Как высоко Concorde потенциально может подняться, двигаясь быстро и подтягиваясь?

Если бы «Конкорд» двигался со скоростью 2 Маха и эшелоном полета 600, а затем поднялся вверх, он вышел бы на траекторию, превышающую его нормальную высоту полета, прежде чем снова погрузиться вниз. Я предполагаю, что он не мог подняться до полного отклонения руля в таких условиях без складывания крыльев, поэтому, ничего не повредив, как высоко мог подняться Конкорд, используя этот метод? Есть ли способ рассчитать/оценить это, или это можно доказать только тестированием? Я искал ответы в Google, но ничего не нашел по этому вопросу.

(Не связанный с этим вопрос, на который я не смог найти ответ: каков был структурный предел G Concorde на крейсерской скорости)

Испытания такого рода были проведены Чаком Йегером в 50-х годах на F-104 с ракетой-носителем под хвостом. Он будет выполнять баллистические дуги от своего рабочего потолка до примерно 100 000 футов +, чему способствует ракета. Ему требовались носовые подруливающие устройства для управления тангажем на высоте более 90000 футов, потому что органы управления полетом имели недостаточное динамическое давление для нормальной работы. В «Правильном материале» отрывок с его вращением и катапультированием ближе к концу фильма был о том последнем из тех испытаний, где он чуть не убил его, когда он заглох и закрутился при «повторном входе», потому что внимание было выключено.
Часть о структурном пределе сама по себе может составлять целый вопрос и может быть задана отдельно.
вас может заинтересовать часть о преобразовании энергии того, как он летает . Вы ищете зум-подъем и преобразование кинетической энергии в потенциальную энергию.

Ответы (2)

Есть несколько способов взглянуть на этот вопрос. Проще всего на первых курсах. Поэтому представьте себе, что «Конкорд» (летящий на скорости 2 Маха на эшелоне 600) может внезапно и без потери энергии подтянуться вверх, например, на 10 градусов вверх. Также предполагаем следующее:

  • Двигатель мгновенно гаснет, поэтому тяги двигателя нет.
  • Пренебрегаем сопротивлением воздуха

Насколько выше это будет? Формула для расчета удивительно проста:

Δ Икс "=" 1 / 2 ⋅ ( В я ⋅ с я н ( γ ) ) 2 г
с В я начальная скорость (590 м / с, что составляет 2 Маха), γ угол подъема и г будучи гравитацией 9,81 м с 2 .

Я рассчитал это для пары углов:

  • γ "=" 10 ° : 535м
  • γ "=" 30 ° : 4436м
  • γ "=" 45 ° : 8871м
  • γ "=" 60 ° : 13307м
  • γ "=" 90 ° : 17742м

Это дает нам первое предположение, но остается вопрос: сможет ли он подняться на такой большой высоте? Ответ: Да. Рассмотрим формулу для расчета динамического давления:

д "=" 1 / 2 ⋅ р ⋅ В 2
Конкорд взлетает примерно в 113 м с при плотности воздуха около 1,225 к г м 3 . Плотность воздуха на эшелоне полета 600 составляет около 1/10 плотности воздуха на уровне моря. Однако крейсерская скорость примерно в 5,2 раза выше, что дает в 2,7 раза более высокое динамическое давление на этой высоте. Так что рули однозначно работают на такой высоте.

Реальным ограничивающим фактором здесь являются структурные ограничения, когда вы пытаетесь подтянуться на скорости 2 Маха. Например, если вы попытаетесь подтянуть свой самолет на скорости 2 Маха с постоянным ускорением 1 G, вы будете следовать по кругу с радиусом ~ 50км. Даже с ускорением 3 G вы все равно будете следовать по (восходящему) кругу радиусом примерно 16 км. Я предполагаю, что Concord может безопасно выдерживать около 3 g (например, чтобы справляться с порывами ветра на высоте). Кроме того, вы потеряете много энергии при подтягивании из-за дополнительного сопротивления (помните, что из-за увеличения угла атаки у самолета больше сопротивление), и, конечно же, вы становитесь медленнее, когда меняете скорость на высоту. Таким образом, в какой-то момент вы больше не сможете подтягиваться, потому что потеряли слишком большую скорость. Я попытался прикинуть, насколько выше надо было бы лететь, чтобы снизиться до скорости сваливания 1 , и мой результат — 11,2 км дополнительной высоты. Это означало бы, что вы могли бы достичь   70 ° взбираться. Однако я пренебрег аэродинамическим сопротивлением и т. д., а также тем фактом, что вы точно не потянете 3G на скорости сваливания.

Чтобы получить точный ответ, нужно провести компьютерное моделирование. Возможно, вам поможет один из популярных авиасимуляторов. Но я бы предположил, что на эшелоне полета 600 со скоростью 2 Маха вы, вероятно, сможете (безопасно) поднять самолет до набора высоты около γ "=" 30 ° , что дало бы около ~ 4,4 км дополнительной высоты.

PS: Однако предположение, что двигатель сгорит на больших высотах, вероятно, верно. Я предполагаю, что двигатель был спроектирован таким образом, что он не может существенно превышать FL 600. Но это предположение.

1 Я просто предположил, что скорость сваливания при том же динамическом давлении, что и при взлете. Это дает скорость сваливания 357 м с

В 3g pull-p индуктивное сопротивление во время маневра будет примерно в 9 раз выше, чем в прямолинейном полете. Даже с работающими двигателями Concorde быстро разгоняется до дозвуковой скорости. Также, насколько я помню, предел g в круизе был ниже 3g.
О, круто, как ты это вычислил? Может быть, Мы сможем вычислить более точный ответ?
Ну, ты мог бы принять во внимание, что г "=" 9,75 в 17742 м :-)

На высоте 60 000 футов я ожидаю, что Concorde будет двигаться на пределе своих возможностей.

Если вы попробуете «набрать высоту» с любым самолетом, находящимся на пределе своих возможностей, он может быть опасно близок к скорости сваливания.

На высоте 60 000 футов в стандартной атмосфере скорость 2 Маха составляет около 1147 узлов в секунду и около 353 узлов в секунду, что меньше, чем можно было бы подумать, но еще не близко к скорости сваливания. Фактически, Concorde сначала замедлился на высоте 60 000 футов (я забыл, до какой именно скорости), прежде чем фактически начал снижаться.
Чтобы действительно ответить на вопрос, вы должны предоставить цифры. В противном случае, я боюсь, что это больше комментарий, чем ответ. Например, вы можете добавить рассмотрение энергии (сколько кинетической энергии при крейсерском полете на высоте 60000 футов и, следовательно, какая высота увеличивается при преобразовании кинетической энергии в потенциальную энергию при замедлении до скорости сваливания, пренебрегая потерями из-за сопротивления и выигрышами из-за тяги, поэтому давая только первое приближение)
Нужно было бы посмотреть на тягу, доступную на высоте 60 000 футов. На сверхзвуковых скоростях любое маневрирование может привести к огромному сопротивлению.
Это называется Coffin Corner, и звучит не очень весело en.wikipedia.org/wiki/Coffin_corner_(aerodynamics)
@StuartBuckingham «Угол гроба» не относится к сверхзвуковым самолетам. Есть аналогичные ограничения, но они не совпадают.
@pericynthion хорошая мысль! Я думаю, что критического числа Маха нет, когда вы на сверхзвуке. Что такое аналогичная «линия», которая образует угол? Это просто доступная тяга?
Обычно пределы температуры двигателя
Как высоко Concorde потенциально может подняться, двигаясь быстро и подтягиваясь?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v