Как долго средний пилотажный самолет может выдерживать 0g?

Пилотажный самолет (как и любой другой самолет) может выдерживать 0 g до тех пор, пока пилот не подтянется, самолет не коснется земли или не достигнет предельной скорости.

Чтобы выдержать 0 g, самолет должен разгоняться до земли с$9.8 m/s^2$(метры в секунду в квадрате). Это означает, что осталось не так много времени, прежде чем самолет достигнет максимальной скорости. Как только дрон больше не может ускоряться с той же скоростью гравитации, пассажиры больше не будут чувствовать 0g. В прыжках с парашютом (и в физике) это называется конечной скоростью, то есть скоростью, при которой трение о воздух не позволяет объекту падать быстрее.

Ускорение — это изменение скорости, поэтому, естественно, вам не нужно двигаться прямо вниз, чтобы ускоряться по направлению к земле (мы говорим о вертикальной скорости). Если вы поднимаетесь со скоростью 200 узлов и начинаете тормозить ровно на$9.8m/s^2$вы будете «чувствовать», как будто вы находитесь в 0g (свободное падение), даже если вы продолжаете подниматься в течение нескольких секунд. Но это продлится всего несколько секунд, прежде чем летательный аппарат на мгновение достигнет своей вершины, и вы с летательным аппаратом начнете двигаться к земле. Если самолет может точно соответствовать ускорению свободного падения, то вы по-прежнему будете чувствовать себя невесомым (т.е. 0g).

Но вы не можете продолжать бесконечно ускоряться по направлению к земле, не достигнув конечной скорости или не превысив максимальную скорость самолета. Таким образом, предел продолжительного полета с нулевой перегрузкой — это пилот, оттягивающий штурвал и набирающий высоту, чтобы предотвратить разрушение самолета и гибель всех на борту.

Однако, даже если бы у самолета оторвались крылья, и вы рухнули бы к земле в фюзеляже самолета, вы бы оставались невесомыми только до тех пор, пока фюзеляж продолжал ускоряться к земле на скорости$9.8m/s^2$. В какой-то момент, если бы у вас была достаточная высота, сопротивление (трение ветра) фюзеляжа не позволяло бы ему постоянно ускоряться по направлению к земле, и вы бы достигли равновесной скорости, при которой сила тяжести равнялась бы силе сопротивления, и вы больше не чувствовали бы 0г.

Самый долгий опыт 0g — это параболический полет http://www.asc-csa.gc.ca/eng/sciences/parabolic.asp .

Как объясняет отличный ответ Devil07, время, в течение которого самолет может летать «в 0g», зависит от его вертикальной скорости в начале времени 0g.

Возьмем типичный аэроакробатический самолет . Его максимальная скорость 220knots~ 400km/h. Самолет теряет некоторую скорость перед входом в схему полета (пока не достигает 45°тангажа) и набирает еще немного скорости перед достижением 0° тангажа после выхода из схемы, но давайте проигнорируем это для простоты расчета.

В момент выхода самолета на параболическую схему полета с тангажем 45° его вертикальная скорость равна

IAS/sqrt(2) = 400km/h*1.414 = 283km/h = 79m/s

Выбор более высокого шага создаст более высокую скорость входа по расчетам, но скорость входа также будет уменьшена за счет более длительного «времени вращения» и конструктивных ограничений самолета.

Теперь он следует параболической схеме полета, пока не достигнет кульминационной точки (вертикальная скорость 0 км/ч):

time = speed/acceleration = 79m/s / 9,81m/s² = 7,9s

Ровно столько же времени требуется самолету, чтобы достичь «выходной скорости» в 400 км/ч. Таким образом, общее время, в течение которого Extra EA-300 может летать в 0g, составляет приблизительно:

15 секунд .

Это зависит от кучи вещей. Невесомость ощущается во время баллистической траектории. Википедия перечисляет время, проведенное во время баллистического полета:

Для любой скорости, если мы хотим максимизировать затрачиваемое время, нам нужно начинать с 90 градусов, как показано на этом графике: время в секундах как функция начального угла при начальной скорости 100 м/с. Но это создает небольшую практическую проблему в апогее, самолет сначала падает хвостом, делает кувырок, и мы больше не находимся в невесомости. Итак, давайте возьмем угол, довольно близкий к максимальному, при котором пилот мог бы поддерживать параболический полет, используя свое невероятное мастерство: 60 градусов.

Источник изображения

Мы находимся в пилотажном самолете, который на самом деле очень широк: реактивные истребители также полностью пилотажные. Если мы возьмем типичный Red Bull Air Racer в качестве одного разделителя, а F16 в качестве другого, мы получим диапазон скоростей от 100 до 600 м/с. Для баллистической траектории полета, начинающейся с 60 градусов, мы получаем следующее время полета как функцию начальной скорости. Примерно между 18 и 106 секундами.