Finns det en maximal höjd som ett propellplan skulle kunna flyga?
Några lägre gränser för maximal flyghöjd:
Bara för jämförelse: Låg jordbana är cirka 160.000m.
Övre gränser : Jag vet inte. Jag antar att det inte finns tillräckligt med luft för att lyfta. Och ingen bygger ett flygplan med solceller som flyger till rymden.
Jag antar att viktiga faktorer för en sådan övre gräns är:
Det är en fråga om kraftkälla (och motorns aspiration vid luftandningsmotorer), vingeladdning och aerodynamisk effektivitet. Med nuvarande teknik är gränsen cirka 100 000 ft (30 km), vilket bevisas av Pathfinder och speciellt Helios . Jag tvivlar på att mycket mer är möjligt med riktigt användbara flygplan.
Aerodynamik först: Höjdfaktorn för $ c_l \ cdot Ma ^ 2 $ berättar hur mycket lyft kan produceras vid ett visst flygning Mach-nummer, och vingeladdningen ger dig då den minsta tätheten för hållbar flygning. 0,4 är ett bra värde för $ c_l \ cdot Ma ^ 2 $ och 30 kg / m $ ^ 2 $ är en möjlig vingelast för flygning på 30 km. Se detta svar för mer detaljer.
Om strömkällan behöver omgivande luft (kolvmotor) behöver planet tredubbla kompressorer eller turboladdare, som har varit testad till 20 km höjd och bör vara bra för kanske 24 km. De är fina enheter; Boeing Condor flög sällan vid sin maximala kraft eftersom stadierna av turboladdarna skulle oscillera i en växlande sekvens av störningar. Ett steg skulle springa fram och orsaka den andra att öka, vilket gjorde den första överskottet och frigöra den andra för att köra framåt, och så vidare.
Över ca 24 km ser solenergi framdrivning ut som det bästa alternativet för närvarande. I alla fall kan du bara flyga subsonic, så den minsta praktiska vingebelastningen begränsar maximal höjd. Flygplan som Helios är redan mycket känsliga, så de kan bara lanseras i lugnt väder och riskerar att blåsas bort av vindar med hög höjd. Lastlasten är minimal, och beroende på vad flygplanet ska göra förutom att flyga högt får du en gräns på maximal höjd mellan 24 och 30 km.
Att gå till bana i en propeller driven enhet är helt illusorisk. Det är inte tillräckligt att trycka på högre höjder och den teoretiska propellerdiametern mäts i kilometer (eller mil, om du föredrar den enheten). Den strukturella massan skulle vara oöverstiglig. Dessutom är propellsträckan omvänd proportionell mot flyghastigheten, och det går inte att accelerera med en propell för att flyga hastighet. Drivkraften är bara ett avrundningsfel bort från noll vid 7,9 km / s.
Denna hastighet är nödvändig för att undkomma jordens gravitation genom att flyga tillräckligt snabbt runt den så att centripetalkraften motsvarar flygplanets vikt och kallas omloppshastighet. Ju högre bana blir desto mer energi krävs för att nå den. För att få tillräckligt med energi skulle ett propellflygplan accelerera i atmosfären till en hastighet som är ganska högre än den önskade omloppshastigheten och omvandla sedan den kinetiska energin till potentiell energi för att lyfta dess bana över minst 100 km, den internationellt erkända höjden där rymdflight börjar. Observera att denna fas av flygningen kräver inverterad flygning om accelerationen tar lite tid. Det maximala flyget Mach-nummeret skulle behöva vara 12 eller 15, så det är möjligt att manövrering är möjlig.
Kort sagt: Att gå till bana med en propellern? Glöm det!
Läs andra frågor om taggar propeller altitude aircraft-performance Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna