¿Cuánto tiempo puede un avión acrobático promedio sostener 0g?

Una aeronave acrobática (así como cualquier aeronave) puede sostener 0 g hasta que el piloto se detiene, la aeronave golpea el suelo o alcanza la velocidad terminal.

Para sostener 0g, la aeronave debe estar acelerando hacia la tierra a$9.8 m/s^2$(metros por segundo al cuadrado). Eso significa que no hay mucho tiempo antes de que el avión alcance su velocidad máxima. Una vez que la aeronave ya no pueda acelerar al mismo ritmo de gravedad, los ocupantes ya no sentirán 0g. En paracaidismo (y física) esto se llama velocidad terminal, que es la velocidad a la que la fricción del aire evita que el objeto caiga más rápido.

La aceleración es un cambio en la velocidad, por lo que, naturalmente, no es necesario que vaya directamente hacia abajo para acelerar hacia la tierra (estamos hablando de la velocidad vertical). Si sube a 200 nudos y comienza a desacelerar exactamente$9.8m/s^2$se "sentirá" como si estuviera en 0g (caída libre) aunque siga subiendo durante unos segundos. Pero esto solo durará unos segundos antes de que la aeronave alcance momentáneamente su vértice y usted y la aeronave comiencen a moverse hacia la tierra. Si el avión puede igualar exactamente la aceleración de la gravedad, seguirá sintiéndose ingrávido (es decir, 0 g).

Pero no puedes continuar acelerando indefinidamente hacia la tierra sin alcanzar la velocidad terminal o exceder la velocidad máxima del avión. Entonces, el límite del vuelo sostenido de 0 g es que el piloto tire hacia atrás del yugo y suba para evitar la destrucción de la aeronave y la muerte de todos a bordo.

Sin embargo, incluso si las alas se desprendieran del avión y usted cayera en picado hacia el suelo en el fuselaje del avión, solo permanecería sin peso mientras el fuselaje siguiera acelerando hacia la tierra en$9.8m/s^2$. En algún momento, si tuviera suficiente altitud, el arrastre (rozamiento del viento) en el fuselaje evitaría que acelere continuamente hacia la tierra y alcanzaría una velocidad de equilibrio en la que la fuerza de gravedad es igual a la fuerza de arrastre y ya no sentiría 0g

La experiencia 0g más larga posible es en un vuelo parabólico http://www.asc-csa.gc.ca/eng/sciences/parabolic.asp .

Como explica la gran respuesta de Devil07, el tiempo que un avión puede volar "a 0g" depende de su velocidad vertical al comienzo del tiempo 0g.

Cojamos un típico avión acrobático aéreo . Su velocidad máxima es 220knots~ 400km/h. El avión pierde algo de velocidad antes de entrar en el patrón de vuelo (hasta que alcanza 45°el cabeceo) y gana algo más de velocidad antes de llegar a 0° de cabeceo después de salir del patrón, pero ignoremos eso para facilitar el cálculo.

En el momento en que el avión entra en el patrón de Vuelo parabólico con un cabeceo de 45°, su velocidad vertical es

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

Elegir un paso más alto creará una velocidad de entrada más alta por cálculo, pero la velocidad de entrada también se verá reducida por el "tiempo de rotación" más largo y los límites estructurales del avión.

Ahora sigue el patrón de Vuelo parabólico hasta llegar al punto culminante (velocidad vertical 0km/h):

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

El avión necesita exactamente el mismo tiempo para alcanzar la "velocidad de salida" de 400 km/h. Por lo tanto, el tiempo total que puede volar un Extra EA-300 en 0g es aproximadamente:

15 segundos

Eso depende de un montón de cosas. La gravedad cero se experimenta durante una trayectoria balística. Wikipedia enumera como tiempo dedicado durante el vuelo balístico:

Para cualquier velocidad, si queremos maximizar el tiempo empleado, debemos comenzar a 90 grados, como muestra este gráfico: tiempo en segundos en función del ángulo inicial a una velocidad inicial de 100 m/s. Pero eso crea un pequeño problema práctico en el apogeo, el avión retrocederá con la cola primero, hará una cabeza de martillo y ya no estaremos en gravedad cero. Así que tomemos un ángulo bastante cercano al máximo donde el piloto podría mantener un vuelo parabólico usando su increíble habilidad: 60 grados.

Fuente de imagen

Estamos en un avión acrobático, que en realidad es una gama muy amplia: los aviones de combate también son completamente acrobáticos. Si tomamos un típico Red Bull Air Racer como un delimitador y un F16 como el otro, tenemos un rango de velocidad de entre 100 y 600 m/s. Para una trayectoria de vuelo balístico que comienza en 60 grados, obtenemos el siguiente tiempo de vuelo en función de la velocidad inicial. Entre aproximadamente 18 y 106 segundos.