flyman Админ. спросил 5 лет назад
Есть ли максимальная высота пропеллера самолет может летать?
Некоторые нижние границы максимальной высоты полета:
- 12,000 m (39,370 ft): Antonow An-70, произведенный 1994
- 12 310 м (40 387 футов): Lockheed Martin C-130J Super Hercules, поставленный в 2012 году
- 12,500 м (41,010 футов): Piaggio P. 180 Avanti, производство началось в 1986 году
- 29 523 м (96 860 футов) : NASA Helios HP01, рекордная высота, достигнутая в 2001 году
Для сравнения: низкая околоземная орбита составляет около 160 000 м.
Верхние границы: я не знаю. Я думаю, в какой-то момент не хватает воздуха, чтобы подняться.И никто не строит самолет с солнечными батареями, который летит в космос.
Я думаю, важными факторами для такой верхней границы являются:
- Вес самолета,
- Размер, форма и скорость пропеллеров
- Скорость пропеллеров
flyman Админ. ответил 5 лет назад
Речь идет об источнике питания (и аспирации двигателя в случае двигателей с воздушным дыханием), нагрузке на крыло и аэродинамической эффективности. С настоящей технологией, предел вокруг 100.000 ft (30 km), как доказано Pathfinder и специально Helios . Я сомневаюсь, что гораздо больше возможно с действительно полезным самолетом.
Аэродинамика во-первых: Коэффициент высоты c L ⋅ M A 2
говорит вам, сколько подъемной силы может быть произведено при заданном числе Маха полета, а загрузка крыла дает вам минимальную плотность для устойчивого полета. 0,4 хорошее значение для c L ⋅ M A 2
, и 30 кг / м2
возможна загрузка крыла для полета на 30 км. См. этот ответ для более подробной информации.
Если источник питания нуждается в окружающем воздухе (поршневой двигатель), самолет нуждается в трехступенчатых компрессорах или турбонагнетателях, которые были протестированы на высоте до 20 км и должны быть хорошими для 24 км. Боинг Кондор редко летал на максимальной мощности, потому что ступени турбокомпрессоров колебались бы в чередующейся последовательности скачков. Один этап будет мчаться вперед, в результате чего другой всплеск, который сделал первый всплеск и освободить другой мчаться вперед, и так далее.
Над приблизительно 24 км, солнечн-электрический двигатель выглядит как самый лучший вариант в настоящее время. Во всех случаях летать можно только дозвуковым способом, поэтому минимальная практическая нагрузка на крыло ограничит максимальную высоту. Такие самолеты, как Helios, уже очень чувствительны, поэтому их можно запускать только в спокойную погоду и рискуют быть сдутыми высотными ветрами. Полезная нагрузка минимальна, и в зависимости от того, что самолет должен делать, кроме полета высоко даст вам ограничение на максимальную высоту от 24 до 30 км.
Выход на орбиту в пропеллерном устройстве совершенно иллюзорен. На более высоких высотах недостаточно материи, и теоретический диаметр пропеллера будет измеряться в километрах (или милях, если вы предпочитаете эту единицу). Структурная масса была бы запретительной. Кроме того, тяга пропеллера обратно пропорциональна скорости полета, и нет никакого способа ускорить с пропеллером, чтобы избежать скорости. Тяга была бы просто ошибкой округления от нуля на 7,9 км/с.
Эта скорость необходима, чтобы избежать гравитации Земли, летая достаточно быстро вокруг нее, так что центростремительная сила равна весу самолета и называется орбитальной скоростью. Чем выше орбита, тем больше энергии требуется для ее достижения. Чтобы получить достаточно энергии, пропеллерный самолет разгоняется в атмосфере до скорости, немного превышающей желаемую орбитальную скорость, а затем преобразует эту кинетическую энергию в потенциальную энергию, чтобы поднять свою траекторию выше, по крайней мере, 100 км, международно признанной высоты, где начинается космический полет. Обратите внимание, что эта фаза полета требует перевернутого полета, если ускорение занимает некоторое время. Максимальное число Маха полета должно быть, возможно, 12 или даже 15, поэтому этот маневр возможен вообще.
Короче: собираетесь на орбиту с пропеллером? Забудь об этом!
flyman@user2813274: вы правы, я должен быть более явным.
«Чем выше орбита, тем быстрее летательный аппарат должен лететь.- …Наоборот, не так ли? Для круговых орбит орбитальная скорость медленнее, чем выше вы идете.
@TannerSwett я имел в виду, что вам нужно начать с более высокой скоростью, чтобы достичь более высокой орбиты. Признаюсь, что не выразился ясно. Надеюсь, мое редактирование улучшило ответ.
@TannerSwett извините за ответ на такой старый пост, но я хотел сказать, что орбитальная механика странно противоречит интуиции. Для того, чтобы достичь высокой, медленной скорости орбиты вам нужно ускорить, чтобы положить энергию на вашу орбиту. И наоборот, чтобы перейти с высокогорной низкоскоростной орбиты на скоростную низкоскоростную, необходимо замедлить и убрать энергию с орбиты. Замедление ускоряется, а ускорение замедляется. Сумасшедший, да?
Похоже, вы уже ответили на вопрос. Что именно вы ожидаете от ответа здесь?
Нет, я просто сказал, что нынешние прототипы (вернее, лучшее, что я нашел) могут летать на высоте не менее 29 523 м. Я хочу знать, если, например, у нас были более эффективные солнечные батареи / более легкий материал, они могли бы даже добраться до космоса. Думаю, нет. Я предполагаю, что может быть высота (ниже 160 000 м), которая не может быть достигнута.
И я хотел бы знать, есть ли у меня все факторы, которые определяют, насколько высоко может подняться самолет.
Если мы экстраполируем с Гелиоса, независимо от того, насколько разрежен воздух, если вы можете сделать дозвуковой аэродинамический профиль достаточно легким, он должен быть пропеллером. Существует ограничивающая проблема, которая заключается в том, что скорость звука уменьшается с высотой, поэтому дозвуковому самолету, возможно, придется двигаться очень медленно (в указанной воздушной скорости, которая не обязательно является медленной скоростью над землей).
Would Aviation be a better home for this question?