Feitjes over het landingsgestel van de B747

Toen de B747 werd geïntroduceerd waren de luchthavens vaak nog niet voorbereid op zo’n Jumbo Jet. Naast grotere parkeerposities en grotere terminals, waren de startbanen en platforms ook nog niet aangepast op het hogere gewicht. Door het gewicht te verdelen over meer wielen, kon de B747 in veel gevallen terecht op bestaande banen

Het landingsgestel van een Boeing 747 bestaat uit een neuswiel met twee banden en een main gear bestaande uit twee body gears en twee wing gears. Elk van deze vier main gears heeft een bogie met 4 wielen en deze 16 banden dragen 90% van het totale gewicht. Een veilige landing is mogelijk met twee van de vier main gears niet uitgeklapt, mits aan beide zijden van de romp in elk geval één wél is uitgeklapt.
Het toestel heeft dus totaal 18 banden met een diameter van 1,24 meter, die elk 110 kg wegen. In totaal weegt elke main gear poot 3 ton en de neuswiel poot weegt 1.5 ton.

De grootste krachten op het landingsgestel en de banden vinden overigens niet plaats bij de start of de landing. Bij de start is de belasting ongeveer 25 ton per wiel bij een snelheid van 300 km/u en een omwentelingssnelheid van ongeveer 1.100 rpm. Bij een stevige landing kan de belasting verdubbelen (desgin safety factor 2,70) en komen de wielen uit stilstand in één klap op volle snelheid. Overigens worden de meeste krachten van een (stevige) landing opgevangen door de oleo-pneumatische dempers, die de bewegingsenergie omgezet in warmte.

Nee, de grootste krachten komen vrij bij het draaien om de eigen as. Bijvoorbeeld bij een scherpe bocht op het platform of een 180 degree turn op de baan. Door het gewicht van de Boeing 747 zullen er overmatige krachten op de wielen en de struts werken waardoor er uiteindelijk veel onderhoud nodig is aan beide delen. Dus als het vliegtuig een bocht maakt, zal de body gear niet rechtstreeks naar voren bewegen, maar onder een hoek van 13 graden naar links of rechts draaien. Hierdoor worden de torsie krachten op de main gear struts beperkt, lopen de banden minder schade op door ‘scrubbingg’ en het maakt het makkelijker voor het vliegtuig om te draaien in een beperkte ruimte.



De gemiddelde slijtage van een band tijdens het neerkomen blijkt uit te komen op ongeveer 0,005 millimeter. Op de gehele slijtage van een band dragen alle keren dat een band de baan raakt bij voor ongeveer tien procent. Het remmen na het landen neemt dertig procent voor zijn rekening. Dan blijft er zestig procent over voor het vrij rollen van de band.

Door het gewicht worden de zijwanden van de banden ingedrukt (vervorming tot 35%) waardoor er warmte vrij komt. De banden zijn ontworpen op een korte, stevige belasting. Maar een ritje van de terminal naar de Polderbaan kost al snel 25 minuten.

Als na de start een motor uitvalt, is het zaak zo snel mogelijk de totale weerstand te verminderen (er is immers ook minder stuwkracht). Dus het ophalen van het landingsgestel is essentieel. Echter, bij het openen van de deuren die de wielruimtes afsluit, neemt de weerstand (tijdelijk) behoorlijk toe. Om de weerstand tijdens gear transition tot een minimum te bepreken is er voor gekozen de luiken zo klein mogelijk te houden. Één van de oplossingen is het naar achteren kantelen van de wing gear bogie’s, die daardoor onder een bepaalde hoek wordt opgetrokken. Dit verkleint de benodigde opening en zorg tevens voor een minimale zwaartepuntverschuiving.

JT9D
Eind jaren ’60 werd het realiseren van zeer grote toestellen als de B747 en de Lockheed C-5 Galaxy mogelijk door de ontwikkeling van de eerste generatie high bypass ratio motoren, die krachtiger waren dan de straight jets die tot dan toe in gebruik waren.
De eerste generatie KLM 747’s was voorzien van JT9D-3AW motoren, met 12 intake suction relieve doors, ook wel ‘blow-in doors’ genoemd, voor extra airflow (auxiliary passage) tijdens take-off power settings.

Blow-in doors
Meer vermogen betekend ook meer luchtdoorstroming van de motor. Bij hoge snelheid wordt de lucht met grote kracht in de motor geperst (RAM air) en is de motor het meest efficiënt. Bij lage snelheid echter, moet de motor lucht aanzuigen. Deze lucht komt dan zelfs van achter de inlaatlip. Door de scherpe hoek die de lucht dan moet maken, kan deze in de grenslaag ‘loslaten’. Daardoor ontstaat een wervelende luchtstroom die de doorstroming van de motor zou kunnen blokkeren (inlet stall).



De hoge druk aan de buitenkant van de inlaatlip en de lage druk aan de binnenkant van de lip openen de deuren om een percentage van de lucht onder een minder scherpe hoek in de motorinlaat toe te laten. Naarmate de snelheid van het vliegtuig toeneemt, verschuift het stagnatiepunt en vervalt het drukverschil, waardoor de deuren automatisch sluiten.
Deze constructie leverde vermogen op, maar maakte veel lawaai (denk aan het blazen op een rietje in je hand). Ook slurpte het extra brandstof. In een in een latere fase zijn de nacelles gemodificeerd naar "Quiet nacelle type" zonder blow-in doors.

Bij moderne straalmotoren zie je dat de inlaat lip dikker is uitgevoerd, zodat de luchtstroming zelfs bij zeer lage luchtsnelheid en hoge invalshoeken laminair blijft stromen.

Precooler outlet
Een opvallend detail aan de exhaust cowling (het smallere achterste deel van de motor) zijn de twee openingen die alleen aan de linker kant van de motor zitten.

Naast de voorstuwing worden de motoren ook gebruikt voor het leveren van bleed air. Dat is lucht die wordt afgetapt van de 8e en 15e trap van de compressor. Deze samengeperste lucht wordt gebruikt voor tal van toepassingen zoals interne koeling van de motor, cross-start van een andere motor, anti-ijsvorming van motor en vleugels, pneumatische aandrijvingen, onder druk brengen van het hydraulische reservoir en afval- en wateropslagtanks. Bleed air wordt ook gebruikt voor het op druk brengen van de cabine via de PACK’s (Pressurisation and Air Conditioning kit). De afgetapte lucht is rond de 400 graden en moet eerst worden afgekoeld voor het via een buizenstelsel richting de PACK’s, die onder in de romp zitten, gestuurd kan worden. In de PACK zelf wordt de gewenste cabinetemperatuur gereguleerd, maar in de motor zelf wordt deze al voorgekoeld (in de ‘bleed air pre-cooler’) door koude fan lucht via een bypass-kanaal langs de hete bleed air te leiden. Deze lucht verlaat via de ‘pre-cooler heat exchanger cooling air valves’ vervolgens weer de motor.

De koelluchtstroom wordt geregeld door de twee cooling air valves. Als de temperatuursensor detecteert dat de lucht die de pre-cooler verlaat te heet wordt, gaan de de twee cooling air valves automatsich naar open. Als de temperatuur te laag is, gaan ze dicht waardoor de pre-cooler (en de koelluchtstroom) kan opwarmen. Het systeem werkt zo dat er een constante outfow temperatuur van 350 graden (met een tolerantie van 30 graden) wordt aangehouden.