Jag läste att höga G-styrkor i samband med hypersonisk flygning kunde döda piloten.
Finns det något sätt att göra detta överlevande men ändå behålla smidighet vid hypersoniska hastigheter (oavsett planens kapacitet) och hur fungerar de?
Agility betyder att du snabbt kan ändra hastighetsvektorn. Hur detta görs i flygplan är att peka vingens hiss i önskad riktning och sedan öka hissen så mycket som möjligt. Lyftkraften över tiden resulterar i en kinetisk energiändring som accelererar flygplanet i den nya riktningen och sänker den gamla hastigheten bort.
Flyga snabbare innebär att den kinetiska energin går upp med kvadraten av hastighetsökningen. Vad som kan vridas 90 ° inom 4 sekunder vid Mach 0,7 tar 200 sekunder vid Mach 5 när samma acceleration tillämpas. Detta visar att smidighet inte överlever hastighetsökningen.
Vad händer om kraften ökar? För att återfå samma 22,5 ° / s varvtalet skulle kräva en hiss flera av 50! Detta betyder hundratals gs för en struktur som försvagas av friktionsuppvärmning och en massiv ökning av vågdragning. Eftersom våghöjning ökar med kvadraten av hastighetsökningen, kommer ett hypersoniskt fordon som försöker dra många gs inte att vara hypersonisk utöver de närmaste sekunderna! Om man antar en L / D på 10, skulle retardationen vara i storleksordningen 250 g om vingen tolererar 50 g hissbelastning och saker linjärt skalas upp. Men det skulle vara en L / D på 0,2 - med andra ord vingen kommer att ligga nära 90 ° vinkeln och farkosten kommer att brytas.
Även den mer rimliga 6 g av subsonisk manövrering kommer att innebära en 36-faldig ökning i vågdragning vid Mach 5, vilket ger L / D ner till mindre än 2.
Slutsats: Det finns helt enkelt inget sätt för hypersoniska fordon att vara smidiga. Piloten är minst av dina problem.Tja, 2 G är 2 G, oavsett vilken hastighet du flyger. En nivå (samordnad) tur med 60 grader av bank är 2 G, oavsett din flyghastighet. Vilka förändringar är din svänghastighet och svängradie vid 20 knop kan ett modellplan vid 60 graders bank förmodligen slutföra en 360 graders vridning på några sekunder och en radie på 10 meter. Vid 300 knop och 60 graders bank behöver en konventionell jet en minut eller två och en svängradie av förmodligen ett par miles. Vid 2000 knop och 60 graders bank kan en SR-71 flyga några stater som gör samma 360! Men det är alla 2 G för varje flygplan.
Nu om du vill att SR-71 eller något liknande högt supersoniskt flygplan ska ha svänghastigheten & vrid radien av din 300-knut Lear jet, så får du en hel del fler G-s, vilket kan ge upphov till olika andra problem med ditt supersoniska djur. Och om du vill att någon av dem ska behålla sin hastighet medan de vrider sig i din 20-knot drons radius ..., låt oss bara säga att du pratar om G-styrkor bortom riken för all mänsklig erfarenhet för att få det att hända!
Det finns alla slags diskussioner som kan hända om hur hypersoniska flygplan kan göras mer manövrerbara utan att göra saker som riskerar att förlora kontroll, flamma ut motorerna, skapa oacceptabla dragmängder osv. men alla diskussioner sker i det sammanhanget att hög hastighet + hög svänghastighet = mer G, och givet någon av de faktorer som du väljer (dvs hur snabbt du vill gå och hur mycket G-lastning du är villig att hålla), tredje bestäms.
Den maximala G-belastningen för en människa är ganska bra om 9 G, så välj vilken kombination av de två andra faktorerna du vill ha. Eller gå obemannade - som med dagens teknik är nog billigare.
Läs andra frågor om taggar g-forces hypersonic Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna