Vart flygplan håller högsta Max Q (aerodynamiskt tryck)?

Navigera dina svar
8

Vilka är de högsta aerodynamiska tryck som uppstår i alla flygplan? Och begränsar detta maximihastigheten för varje flygplan vid vissa höjder? Bredt, hur snabbt går du [vid en given höjd]?

Där dynamiskt tryck $ q $ är: $$ q = \ frac {1} {2} \ rho v ^ 2 $$

$ \ rho $ är lokal luftdensitet och $ v $ är sann flyghastighet.

Jag är mest intresserad av high performance fighters / bombare. Här är några data jag har slängt (Mk-12A och 787 läggas till som referens):

391.133

Flygplan # 3, # 4 och # 5/6 är ganska annorlunda, så jag är förvånad att de delar ungefär samma max $ Q $. Är 11 000 kgf / m ^ 2 en gemensam gräns?

Obs! Alla siffror är för flygplan med undantag för Mk-12A (reentry), rymdfärj (stigning) och HTV-2 (glid).

  • [Mk-12A]: Nuvarande fordonstillverkare för Minuteman III ICBM, rymmer W78-kretshuvudet (350 kT). Siffrorna är för reentry.
  • [HTV-2]: Rakettglidare.
  • [B-1B]: "[toppfart] är begränsad av behovet att undvika skador på dess struktur och luftintag", enligt Wikipedia. B-1B använde mindre strukturellt titan och en enklare inlopp med fast geometri när hastighetskravet sänktes från B-1A.
  • [Skylon]: Självklart existerar inte än. Reaktionsmotorer "användarmanual" för Skylon diskuterar flygprofilen.
  • [SR-72]: Självklart existerar inte än. Lockheed Martin diskuterade Mach 6 kryssning. 90 000 ft kryssningshöjd är bara min platshållare värde.
  • [rymdfärja]: siffror för uppstigning.

En del bakgrund och syfte: För det mesta försöker jag utforma en hypersonisk långviktig tung bomber. Jag var nyfiken på vad som skulle begränsa den maximala hastigheten för låg / medelhöjd: dra (tillgänglig motortryck), max $ Q $ (strukturell styrka) eller hudtemperatur (termiskt skyddssystem) ... men jag kommer till det i en annan fråga.

Jag har läst igenom nästan alla aerodynamiska, militära, flygplan design, flygplan prestanda och jetmotor taggar, letar efter svar. (Det här är verkligen ett underbart samhälle.) Slutligen insåg att jag kunde ställa min egen fråga.

Jag har försökt att följa etiketten så bra som möjligt, men jag är ganska ny på Stack Exchange, så låt mig veta om jag skulle ändra något :) Tack!

    
uppsättning Hephaestus Aetnaean 02.03.2015 15:57

2 svar

7

Först särskiljer inte din exempellista mellan stationära och instationella banor. Ett reentry-fordon kommer endast att se det högsta dynamiska trycket enbart i slutet av sin resa, och aerodynamisk uppvärmning kan tolereras antingen genom ablativ kylning eller ett kylskåp med anständigt storlek. Allt som behövs är det dynamiska trycket vid toppen.

De första proverna på din lista, som kontinuerligt behåller det givna dynamiska trycket, är lågflygplanet B-1B och F-111. Här ges det dynamiska trycket genom vingebelastning, aerodynamik och ojämn kraft för att hålla flyget i rörelse med maximal hastighet. Aerodynamisk uppvärmning kommer upp på hög höjd, eftersom stagnationspunktens värme är oberoende av lufttäthet.

Skälen att begränsa det maximala dynamiska trycket är:

  • vindlast på låg höjd. Att slå samma uppdrag vid högre hastighet ökar belastningsfaktorn proportionellt.
  • Aeroelastisk deformation: Högre dynamiskt tryck betyder också högre torsions- och böjbelastningar, och den deformerade strukturen kan bli instabil när deformationen ökar de belastningar som leder till denna deformation. Flyga vid högre dynamiskt tryck kräver en styvare och tyngre struktur.

Om du tittar på SR-71 flygkuvert (nedan) bör det vara uppenbart att endast en hög hastighet var tillgänglig vid varje höjd på grund av högvingeladdningen (= högt minimalt dynamiskt tryck) och maximalt dynamiskt tryck (vid låg höjd) rsp. den aerodynamiska uppvärmningen (vid hög höjd).

SR-71flygkuvert(bild källa )

    
svaret ges 02.03.2015 17:21
2

Används för att vara en stridsflygare i F-111 och F-105. De har den högsta Q-gränsen jag har stött på eller läst om. (Till oss hög hastighet på däck) Den gränsen är 810 knop / Mach 1,2 nedåt. Båda flygplanen kunde bibehålla den flyghastigheten, jag har personligen gjort det i F105 under havsnivån i Death Valley. Bifogade är de tekniska gränsvärdena för teknisk order:

Jag tror inte att B-1B har kapacitet för dessa hastigheter, det fanns alla möjliga ytterligare gränser som lagts på den. Moderna fighters är inte längre utformade för denna regim.

    
svaret ges 08.04.2018 12:14

Läs andra frågor om taggar Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Skulle omständighetsmodifierare användas i Roll for Shoes? Does Bruce Wayne har ett mellannamn