft, dass es weniger "Stoff" gibt, auf den die Flügel drücken und Auftrieb erzeugen können. Wenn ein Flugzeug unter solchen Bedingungen abhebt, muss es viel schneller fliegen, bevor es genug erzeugen kannzum Abheben anheben.
Aber das ist nur ein Teil der Geschichte.
Der Effekt wird durch den Mangel an Sauerstoff verstärkt, den der Motor für die Verbrennung benötigt, wodurch die Leistungsabgabe des Motors gehemmt wird.
Leider leiden ebenso wie die Flügel an Effizienzverlusten, auch Propeller und Fan-Blatt-Triebwerke. Aufgrund der niedrigeren Drucksysteme kann das Triebwerk nicht so viel Triebwerksleistung in Schub umwandeln.
Im Wesentlichen, für den Start eines Flugzeugs in Niederdrucksystemen, es erfordert mehr Start- und Landebahn, damit das Flugzeug eine ausreichend hohe Fluggeschwindigkeit aufbauen kann, damit die Flügel Schub erzeugen können, während es durch eine Verringerung der Leistungsabgabe behindert wird.
Wenn die Temperaturen steigen, verstärkt sich der Effekt bis zu dem Punkt, an dem es für einige Flugzeuge gefährlich wird, bei extremer Hitze zu starten.
Obwohl die Flugzeuge starten könnten, wenn genügend Landebahn vorhanden ist, um Geschwindigkeit aufzubauen, müssen die Flugzeuge immer noch schnell genug steigen können, um Hindernisse gegen das Ende der Landebahn zu überwinden. Keine ideale Situation, um es gelinde auszudrücken.
Was passiert, wenn Flugzeuge bei heißem Wetter nicht am Fliegen gehindert werden?
Sollte ein Flugzeug in großer Höhe und in einem extrem heißen Klima starten, wirken sich die Bedingungen stark auf die Steiggeschwindigkeit eines Flugzeugs aus wie zuvor besprochen. Wenn das Flugzeug nicht schnell genug steigen kann, wird es keinen Platz mehr haben und kannauf ein Hindernis stürzen.
Das könnte natürlich sehr gefährlich sein.
Der Effekt hat bereits Flugzeuge zum Absturz gebracht.
Im Jahr 2012 stürzten vier Passagiere in einer Stinson 108-3, 165 PS 123 kW, ein Einzelpropellerflugzeug kurz nach dem Start in den Boden. In das Filmmaterial des Absturzes, es wird erschreckend offensichtlich, dass das Flugzeug keinen Strom mehr hatte und nicht genug Schub erzeugen konnte, um die Bäume am Ende einer Landebahn vollständig zu säubern.
Die heißen Temperaturen und die große Höhe des Flughafens beeinträchtigten die Fähigkeit des Flugzeugs, einen ausreichenden Auftrieb aufrechtzuerhalten. Das Flugzeug operierte weit über seiner maximalen Dichtehöhe der temperaturkorrigierten Druckhöhe und befand sich innerhalb von nur 86 Pfund 39 kg von seinermaximales Startgewicht. Tatsächlich war der Pilot bereit, den Start abzubrechen, als ein Luftstoß das Flugzeug anhob und der Pilot dachte, das Flugzeug würde in der Luft bleiben.
Als der Pilot das Flugzeug jedoch nicht wie erwartet zum Steigen bringen konnte, versuchte er, ein offenes Feld zum Landen zu finden. Das Flugzeug stieß daraufhin auf einen Abwind, kam ins Stocken und kollidierte mit einem Baumbestand in der Nähe das Ende der Landebahn, verletzt den Piloten und einen Passagier an Bord.
Flugzeuge sollten geerdet bleiben, wenn es zu heiß ist
Glücklicherweise wurde bei dem Absturz niemand getötet, aber das Video dient als brutale Erinnerung daran, dass das Fliegen in heißen Klimazonen und in großen Höhen drastische Auswirkungen auf die Flugfähigkeiten von Flugzeugen haben kann.
2017 gingen die Beamten in Phoenix zu Recht kein Risiko ein. Obwohl es selten vorkommt, kann und wird extreme Hitze ein Flugzeug zum Absturz bringen.
Da die globalen Temperaturen im Laufe der Zeit voraussichtlich steigen werden, Ingenieure müssen möglicherweise Luft- und Raumfahrttechnologien anpassenum mit dem sich ändernden Klima Schritt zu halten. Bis dahin ist es wahrscheinlich, dass Flugzeuge aufgrund extremer Hitze weiterhin am Boden liegen.
Geschrieben von Maverick Baker