211service.com
Ramus nusileidimas
1 val. ryto šaltą 2002 m. spalio mėnesio rytą John-Paul Clarke'as '91, SM '92, ScD '97, stovėjo drėgname lauke Floyds Knobs mieste, IN, klausydamas, kaip du United Parcel Service lėktuvai riaumoja į Luisvilį. Tarptautinis oro uostas. Pirmasis buvo skrendant tradiciniu laiptuoto tūpimo būdu, kai jis kelis kartus laipsniškai sumažino aukštį prieš pasiekdamas kilimo ir tūpimo taką. Iš tos vietos, kur stovėjo Clarke, maždaug 650 metrų žemiau, triukšmas buvo pakankamai stiprus, kad pažadintų snaudžiančius Floyds Knobs gyventojus. Kitas lėktuvas po 20 minučių skrido pagal aeronautikos ir astronautikos docento sukurtą eksperimentinį modelį: jis ilgiau išbuvo didesniame aukštyje prieš nusileisdamas į oro uostą. Tai procedūra, peržengianti ir lėktuve esančių skrydžių valdymo sistemų, ir skrydžių vadovų ribas. . Net jei šalia jo esanti garso aparatūra neįrašė duomenų, Clarke'as žinojo, kad jo procedūra buvo žymiai tylesnė. Jūs tikrai girdėjote skirtumą, prisimena jis.
Clarke'as buvo tik vienas iš septynių tyrėjų, tą naktį stebėjusių orlaivių keliamo triukšmo lygį Floyds Knobs mieste ir dar keliuose. Išanalizavus visus duomenis, jie patvirtino tai, ką jis įtarė: eksperimentinė nusileidimo procedūra sumažino triukšmą žemėje nuo trijų iki šešių decibelų, daugiau nei pakankamai, kad būtų pastebimas. Negana to, lėktuvai, skraidantys Clarke'o procedūra, sutaupė degalų. Nuo tų pirmųjų bandymų Clarke'o komanda – keli MIT aviacijos ir astronomijos absolventai ir maždaug tuzinas tyrėjų iš „Boeing“, NASA Ames tyrimų centro ir NASA Langley tyrimų centro – patobulino jos dizainą, kad skrydžių vadovai galėtų valdyti kelis lėktuvus, skraidančius pagal procedūrą. vidutinio intensyvumo eisme. Tuo tarpu Clarke'as kuria panašią procedūrą Gatwick oro uoste Londone, kaip dalį Kembridžo-MIT instituto tylių orlaivių iniciatyvos. Jei Federalinė aviacijos administracija ir Jungtinės Karalystės nacionalinės oro eismo tarnybos patvirtins Clarke'o Luisvilio ir Getviko projektus, jie suteiks labai reikalingą triukšmo mažinimą Floyds Knobs ir Londono gyventojams ir padės kitiems oro uostams, besidomintiems projektavimu. panašūs tylūs požiūriai.
Tylus iššūkis
Luisvilis, kaip pagrindinis UPS siuntų rūšiavimo centras, turi ypač sudėtingą triukšmo problemą. Kiekvieną rytą daugiau nei 90 UPS lėktuvų leidžiasi oro uoste. Kovoti su šių lėktuvų keliamu triukšmu buvo brangu; nuo 1991 m. oro uosto administracija perkėlė daugiau nei 1600 šeimų, o tai kainavo daugiau nei 180 mln. Vis dėlto oro uostas negali sau leisti perkelti visų, kuriuos kada nors pažadino atvykstantys 767. 2000 m. Jamesas DeLongas, tuometinis oro uosto generalinis direktorius, perskaitė vieną iš Clarke'o straipsnių apie tylesnio tūpimo metodus. Buvau pilotas ir, kai perskaičiau [Clarke'o dokumentą], supratau, ką jis bandė pasiekti, prisimena DeLongas, kuris nuo tada išėjo į pensiją. Jis ne tik turėjo didelį triukšmo [mažinimo] potencialą, bet ir turėjo galimybę sutaupyti degalų, galėjo padidinti oro uostų pajėgumus, todėl, kaip supratau jo koncepciją, tai buvo naudinga visiems. Po dvejų metų jis pakvietė Clarke'ą sukurti ir išbandyti tokią tūpimo procedūrą, kurią galėtų naudoti esamas UPS laivynas.
Aš [dirbau] oro uostų versle daugiau nei 30 metų ir padariau išvadą, kad rimčiausia vienintelė oro uosto sistemos problema, kuri kelia grėsmę gebėjimui patenkinti būsimą kelionių oro transportu paklausą, yra triukšmas, sako DeLong.
Naujojo dizaino, vadinamo nuolatinio nusileidimo metodu, idėja yra apgaulingai paprasta. Standartinė tūpimo procedūra yra žingsninis artėjimas, kai lėktuvai pakaitomis leidžiasi žemyn ir kelis kartus išsilygina maždaug 50 kilometrų, kol pasiekia kilimo ir tūpimo taką. Tai ne tik reikalauja, kad lėktuvai ilgiau skristų mažesniame aukštyje, kur daugiau triukšmo nusifiltruoja į bendruomenes, bet ir iš variklių reikalauja papildomos jėgos, kad lėktuvas būtų lygus, o tai sukuria dar daugiau triukšmo. Tačiau Clarke'o planas numatė, kad lėktuvas ilgiau pasiliks didesniame aukštyje, o tada nusileis į oro uostą nesilygindamas.
Kurdama procedūrą komanda turėjo įveikti daugybę iššūkių. Clarke'as turėjo įsitikinti, kad tai žymiai sumažins triukšmą ant žemės, kad jis būtų saugus skirtingomis oro sąlygomis ir kad skrydžių vadovai galėtų valdyti kelis atvykstančius lėktuvus, skraidančius pagal naują modelį. Turite įsitikinti, kad tuo pačiu metu laikotės visų skirtingų tikslų ir apribojimų, sako Clarke. Negalite tiesiog pabandyti optimizuoti vienos temos, nes galiausiai pažeisite kitą.
Pradiniame projektavimo etape Clarke'as naudojo savo sukurtą triukšmo modeliavimo programą, kad padėtų jam nuspręsti, kuri fizinė skrydžio trajektorija būtų tyliausia. Programa leidžia tyrėjams nustatyti tikslią kryptį, kurią jie nori, kad lėktuvas skristų, taip pat topografines ypatybes ir vietovės, virš kurios skrenda, gyventojų tankį. Tada programa apskaičiuoja lėktuvo keliamą triukšmą ant žemės ir jo paveiktų žmonių skaičių. Po to, kai Clarke'as įvertino keletą galimų būdų, jis ir „Boeing Commercial Airplanes“ tyrėjai panaudojo „Boeing“ simuliatorių, kuriame yra visa tikrojo 767 kabinos aparatinė įranga ir valdikliai, kad sukurtų išsamią žingsnis po žingsnio pilotavimo procedūrą. Šios treniruoklio sesijos taip pat patvirtino, kad lėktuvas gali atlikti procedūrą esant skirtingoms vėjo sąlygoms.
Realybės patikrinimas
Kad ir kaip gerai atrodytų procedūra simuliatoriuje, realaus pasaulio testas yra vienintelis būdas įsitikinti, ar ji tikrai veikia. Aštuonias naktis 2002 m. spalio pabaigoje ir lapkričio pradžioje Clarke'as, jo kolegos MIT, Boeing ir NASA tyrėjai, du pilotai, meteorologas iš UPS ir skrydžių vadovas iš Luisvilio valdymo bokšto stebėjo naktinius skrydžius dėl triukšmo. Kiekvieną naktį jie pasirinkdavo du UPS lėktuvus: vieną skristi pagal tradicinę tūpimo procedūrą, o kitą – nuolatinio nusileidimo metodą. Keturioms ar penkioms įguloms, išvykusioms į Luisvilį, prieš jiems pakilant buvo įteikti informaciniai paketai, kuriuose aprašyta procedūra. Kai lėktuvai pakilo į orą, dviem įguloms buvo pranešta, kad jie buvo atrinkti dalyvauti. Atsitiktinai išsirinkome pilotus ir iš esmės jiems pasakėme: „Ei, tu atliksi šią procedūrą šįvakar“, – sako Clarke'as. Šis metodas patvirtino, kad UPS gali įgyvendinti procedūrą, nereikalaujant specialių pilotų mokymų.
Tada „Boeing“, NASA ir MIT tyrėjai išvyko į septynias skirtingas „Floyds Knobs“ vietas, esančias po skrydžio trajektorija, ir atsinešė triukšmo matavimo įrangą. Įvažiavome į žmonių laukus arba nuvažiavome nuo kelio ir pastatėme mikrofonus, sako Clarke'as. Jis nerimavo, kad procedūra gali nesumažinti triukšmo, kaip planuota? Ne, šypsodamasis sako Clarke'as. Jaudinausi, kad pilotai juos skris teisingai.
Klarkas neturėjo jaudintis; po to, kai komanda išanalizavo bandymų duomenis, ji nustatė, kad nuolatinio nusileidimo metodas sumažino triukšmą nuo 69 iki 70 decibelų iki 62 ir 63 decibelų. Tai yra nemaža suma, atsižvelgiant į tai, kad trimis decibelais triukšmo sumažėjimas pastebimas paprastam žmogui, o 10 decibelų sumažinimas suvokiamas kaip perpus garsesnis. Tyrėjai taip pat išsiaiškino, kad lėktuvai, skrendantys pagal procedūrą, sutaupė apie 225 kilogramus degalų.
Nors 2002 m. bandymai buvo sėkmingi, reikia nuveikti daugiau, norint įrodyti, kad procedūra yra praktiška vidutinio intensyvumo oro eisme. Kai keli lėktuvai leidžiasi greitai iš eilės, skrydžių vadovai paprastai naudoja lėktuvų greitį, kai jie išsilygina, kad apytiksliai apskaičiuotų, kiek jie yra nuo kilimo ir tūpimo tako ir vienas nuo kito. Tačiau lėktuvas, naudojantis nuolatinio nusileidimo metodą, niekada neskraido lygiu, o jo greitis nuolat mažėja. Jei tokiu būdu skrenda daug lėktuvų, skrydžių vadovams sunku numatyti, kaip arti jie bus vienas nuo kito artėdami prie kilimo ir tūpimo tako. 2002 m. bandymui Clarke'o sukurta procedūra bandė tai atsižvelgti išlaikant kuo pastovesnį lėktuvų greitį pradinio nusileidimo metu, tačiau ji buvo išbandyta tik esant nedideliam eismui.
Tačiau šį rugsėjį Clarke'as išbandys procedūrą vidutinio intensyvumo eisme. Jis kuria metodą, pagal kurį 20 UPS lėktuvų skris į oro uostą per dvi minutes vienas nuo kito. Clarke'as tikisi, kad šis bandymas įrodys, kad skrydžių vadovai gali valdyti kelių orlaivių nusileidimą naudodami naują metodą. Jei viskas klostysis gerai, komanda kreipsis į FAA dėl Luisvilio procedūrų patvirtinimo. Clarke'o vertinimu, procesas gali užtrukti mažiau nei metus.
Tylūs lėktuvai
Tuo tarpu Clarke'as savo žinias perkelia į Kembridžo-MIT instituto daugiadalykę tyliųjų orlaivių iniciatyvą, kuri buvo pradėta praėjusį rudenį. Trejus metus trunkanti iniciatyva suburia Kembridžo universiteto ir MIT mokslininkus bei pramonės ir vyriausybės partnerių ekspertus, kad sukurtų tokį tylų lėktuvą, kad jo triukšmas būtų nepastebimas už oro uosto ribų. Aeronautikos ir astronautikos docentė Karen Willcox, SM '96, PhD '00, naudoja Clarke'o triukšmo simuliatorių vertindama komandos eksperimentinius projektus.
Nors dauguma iniciatyvos inžinierių dirbs su naujuoju lėktuvu, Clarke'as sutelks dėmesį į nuolatinio nusileidimo metodą esamiems komerciniams orlaiviams Getviko oro uoste Londone. Komanda tikisi atlikti skrydžio testą 2005 m., o procedūra bus įgyvendinta Getvike 2006 m.
Clarke'o darbas, susijęs su nuolatinio nusileidimo metodu, padės „Silent Aircraft Initiative“ įrodyti, kad jos darbas padės JK ekonomikai – tai misija, bendra visiems CMI bendriems mokslinių tyrimų projektams. žr. Nuo Kembridžo iki Kembridžo, MIT News, 2003 m. gegužės mėn ). Tylesnės tūpimo procedūros gali turėti didelės ekonominės naudos oro uostams, oro linijoms ir bendruomenėms. Pavyzdžiui, oro uostai, kuriuose nustatyta triukšmo komendanto valanda, galėtų vykdyti daugiau skrydžių ir taip sumažinti spūstis ir vėlavimų problemas, dėl kurių galiausiai padidėtų oro linijų veiklos sąnaudos ir bilietų kainos. Ilgainiui tylesni nusileidimai galėtų padėti sumažinti bendruomenės susirūpinimą dėl naujų kilimo ir tūpimo takų tiesimo. Dramatiškai tylesnis lėktuvas žymiai padidintų skrydžių į oro uostus ir iš jų skaičių visame pasaulyje, tačiau prireiks dešimtmečių, kol tai pavyks. Lėktuvui sukurti prireikia 10 metų, o paskui dar 15 metų, kol didelis jų skaičius patenka į laivyną, sako aeronautikos ir astronautikos profesorius Ianas Waitzas, vadovaujantis iniciatyvos ekonomikos komponentui. Tačiau operacijos, kuriose dalyvauja J-P Clarke'as, po metų ar dvejų, gali viską pakeisti.
Iš tiesų, jei Clarke'o požiūris bus patvirtintas Luisvilyje ir Getvike, Floyds Knobs ir Londono gyventojai gali tikėtis, kad po poros metų miegos daug ramiau.