Om maxhastigheten var en prioritet för moderna militära stridsflygplan och bombare, ungefär hur snabbt skulle de troligen vara?

4

Burt Rutan talar ganska passionerat om bristen på innovation i rymdfärden, men nämner också hur fighter jet (maximal) hastighet har uppstått:

                            

Faktumäratt,fråndetlillajagvetomfemtegenerationensfighters,harintebaramaxhastighetenstagnerat,mendetärnedbrytande.

Egenskapersomförkrossningförbjudervariabelinmatningsgeometriochvariabelvinggeometri,denmaximalahastighetenverkaraldriganvändasiverkligheten,detärförmodligendyrtochskaparandraproblem(vibehöverbaratittapåSR-71här).Dessutomärandramotoregenskapertroligenmerönskvärda,såsomsuperkorsochgodaccelerationidetintervalldärdettaärkritisktochfaktisktanvändbart.

Menidennafrågafrågarjagvad,ungefär(mach4,5,6?)skulledenmaximalahastighetentroligenvara,ommaxhastighetentilldeladesenliknandebudgetochprioritetsomliknardetunderdenkallakrigetiden?

Anledningentillattjagkännerdennafrågakansvarasallsärattjagföreställermigattdetfinnsnågraväldigtverkliga,praktiskaproblemmedmyckethögpresterandeflygplansomkräverextraordinäralösningarattövervinna.Ettsvarsomidentifierarvardessaungefärärskullesåledesgålångttilletttillfredsställandesvar.

Isjälvaverketärkärnpunktenidennafrågaattidentifieraomdetharfunnitsnågrasignifikantaaerodynamiska,motoriskaellerandraprestationsrelateradeframstegsomskullemöjliggöraförenjaktflygplanattresasignifikantsnabbareänt.ex.F-15ellerMiG-25,medandefortfarandebehållersammafunktionalitetsomnämligensammatyperavflygplan.

Påsammasättförenbombareärdetvälkäntattenfortsattmaskin3-flygningkanuppnåsgenomatttittapåt.ex.XB-70ellerSR-71.Ävenmedmönsterfrån1950-talet.Vadärrealistisktidag?

Baraförattvaraklar:Jagförväntarmiginteenexaktsiffrahär,menomdetfinnsnågrastudiersomhartittatpådetta,skulledetvaraenmycketintressantläsning.Omdetintefinnsnågrastudierkanskenågonvilltautmaningenochgeettnågotheltäckandesvarsomengissningändå.Vilkenmatematik/fysiksomhelstskullevarabra.

Jagantarattföratttillochmedbörjasvarapådenhärfråganmåstedetdefinierasvaden"stridsflygplan" är, måste den ha en luftandningsmotor eller kan den också ha en raketmotor som är likställd med X- 15? Sedan jag ställer frågan kommer jag också att göra friheten att på ett godtyckligt sätt definiera detta här: Motortypen är irrelevant, det kan vara mer än en motor av olika typer av samma typ. Vad som helst vore förnuftigt i samband med en stridsflygplan, eller till och med en bombare. Dessutom måste det vara ett bemannat flygplan. Om det kan nå suborbitalt flyg och bortom, som X-15, är det fortfarande ett flygplan (igen, godtyckligt definierat).

Ett svar som skiljer luftandnings- och raketmotorerna som två olika kategorier är bra.

Den här definitionen av att göra om stridsflygplan / bomber är mestadels baserat på att vilja utesluta obemannade experimentflygplan, även om hypersoniska flygplan som X-43 förmodligen tjänar som en bra referens, känner jag att de har liten rot i verkligheten med att ha inget livsuppehåll, inga vapensystem, och kanske ingen praktisk syfte över vad som helst bortom datainspelning.

Det kan också tyckas som en meningslös fråga, men det kan vara ganska användbart när det gäller att överbrygga klyftan mellan flygplan och rymdfarkoster eller någon annan applikation man kan tänka sig - suborbital passagerar jets, etc.

    
uppsättning AlphaCentauri 16.02.2018 00:09

2 svar

3

Att öka hastigheten på ett flygplan resulterar i att man måste göra avvägningar. Drag kommer att öka som kvadraten av hastigheten, vilket innebär en fördubbling av hastighet tar 4x kraften att uppnå. Det här problemet är förknippat med det faktum att det är mycket svårt att designa en motor (och en flygplan) som fungerar väldigt bra vid supersoniska hastigheter, medan den fortfarande fungerar bra vid subsoniska hastigheter.

Alla designbeslut slutar alltid i trade-offs. Ökad manövrerbarhet kräver i allmänhet att saker som ökar dragningen, vilket innebär att du behöver mer kraft att kompensera (vilket kräver en större motor, vilket minskar manöverförmågan på grund av ökad vikt).

Alla dessa beslut innebär att i slutändan ökar farten på en fighter nödvändigtvis en minskning av något annat, antingen vridhastighet eller vapen nyttolast, eller intervall. Medan bättre teknik har gett oss kraftfullare motorer och nya material och legeringar gör att vi kan skapa mer manövrerbara flygplan, har vi faktiskt sett att flygplanets högsta hastighet går ner jämfört med tidigare flygplan, även om vi kunde skapa ett flygplan så fort som allt från det förflutna, med ökad manövrerbarhet och vapen nyttolast i jämförelse.

Dessa beslut fattas, eftersom de genom att minska flygplanets högsta hastighet också får bättre manövrerbarhet, så det är medvetet att de tar högre vapen nyttolast, ökat intervall och högre manövrerbarhet i stället för högre toppfart eftersom en mycket snabb toppfart är inte bara det som är användbart i krigföring jämfört med allt annat. Rekognosering (som SR-71 var designad för) hanteras bättre av satelliter, som inte kan skjutas ner i praktiken, och behöver inte flyga över ett annat lands luftrum på ett sätt som sannolikt kommer att rita sin ier. Bombers skulle hellre bära en större nyttolast, och vara snabb nog för att nå målet, men att få dem betydligt snabbare på bekostnad av en minskad nyttolast kommer inte att köpa dig mycket. Samma gäller fighters, de måste flyga ganska snabbt, men en ren hastighet fördel framför en motståndare är inte allt som är användbar heller (jämfört med att bara ha en bättre fighter). Så det är en kombination av både fysik och specifikt vilka saker de militära värdena som bara betyder att det är litet värde för rent ökande hastighet.

    
svaret ges 16.02.2018 00:53
1

Om vi tar höjdpunkten för snabb konventionell flygplanutveckling - SR71 och XB70, finner vi att Mach 3 handlar om den praktiska gränsen för långvarigt flyg, med tanke på nuvarande metallurgi. Ovanför blir temperaturen den begränsande faktorn, som vid friktionstemperaturen, med flygplanshuden värmer upp till 600-800 grader F på en hållbar Mach 3. Vi har ännu inte utvecklat ett material som kan bibehålla högre temperaturer samtidigt som både den lätta vikten bibehålls och styrka av titan (SR71) och bikakestål i rostfritt stål (XB70). Ett fel i cockpitens luftkonditioneringssystem betyder också att det sänks mycket, eller en väl kokad flygplansman, mycket snabbt.

Luften lanserade X15 långvariga hastigheter över Mach 6, men endast under mycket korta tidsperioder, några minuter ... bränsle var begränsningsfaktorn där. X15 kunde inte hålla Mach 6 tillräckligt länge för att temperaturen skulle överstiga dess design, medan SR71 och XB70 kunde bibehålla Mach 3 i över en timme. Om X15 hade kunnat upprätthålla Mach 6 skulle det ha stött på väldigt allvarliga värmeproblem, istället för de allvarliga värmeproblem som upplevdes i korta streck till hög hastighet.

Med den nuvarande tekniken handlar Mach 3 om den praktiska gränsen för fortsatt flygning. Utöver det ökar problemen exponentiellt. Och det är inte ens på bekostnad ... kom ihåg att SR71 krävde en speciell, hög blixtpunkt JP7, plus specialolja, plus mycket mer. Det avgick till stor del på grund av kostnadens kostnad.

    
svaret ges 18.02.2018 08:06