Vliegtuigen landen veiliger als er tegenwind is op het moment vlak voor de wielen de grond raken. Landen met zijwind is lastig en soms zelfs gevaarlijk. Omdat de windrichting kan variëren, hebben veel grote vliegvelden landingsbanen in verschillende richtingen; de windrichting bepaalt welke landingsbaan gebruikt wordt. De Nederlander Henk Hesselink bedacht een oplossing om altijd met tegenwind de wielen op de grond te kunnen zetten: maak de landingsbaan rond!
Zijn idee presenteerde hij in een film op Youtube:
In het ontwerp heeft de baan een diameter van 3,5 km. Voor het landen van een groot vliegtuig (Airbus A380) is een landingsbaan van 2,5 km nodig. In figuur 1 is een ronde landingsbaan weergegeven. Er wordt met de klok mee geland. De windrichting is aangegeven.
a) Voer de volgende opdrachten uit:
- Bereken de benodigde lengte van de baan.
- Geef in de figuur aan waar het vliegtuig de landingsbaan raakt en waar deze tot stilstand komt.
De landingsbaan heeft een omtrek van πd = π∙3,5 = 11 km. Het vliegtuig legt 2,5/11 = 0,23 deel van de landingsbaan af. Landen met tegenwind met de klok mee. Hieruit volgt:
Na de landing moet het vliegtuig met een massa van 386 ton de bocht maken. De landingssnelheid van A380 is 75 ms-1.
b) Bereken de benodigde middelpuntzoekende kracht.
$F_{mpz} = \frac{mv^2}{R}=\frac{386\cdot 10^3\cdot 75^2}{1,75\cdot 10^3}=1,2\cdot 10^6~\mathrm{N}$
De banden van een vliegtuig zijn niet gemaakt om met die snelheid op een vlakke ondergrond een bocht te maken. Daarom wordt in het ontwerp de landingsbaan niet op een vlakke ondergrond gebouwd, maar onder een hoek. Zie figuur 2. Hierin is de zwaartekracht Fz getekend. Op het vliegtuig werkt verder de normaalkracht. Als gevolg hiervan ontstaat er een resulterende, middelpuntzoekende kracht.
c) Voer de volgende opdrachten uit:
- Construeer de normaalkracht en de middelpuntzoekende kracht op het vliegtuig.
- Leg uit waarom het vliegtuig door de helling de bocht kan maken.
Doordat de baan onder een hoek staat, leveren de zwaartekracht en normaalkracht samen een middelpuntzoekende kracht. Er is nu geen zijwaartse wrijvingskracht op de banden nodig.
Voor treinen en auto’s is het vrij normaal om de bocht onder een hellingshoek te maken. Voor vliegtuigen is de baan onder een hoek lastiger, zowel vlak voor de landing als tijdens het uitrijden.
d) Leg dat uit.
Vliegtuigen zijn breed, met uitstekende vleugels. Op de helling is het lastiger om de rechtervleugel niet in de grond te steken. Tevens komt het vliegtuig horizontaal aanvliegen, dus vlak voor de wielen de grond raken komt de linkervleugel dicht in de buurt van de grond.
Sommige experts denken dat het ontwerp van de ronde landingsbaan een aanpassing nodig heeft omdat de baan bij het huidige ontwerp te weinig middelpuntzoekende kracht zou leveren om het vliegtuig de cirkelbaan goed te laten maken.
e) Omcirkel in de tabel de juiste verbetermogelijkheden aan het ontwerp.
