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◉ Einleitung und Ziele:
Seit dem 17. Dezember 1903, als das erste bemannte Flugzeug der Brüder Orville und Wilbur Wright bei der Landung abstürzte, kommt es leider bis heute zu Flugunfällen aufgrund misslungener Landungen. Eine der Gefahren bei jedem Flug ist die Möglichkeit einer Notlandung aufgrund von Faktoren wie sich verschlechternden Wetterbedingungen, Treibstoffmangel, technischen Störungen am Motor, den elektronischen Systemen und der Navigation eines Flugzeugs.
Analytische Statistiken zu Flugunfällen zeigen, dass fast 80 Prozent aller Flugunfälle direkt oder indirekt auf menschliche Fehler zurückzuführen sind. Die wahrscheinlichsten und gefährlichsten Zeitpunkte für Flugunfälle sind Start und Landung sowie die kurzen Zeiträume davor und danach. Schätzungen aus der Luftfahrtstatistik zufolge sind Pilotenfehler für 53 Prozent, mechanische Defekte für 21 Prozent und Wetterbedingungen für 11 Prozent aller bisherigen Flugunfälle verantwortlich.
Nachdem ich die Liste aller jemals passierten Flugunfälle durchgesehen und die Details jeder Phase des Fluges, in der sich der Absturz ereignete, beachtet hatte, wurde mir eine unbestreitbare Wahrheit klar: Die Vorgänge im Zusammenhang mit der Landung und dem Start eines Flugzeugs gehören zu den technisch komplexesten Phasen eines jeden Fluges. Tritt in diesen Phasen ein technisches Problem auf, steigt die Unfallwahrscheinlichkeit tatsächlich enorm. Beispielsweise standen fast die Hälfte aller Flugzeugunfälle zwischen 1983 und 2019 im Zusammenhang mit der Start- oder Landephase der Flugzeuge. Andererseits werden während der Start- und Landephase ein hohes Maß an technischen und spezialisierten Tätigkeiten von der Besatzung an Bord des Flugzeugs und den technischen Koordinierungs- und Unterstützungsteams am Boden durchgeführt, was die große Bedeutung dieser beiden Phasen für die Durchführung eines jeden Fluges unterstreicht.
Die Kombination aus technischen Ausfällen elektronischer Navigationssysteme, defekten Hydrauliksystemen des Fahrwerks oder instabilen und schlechten Wetterbedingungen erhöht die Wahrscheinlichkeit unvorhergesehener Situationen bei jedem Flug. In solchen Situationen muss das Flugzeug eine Notlandung durchführen und landet in manchen Fällen sogar ohne Räder auf der Landebahn. Bei Notlandungen stürzt das Flugzeug in den meisten Fällen ab und verursacht irreparable und unglückliche Unfälle für die Passagiere.
Trotz aktueller Methoden zur Reduzierung der Karosseriereibung, wie beispielsweise das Ausschäumen der Landebahn bei der Landung eines Flugzeugs mit nicht öffnenden Rädern, waren diese Methoden bisher nicht sehr effektiv und boten keine vollständige und entscheidende Garantie zur Vermeidung von Unfällen durch Luftwiderstand und Abweichung des Flugzeugs auf der Landebahn. Der Grund für die Ineffizienz solcher Methoden ist die sehr hohe Geschwindigkeit des Flugzeugs im Moment der Landung, die gleichzeitig hohen Druck und thermische Reibung im unteren Teil des Flugzeugs erzeugt. In den meisten Fällen führt die durch die Reibung der Karosserie an der Landebahn verursachte Temperatur zu einem Anstieg des Druckkoeffizienten und sogar dazu, dass die Karosserie Feuer fängt, was manchmal zur Explosion der Treibstofftanks des Flugzeugs führt.
Eines meiner ständigen Anliegen während meiner dreißigjährigen Tätigkeit bei der iranischen Fluggesellschaft war die Suche nach einer wirksamen Methode zur Verhinderung von Unfällen durch Notlandungen. Dies brachte mich schließlich auf die Idee, eine "intelligente Landemaschine" für Flugzeuge zu bauen, die Schwierigkeiten bei der Landung haben. Mein Ziel mit dieser Erfindung ist es, die Sicherheit von Landungen aller Flugzeugtypen zu erhöhen und das Unfallrisiko bei Notlandungen vollständig zu reduzieren. Durch die Ausstattung von Flughäfen mit "Landemaschinen" können wir die Sicherheit von Passagieren und Flugpersonal deutlich erhöhen. Da ein einwandfreier Betrieb von Flugzeugen nicht garantiert werden kann und technische Defekte auftreten können, ist die Ausstattung von Flughäfen mit "Notlandemaschinen" ein wichtiger Bestandteil der Luftverkehrsinfrastruktur.
◉ Technische Details dieser Erfindung:
Wie im Computersimulationsvideo am Ende dieses Artikels zu sehen ist, ist eine Landemaschine, kurz gesagt, ein fahrbares Deck, das mithilfe von zwei Turbofan-Triebwerken, vier hydraulischen Haltehebeln und vier intelligenten Sensoren zur Geschwindigkeits- und Höhenmessung die sichere Landung jedes Flugzeugtyps ermöglicht. Anders ausgedrückt: Die Landemaschine bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die der Landegeschwindigkeit des Flugzeugs entspricht. Dadurch kann das fahrbare Flugzeug nach der Landung durch vier intelligente Hydraulikarme schnell im Gleichgewicht gehalten werden. Anschließend übernimmt das intelligente System der Landemaschine die Kontrolle über Geschwindigkeit und Bewegung, bis es vollständig zum Stillstand kommt. Im weiteren Verlauf des Artikels erkläre ich detailliert, wie die verschiedenen Teile der Landemaschine funktionieren.
Ich habe die Struktur der "Landemaschine" auf Grundlage des "Startgewichts" eines Airbus A380 entworfen, sodass die Struktur der "Landemaschine" nicht nur dem Gewicht des größten Verkehrsflugzeugs der Welt standhalten, sondern auch andere Flugzeuge sicher landen kann. Außerdem muss das Gewicht der Struktur so berechnet werden, dass das aerodynamische Gleichgewicht zwischen dem Druck des Flugzeugs und dem Beschleunigungsdruck der Struktur auf der Landebahn gewahrt bleibt, um ein mögliches Abweichen der "Landemaschine" bei hohen Geschwindigkeiten zu verhindern und die Haftung des Decks auf der Landebahn aufrechtzuerhalten. Tatsächlich ist eine "Landemaschine" eine robuste Sitzplattform, die dieselbe Länge und Breite wie ein Flugzeug hat und in der Lage ist, das zusätzliche Gewicht des Flugzeugs nach der Landung auf ihrem Deck zu tragen.
Im Allgemeinen ist die Geschwindigkeit eines Flugzeugs bei der Landung höher als beim Start. Dies hängt mit Faktoren wie Auftrieb und geringer Reibung in der Luft, den während des Fluges vorhandenen Lade- und Auftriebskräften, der Auswirkung einer konstanten Reisefluggeschwindigkeit auf die Sinkgeschwindigkeit und der Auswirkung der Geschwindigkeit der Sinkphase bis zur Landephase (wenn die Räder die Landebahnoberfläche berühren) zusammen. Mit anderen Worten: Jede Geschwindigkeitsstufe hat eine Zug- und Ladewirkung auf die nächste Stufe und aufgrund der physikalischen Gesetze wird immer ein kleiner Beschleunigungswiderstand auf die nächste Stufe übertragen. Darüber hinaus wirken sich auch Wetterfaktoren auf die Geschwindigkeitsreduzierung bzw. Beschleunigung aus, sodass die Landegeschwindigkeit bei jedem Flug je nach den genannten Bedingungen zwischen 275 und 290 Kilometern pro Stunde variiert.
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Wichtig ist, dass die Geschwindigkeit der Landemaschine der Landegeschwindigkeit eines Flugzeugs entspricht, damit der Flugzeugrumpf bei gleicher Geschwindigkeit ohne Luftwiderstand ausbalanciert auf dem Deck platziert werden kann. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden in dieser Konstruktion zwei RB-967-Turbofan-Triebwerke (von Rolls-Royce) mit einem Schub von 272.000 Pfund (entsprechend 1210 Kilonewton) verwendet. Mit diesen beiden leistungsstarken Triebwerken kann die Landemaschine ab dem Moment der Beschleunigung innerhalb kürzester Zeit eine Geschwindigkeit von 290 km/h (180 mph) erreichen, was exakt der Landegeschwindigkeit des Flugzeugs entspricht. Obwohl die Beschleunigung der beiden leistungsstarken RB-967-Turbofan-Triebwerke die Landemaschine auf eine Geschwindigkeit von 400 km/h (248 mph) bringen kann und dabei die Haftung auf der Landebahn behält, ist eine Geschwindigkeit von 290 km/h für eine perfekte und sichere Landung (gemäß Luftfahrtstandard) akzeptabel und ausreichend.
Strukturell ist die "Landemaschine" als flaches Deck mit vier aerodynamischen Ausgleichsflügeln für eine sichere Landung konzipiert. Die Länge dieses Decks beträgt 85 Meter, der Abstand zwischen den beiden Enden der großen Vorderflügel beträgt 80 Meter, der Abstand zwischen den beiden Enden der kleinen Hinterflügel beträgt 50 Meter, die Höhe des Decks vom Boden beträgt 1,5 Meter, die Breite des Decks 8 Meter und die Breite der Flügel 1,5 Meter. Auf dem Deck sind vier Kunststoffpolster (zwei vorne und zwei hinten) montiert, die eine hohe Flexibilität und Toleranz gegenüber dem Gewicht des Flugzeugs aufweisen. Um das Gleichgewicht und die Haftung des Flugzeugs auf dem Deck zu halten, sind vor dem Deck zwei hydraulische Rumpfhaltehebel und an der Rückseite des Decks zwei hydraulische Rumpfhaltehebel montiert, sodass sich das Flugzeug nach der Landung auf dem Deck in einem Zustand völliger Balance befindet und die Hebelarme um den Rumpf herum verriegelt sind.
Die "Landemaschine" verfügt über vier mit Rädern ausgestattete Flügel, die beim Aufsetzen des Flugzeugs für das Gleichgewicht sorgen. Unter den beiden vorderen Flügeln befinden sich jeweils vier Räder, die dem Flugzeug bei hoher Geschwindigkeit eine gerade Linie ohne Abweichung ermöglichen. Um das Risiko einer Abweichung zu verringern, sind an der Rückseite des Flugzeugs zwei Flügel (mit jeweils vier Rädern) angebracht. Durch diese vier Flügel befindet sich das Flugzeug beim Aufprall in einer vollkommen ausbalancierten Position, da beim Aufsetzen des Flugzeugs auf die Bodenplatten eine leichte Abweichung und ein Luftwiderstand möglich sind. Durch die Ausstattung des Flugzeugs mit diesen vier Flügeln wird diese Möglichkeit einer Abweichung jedoch eliminiert.
Auf dem Deck befinden sich vier Hebel, die mit mechanischen Armen verbunden sind. Die kombinierte Betätigung dieser vier Haltearme erfolgt durch den Empfang eines elektronischen Signals vom intelligenten System zur Kontakterkennung zwischen Flugzeugrumpf und Kunststoffpolstern. Außerdem ist das System zur Kontakterkennung zwischen Rumpf und Deck mit dem Cockpit verbunden, um das Öffnen und die 90-Grad-Drehung des mechanischen Arms zu koordinieren und so die Hebel um den Flugzeugrumpf herum besser und besser koordiniert zu verriegeln. Um eine Landung auf dem Deck besser und sicherer zu erkennen, ist außerdem vor dem Deck ein flexibler, elastischer Stab mit Warnleuchte und Entfernungsradar angebracht, der als Hilfsmittel zum Zeigen und Messen der Ausrichtung der vertikalen und horizontalen Achsen dient. Die wichtige Funktion dieses Stabs besteht darin, dass der Pilot durch Ausrichten und Nivellieren der Mitte der Flugzeugnase mit der Spitze des Cursor-Sticks sicherstellt, dass sich das Flugzeug in der richtigen Position zum Abbremsen und Landen auf den Kunststoffpolstern befindet.
Die "Landing Machine" ist mit vier CCTV-Fernsteuerungskameras an Deck ausgestattet. Diese Kameras überwachen den Landevorgang und senden online Daten an den Kontrollturm, sodass das Flugbetriebsunterstützungsteam den Piloten im Moment der Landung besser über den Betrieb der mechanischen Systeme informieren kann. Gleichzeitig können diese Kameras Videosignale an das Cockpit des Piloten senden, sodass dieser durch die genaue Beobachtung des Kontakts zwischen dem Unterkörper des Flugzeugs und den Kunststoffpolstern am Deck bessere Entscheidungen zur Geschwindigkeitsreduzierung treffen kann.
Inklusive der 22 Räder (vom Flugtyp) und der am Deck montierten Ausrüstung wiegt die Landemaschine rund 20.000 Kilogramm. Dieses Gewicht ermöglicht der Landemaschine eine schnelle Beschleunigung und ermöglicht es ihr, die Geschwindigkeit des landenden Flugzeugs zu erreichen. Diese Geschwindigkeitsanpassung erfolgt über ein intelligentes Radar, das vor dem Deck installiert ist. Zusätzlich kann das Flugbetriebsteam die Geschwindigkeit per Fernsteuerung so lange anpassen, bis die Landemaschine und das Flugzeug die maximale Geschwindigkeitsparität erreichen.
Angesichts der zahlreichen unglücklichen Vorfälle aufgrund erfolgloser Landungen kommerzieller und nicht-kommerzieller Flugzeuge kann der Einsatz von Notlandemaschinen als wichtige Infrastruktur zur Verbesserung der Sicherheit im Luftverkehr betrachtet und optimal genutzt werden. Die Ausstattung aller Flughäfen mit Notlandemaschinen stärkt das Vertrauen aller Passagiere, die Fluggesellschaften für ihre Reise wählen und erwarten, dass sie am Ende ihrer Reise (selbst im Falle eines technischen Defekts an den Rädern) sicher landen können.
Wie andere Erfindungen verfügt auch diese über das Potenzial zur Weiterentwicklung und Optimierung und ihre Kommerzialisierung kann erheblich zur Reduzierung von Flugunfällen durch Notlandungen beitragen.
◉ Animationskünstler dieses Videos: Ali Pourahmad
◉ Musikkomponist dieses Videos: Ali Pourahmad
◉ Sprecher: Ali Pourahmad
◉ Sprache: Englisch
◉ Untertitel: Keine