Kinas nye fragtfly flyver en halv meter over havet

Kinesiske forskere har udviklet et specialfly, som skal flyve lange distancer i meget lav højde, helt ned til en halv meter.

»Det er lige så sikkert som at sejle i skib, blot går det fem-seks gange hurtigere. Desuden kan flyet bære mere vægt end almindelige flyvemaskiner - men det er kun halvt så dyrt at bygge og halvt så dyrt i brændstofforbrug,« siger en talsmand for det kinesiske forskerhold, professor Xu Zhengyu, ifølge nyhedstjenesten Reuters.

Flytypen skal i første omgang bruges til militærformål og til grænsekontrol. En prototype med 50 sæder skal være i luften i 2013, og andre modeller skal udvikles til fragttransport. De bliver i stand til at bære mellem 200-400 tons gods per tur.

Kineserne kalder flytypen WIG (Wing-In-Ground), som skal forstås som flyvning i ground effect.

Ground effect er betegnelsen for det fysiske, at en betragtelig andel af et flys luftmodstand forsvinder, når flyet bevæger sig i en højde, der er op til halvdelen af flyets vingespænd, altså afstanden fra vingespids til vingespids.

Af samme grund ser man, at svømmefugle såsom svaner og ænder altid bruger ground effect-højden, mens de accelererer til flyvefart. Det er simpelthen mindst energikrævende.

Mange problemer

Hundredvis at flykonstruktører over hele kloden har haft ground effect i kikkerten i årevis, også fordi brændstofbesparelsen er betydelig. Den bliver - stort set - bedre, jo langsommere man flyver.

Når det ikke er lykkedes at skabe den succes, som kineserne tror på, tidligere, så skyldes det de mange problemer, der er forbundet med at flyve så lavt. Selv om ground effekt virker lige godt over land og vand, vil det oftest være vandflyvere, man tænker på.

For eksempel er det stærkt belastende for piloter at flyve i længere tid i så lav højde. Derfor skal flyet have en superpålidelig selvstabilisering, der holder højden af sig selv. Det kan gøres med et højtsiddende haleplan, som fungerer uden for ground effect'en.

Desuden kan man ikke dreje på normal vis, uden at den ene vingespids kommer farligt tæt på vandet. Derfor har GEV'er (Ground Effect Vehicles) ofte korte, brede vinger. Men det betyder blot, at man skal flyve endnu lavere for at opnå ground effect'en.

Man kan godt dreje et fly, selv vingerne holdes helt vandret, men det er, hvad man normalt kalder et ukoordineret drej, som tager meget plads - omtrent som en hydrofoil-båd, der drejer. Især ved høj fart bliver pladskravet stort.

Flyvning i lav højde med dårlig evne til at dreje betyder også, at man kan ramme skibe. Derfor skal man have en god radar, helst med en automatisk og pålidelig alarmfunktion.

Endelig kan det blive et problem, at de store dønninger ude på havet kan gøre det vanskeligt at holde højden korrekt.

Gigantisk prototype fra Boeing

Den amerikanske flyfabrikant Boeing har en prototype på tegnebrættet, Boeing Pelican Ultra. Den har et vingespan på 250 meter og en løfteevne på 1.400 tons gods, som den bør kunne flytte 18.000 km, før den skal tankes op. Den skal have 38 hjul til at fordele vægten, og skal kunne starte fra en almindelig landingsbane. Flyvehøjden er estimeret til 6-16 meter over vandet.

Rusland havde en GEV-type i drift i Sortehavsflåden fra 1987 til slutningen af 1990'erne. Den fik Nato-tilnavnet Utka (and på russisk) og fik en klasse for sig selv - Lun-klassen. Russerne kaldte den Ekranoplan.

Den havde et vingespan på 44 meter, et meget stort haleplan og otte jetmotorer monteret på en canardvinge i forenden.

Russerne leger stadig med ideen - i hvert fald på tegnebordet. Et eksempel er Beriev Be-2500 Neptun, som er udtænkt som et fly, der både er GEV og almindeligt fly efter behov.

Desuden har private flybyggere forsøgt sig.

Fakta: Hvad er ground effect?

Den luftmodstand, som et flys motorer skal overvinde, består af to komponenter - parasite drag og induced drag.

Parasite drag er den samme luftmodstand, vi oplever i en bil. Den er proportional med frontarealet og vokser med hastigheden i anden potens. Den er årsagen til, at jetfly er tynde og lange.

Induced drag opstår ved vingespidserne, når indfaldsvinklen vokser. Det vil sige vinklen mellem vingens korde (fra forkant til bagkant) og den indfaldende vind.

Når vinklen vokser, opstår et overtryk på undersiden og et undertryk på oversiden af vingen. Trykket får en hvirvelvind til at bevæge sig fra undersiden - uden om vingespidsen - til oversiden. Og denne hvirvelvind kan blive ekstremt energikrævende.

Jagerfly kan for eksempel i kampsituationer komme på den forkerte side af modstandskurven, hvor den inducerede luftmodstand vokser sig større end motorkraften. Så er der kun ét at gøre - reducere indfaldsvinklen - for at undgå en situation med for lidt flyvehastighed.

Ofte ser man tynde, hvide striber i luften bag et jagerflys vingespidser under opvisninger - det er undertrykket inde i hvirvlen, der får luftens fugtighed til at kondensere og blive til små, aflange skyer.

Det er denne inducerede modstand, der falder til nul ved flyvning i ground effect. Altså i en højde, svarende til halvdelen af vingespændet.

Dokumentation

Boings beskrivelse af Pelican Ultra
WIG-hjemmesiden med blandt andet private GEV-typer
Det russiske Ekranoplan
66 film-klip med forskellige GEV'er i luften

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Her oplever jeg et irritationsmoment ved artiklens stil: man forklarer et mærkeligt fænomen - ground effect - med et ikke mindre mærkeligt fænomen, nemlig at den inducerede modstand falder til 0 ved flyvning i lav højde. Lad os få en rigtig forklaring.

  • 0
  • 0

Grunden til at det kræver mindre energi at flyve så lavt så er det fordi luften bliver presset samme underflyet. Modsat et almindeligt fly hvor der er en kraftig luftstrøm nedaf bag flyet.

Når det skal dreje, så skal det flyve med den ene vinge længer fremme end den anden. Det vil sige at hele side roret skal dreje og ikke kun bagkanten som på almindelige fly.

Det er ikke rigtigt at flyet er billiger at bygge og kan laste meget mere, men det er måske rigtigt at det bruger mindre brændstof. Som det så slipper for at lette med og flyve rundt med.

Når det russiske fly havde en canardvinge i forenden med motorerne på så er det fordi motorer så sender luften ind under vingerne, hvor man har størst nytte af den. Lidt på same måde hvor en luftpude båd blæser luft ind under sig selv.

Svaner og andre svømme fugle kan ikke rigtigt bruge "Ground effecten" da de flyver ved at bevæge vingerne. De skulde have to par vinger for at kunne gøre dette. Godt nok kan man se at en svane kan have svært ved at lette, men det skyldes at på et tidspunkt fælder svingfjerne. Og uden svingfjer så har de svært ved at lette, og må ofte opgive det.

Jeg tror ikke at der er nogen som kan forstå denne artikel.

  • 0
  • 0

Hej Lars Nu er jeg jo ikke aerodynamiker, blot tidligere jagerpilot. Så min viden om ground effect er mere praktisk end teoretisk. Men jeg vil gerne forsøge en forklaring på fænomenet, sådan som jeg har opfattet det. Som nævnt i artiklen opstår den inducerede modstand gennem dannelsen af kraftige hvirvler ved vingetippens spids. De opstår, fordi luften forsøger at bevæge sig fra overtrykket under vingen - til undertrykket over vingen. Trykforskellen opstår på brøkdele af sekunder - som en funktion af luftens indfaldsvinkel. Men - nu kommer forklaringen på Ground Effect, altså fraværet af disse hvirvler: Trykforskellen fra under- til overside af vingen er der selvfølgelig stadig i lav højde, ellers kunne flyet ikke flyve. Men takket være jordens/havets nærhed kan hvirveldannelsen ikke komme i gang. Hvirvlen skal ligesom selvstarte i det små - ligesom hvirvlen i håndvaskens udløb. Det er en meget dynamisk ting. En aerodynamiker kender sikkert en formel for hvirveldannelsen, hvori jordens/havets nærhed indgår som parameter, men jeg har ikke lært den. Jeg ved kun, hvordan man flyver i den.

venlig hilsen Kent Krøyer, journalist (tidl. jagerpilot)

  • 0
  • 0

Kent, Det lyder rigtigt, men det er lidt svært at se nogen forbindelse til vingespændet, som åbenbart er en faktor af betydning (flyvehøjden skal være mindre end vingespændet). Det kan dog være, at det blot betyder at store fly generelt laver store hvirvler. Mvh Lars

  • 0
  • 0

Hej Per Ole Kvint Der er desværre ikke noget rigtigt i dit indlæg, lutter misforståelser. For eksempel den med canardvingen - ingen aero-ingeniør vil nogensinde anbringe vinger eller ror i udstødningen fra en motor. Det ville jo ødelægge de vigtige laminare luftlag med det samme. Valget af canardvingen er antagelig sket for at øge den statiske stabilitet i længderetningen - se blot det enorme højderor i halen, som har samme formål - det er en meget speciel flykonstruktion. Motorerne kan derimod være hvorsomhelst, blot vægtfordelingen passe - og udstødningsluften ikke generer.

Det er dog muligt, at du har lidt ret i den sidste sætning - at nogen måske kunne have svært ved at forstå artiklen. Men det er jeg ikke den rette til at bedømme. Tvivler dog på det punkt.

mvh. Kent Krøyer, journalist

  • 0
  • 0

Hej Lars Du har ret i, at vingespændets betydning er spændende. Ground Effecten holder op, når man kommer over vingespænd divideret med 2 - sådan fik vi det i sin tid forklaret af aerodynamikerne. Jeg kan ikke uddybe det mere, ud over at jeg opfatter ground effect som en relativ størrelse. I det hele taget er aerodynamikken i store træk helt ens for store fly og små fly. Det er derfor, at der er en lille fordel for nye jagerpiloter, hvis de har dyrket modelflyvning, før de begynder at tumle med de rigtige.

mvh. Kent Krøyer

  • 0
  • 0

Det er ikke rigtigt at flyet er billiger at bygge og kan laste meget mere, men det er måske rigtigt at det bruger mindre brændstof. Som det så slipper for at lette med og flyve rundt med.

Man slipper da for at lave en trykkabine - det må da spare en del vægt og give et større rumfang (med samme ydre diameter) og lavere pris. Desuden vil de termiske påvirkninger, som flyet udsættes for, være væsentlig mindre, da op- og nedstigning fra de højere og koldere luftlag ungås. Det må også tale for en øget levetid eller lave materialeforbrug/pris. Martin.

  • 0
  • 0

For eksempel den med canardvingen - ingen aero-ingeniør vil nogensinde anbringe vinger eller ror i udstødningen fra en motor. Det ville jo ødelægge de vigtige laminare luftlag med det samme.

hej Kent Krøyer

Når det er så vigtigt med de laminare luftlag, så er det fordi luften skal forsætte med at bevæge sig ned af under og bag flyet, for at der kan strømme ny luft til vingerne. Ved 'ground effect' er det ikke muligt, og der opstår i stedet et overtryk.

ingen aero-ingeniør vil nogensinde anbringe vinger eller ror i udstødningen fra en motor.

Jeg tror ikke at Ekranoplan var noget vellykket fly. Og jeg vil ikke afvise at der ikke har været nogen aero-ingeniør til at bygge det. Ligesom med Tårnfalken.

mvh Peter Ole Kvint

  • 0
  • 0

Ekranoplan havde sine motorer monteret højt på en canard for at forhindre den i at suge vand op under start. Hvis du ser på billedet kan du også se at den ikke blæser sin luft under vingerne, men ret bagud. Motorerne kan ikke blæses luften i anden retning. Hvis de var skråt stillede ville den være umulig at styre. Forestil dig at hver gang du gav mere gas ville den hæve næsen, vel at mærke inden farten er kommet op, hvilket ville føre til et stall og flyet ville crashe.

mvh Flemming

  • 0
  • 0

Flemming, det med vand-indtag lyder som den rigtige forklaring på motorplaceringen :-)

Peter Ole Kvint og Kent Krøyer i har begge to ret mht. induced drag så I behøver ikke diskutere det :-) Induced drag kommer fordi der spildes energi på at luften kan bevæge sig fra overtrykket på undersiden rundt om vingespidsen og op til undertrykket på oversiden af vingen. Det giver umiddelbart en hvirvel (tip vortex) som Kent skriver (du skulle have vedlagt et billede - der ikke meget der er mere fotogent end et jagerfly med kondenserende tip vortex'er:-) Selvom det ikke er helt så indlysende, så plejer man at sige at det er samme hvirvel der giver anledning til den kraftigt nedadgående luftstrøm bag ved en normal vinge som Peter nævner. Årsag og virkning kan måske diskuteres, men de to fænomener er ihvertfald to sider af samme sag, og de reduceres begge to kraftigt når afstanden til jorden er lille ifht. vingespændet. Der er ikke nogen absolut grænse, men man plejer at regne groundeffect som en faktor når afstanden til jorden er mindre end en vingelængde (=½ vingespænd). Det virker rimeligt oplagt at jo tættere man kommer på jorden, jo mere besværligt bliver det for luften at lave en hvirvel rundt om vingespidsen fra under- til over-side. Tilsvarende bliver det også mere besværligt at lave en nedadgående luftstrøm. På moderne fly ses næsten altid små vinklede vingespidser (winglets) som netop har til formål at modvirke induced drag. De siges at have en forbløffende stor effekt på flyets brændstofforbrug (måske 5% ?). Ihvertfald bliver det ofte efter-monteret på ældre passagerfly, så det skal nok kunne betale sig.

Mht. fugle virker det oplagt at groundeffect må være en væsentlig faktor for dem. Både fordi man jo ser at de udnytter det - de accelererer jo gerne et langt stykke hvor vingespidserne kommer helt ned i vandskorpen EFTER de ER lettet. Men også fordi man jo kan se at de flyver dette stykke så lavt at vingerne gennemsnitlig er betydeligt under det halve vingespænd over vandet. Jeg synes iøvrigt denne artikel var både interessant og velskrevet. Tak. Om det kinesiske fly så ender med at bliver meget billigere og kunne laste meget mere det må tiden jo vise. Men ifht. et normalt fly, så kan ground-effect fly jo umiddelbart laste væsentlig mere, fordi de netop ikke behøver at kunne lette ud af ground-effecten - det skal andre fly gerne kunne indenfor en forholdsvis kort strækning. PS: Som altid finder man interessant information om emnet på Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Induced_drag

  • 0
  • 0

Jeg tror ikke at Ekranoplan var noget vellykket fly. Og jeg vil ikke afvise at der ikke har været nogen aero-ingeniør til at bygge det. Ligesom med Tårnfalken.

[/quote] Peter Ole Kvint Nu er det sådan at tårnfalken faktisk flyver med succes i afghanistan for den canadiske hær,der var det ikke flyet der var problemet,men personalet

Peter

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten