¿Cómo pudo el AeroVironment Helios volar hasta el borde del espacio a no más de 23,5 nudos?

NASA /AeroVironment Helios tiene el récord FAI del vuelo horizontal sostenido más alto a 96.900 pies (29,5 km) MSL. Según los informes, pasó más de 40 minutos por encima de los 96.000 pies. No podía volar a más de 23,5 nudos, por lo que esos registros son extremadamente difíciles de creer. ¿Cuál es su velocidad de pérdida? ¿Cómo podría volar tan alto con hélices de dos palas? ¿Podría llevar a un humano que yacía en su medio a la estratosfera?

Y dado que Helios, Pathfinder y Centurion estaban destinados a ser atmosats de prueba, ¿hay alguna imagen de ellos desde el borde del espacio? No pude encontrar ninguno.

Por dios cuantos Giovannis tenemos aqui?
@ Jpe61 Todos los Giovanni son la misma persona, excepto el usuario Robert DiGiovanni, que es un usuario diferente.
@mins Pero eso es un planeador. ¿Los Helios también usaron elevadores que usaron planeadores, como el elevador de olas?
La página de usuario indica "miembro durante 2 días", eso no computa. En cuanto a la velocidad, ¿por qué no es plausible?
@ Jpe61 Porque cuando hago una pregunta en otro sitio de SE, y en aviación nuevamente, tendría una nueva cuenta aquí. La velocidad no parece plausible porque los aviones entran en pérdida a velocidades mucho más altas, incluso cerca del nivel del mar. De ahí mi pregunta, ¿qué es diferente para Helios que para otros aviones?
Ok, entiendo la premisa de la pregunta ahora.
¿Se da cuenta de que puede usar la misma cuenta de SE en todos los sitios de SE? ¿No es necesario crear nuevas cuentas?
@ Jpe61 La nueva cuenta se crea automáticamente al publicar una pregunta o respuesta en otro SE.
En caso de que no haya estado al tanto de las noticias espaciales, la NASA actualmente está volando un helicóptero en Marte, donde la altitud de presión es de 100K pies o más: mars.nasa.gov/technology/helicopter/#Quick-Facts
@jamesqf Sí, pero eso es un helicóptero/dron, rara vez tiene velocidad horizontal, Ingenuity vuela principalmente verticalmente. Estoy hablando de aviones. Los aviones necesitan volar un poco horizontalmente para volar (hacia arriba), a menos que tengan motores flotantes como el Harrier. La atmósfera de Marte es más densa por cierto porque su dióxido de carbono es más denso que la composición del aire de la Tierra.
@mins Escribí borde del espacio a propósito, pero el límite de 100 km está mal ( no es "la" línea de Kármán) y es exageradamente alto de todos modos. No hay una frontera abrupta entre la atmósfera y el vacío del espacio, tienes que definir una. Puede definirlo en un borde de capa como la estratopausa. A 30 km (100k pies) el cielo está completamente negro y se ven las estrellas más brillantes y la curvatura de la Tierra. Cuando IC Kincheloe voló a 126k pies en el X-2 en 1956, fue declarado el primer hombre en el espacio.
@Giovanni: El límite de densidad espacial es de hecho una convención y varía según las necesidades, 100 km para el límite de generación de sustentación del ala y flotabilidad del globo, y 122 kilómetros para la interfaz de reentrada de la nave espacial. Entonces, a 80 km, la generación de sustentación todavía es posible, a 140 no lo es. A 30 km, o cuando estás volando, no estás en ninguna parte del espacio según las convenciones.
@mins Los globos no pueden volar a más de ~60 km (200k pies). La generación de sustentación del ala (y por lo tanto la línea Kármán) depende de la masa y densidad del planeta en cuestión, no solo de la atmósfera, por lo que no puede ser universal. Para la Tierra el valor medio es de 83,6 km sobre el nivel del mar. El Helios alcanzó los 29,5 km y ningún avión sin cohete voló más alto en vuelo horizontal sostenido (a menos que cuente el X-43 que voló a 33,5 km).
@Giovanni: Las palas del rotor de un helicóptero son superficies aerodinámicas, al igual que las alas y las palas de la hélice. Y aunque el CO2 es un poco más denso que la mezcla de la Tierra, en su mayoría N2 y O2, no es lo suficientemente denso como para compensar el hecho de que solo hay alrededor del 1% de esa cantidad.
@jamesqf Bueno, pero son superficies aerodinámicas giratorias y son cuatro palas, el Helios tiene dos palas cada una. Además, la gravedad de Marte es 3/8 de la de la Tierra.
@mins BBC considera que el U2 a 70 000 pies vuela al borde del espacio, y el piloto también lo hace: bbc.com/future/article/20140224-flying-at-the-edge-of-space
“ BBC considera al U2 a 70.000 pies volando al borde del espacio, y el piloto también lo hace ”. Esas son buenas noticias para futuras estaciones espaciales de baja altitud.
@mins ¿Te refieres a globos/dirigibles estratosféricos que ofrecen alojamiento (por ejemplo, una versión grande de Neptune de Space Perspective)?

Respuestas (1)

Mi respuesta será simplificada, alguien con más sabiduría teórica y teclado puede exponer (tocar la pantalla del teléfono no fomenta respuestas largas con un formato elegante). Todos mis datos se recuperan del sitio de Wikipedia.

No hay nada extraño en el régimen de vuelo de Helios HP01, ni en velocidad ni en altitud.

Se menciona que el rango de velocidad es de 16,5 a 23,5 nudos. No se especifica la velocidad de pérdida.

Las razones de la baja velocidad de operación es el perfil de ala seleccionado que está optimizado para velocidades lentas y carga alar extremadamente baja. HP01 pesa menos de 1000 kg y tiene un área alar de aproximadamente 180 metros cuadrados. Esto da una carga alar de menos de 5,5 kg/m2. Eso es aproximadamente un orden de magnitud menor de lo que suelen tener los planeadores (~50), y dos órdenes de magnitud menor de lo que pueden tener los aviones de transporte (~500).

Entonces, el ala tiene muy poco trabajo que hacer cuando transporta el avión. Esto permite un vuelo extremadamente lento.

En cuanto a la gran altitud: la velocidad de pérdida en la velocidad aérea indicada no cambia con la altitud, aunque surgen todo tipo de cosas extrañas a medida que el aire se vuelve muy delgado. Sin embargo, eso sería una lata de gusanos en sí misma, y ​​se ha abierto aquí en muchas preguntas antes. Por ejemplo, mientras que la velocidad aérea indicada a 96000 pies permanecería igual, manteniendo el avión por encima de la velocidad de pérdida, la velocidad aérea real habría aumentado significativamente, unas 20 veces, llevando al avión a su rincón de ataúd .

Bueno, tengo curiosidad sobre la velocidad de pérdida del avión y la esquina del ataúd. Y si es tan fácil volar tan lento tan alto, me pregunto por qué más aviones no hacen esto, ya qué altura podría ser transportado un humano acostado en el Helios (en su medio).
@Giovanni: ¿Por qué alguien querría hacer eso? O tienes un programa gubernamental que paga la investigación, como con Helios (ver tu enlace :-)), o eres una persona rica que busca entrar en los libros de récords, como el planeador Perlan, o las personas que hacen paracaidismo ultra alto.
@jamesqf Lo haría para volar hasta el borde del espacio.
Estoy con Giovanni en eso, yo también lo haría 😃
En cuanto a la esquina del ataúd, alrededor de FL400 o más, la temperatura, por lo tanto, el SOS deja de bajar y luego vuelve a subir. Según una calculadora que encontré en línea, a 96.000 pies, 23,5 nudos produce un TAS de 180 nudos y Mach .309. No creo que el número de Mach fuera un factor. :)
@Giovanni: Entonces eres una persona rica dispuesta a pagar mucho dinero por la experiencia :-)
@Giovanni, preguntaste muchas cosas en una pregunta que no es la forma correcta de hacerlo aquí, pero puedo intentar extender mi respuesta un poco más tarde.
¿Cómo pudo el AeroVironment Helios volar hasta el borde del espacio a no más de 23,5 nudos?
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