¿Cuáles son las presiones aerodinámicas más altas encontradas en cualquier avión? ¿Y esto limita la velocidad máxima de cualquier avión a ciertas altitudes? En términos generales, '¿qué tan rápido puedes ir [a una altitud determinada]?'
donde la presión dinámica es:
es la densidad del aire local, y es la verdadera velocidad aerodinámica.
Lo que más me preocupa son los cazas/bombarderos de alto rendimiento. Aquí hay algunos datos que he seleccionado (Mk-12A y 787 agregados como referencia):
# | Airframe | Mach | Speed | Altitude | q (kgf/m^2)
----|---------------|------------|-----------|-------------|------------
1. | Mk-12A | Mach 6.15 | 2,100 m/s | 0 ft | 273,000
2. | Mk-12A | Mach 22.6 | 6,900 m/s | 100,000 ft | 39,300
3. | X-51A | Mach 5.1 | 1,500 m/s | 64,000 ft | 11,100
4. | HTV-2 | Mach 20. | 5,812 m/s | 125,000 ft? | 10,700
5. | F-111 | Mach 1.2 | 410 m/s | 0 ft | 10,400
6. | B-1A | Mach 1.2 | 410 m/s | 0 ft | 10,400
7. | B-1B | Mach 0.9 | 310 m/s | 0 ft | 6,100
8. | X-43A | Mach 9.6 | 3,000 m/s | 109,000 ft | 4,800
9. | Skylon | Mach 5.5 | 1,630 m/s | 85,300 ft | 4,600
10. | SR-72 | Mach 6 | 1,800 m/s | 90,000 ft? | 4,400
11. | Space Shuttle | Mach 1.3? | 400 m/s | 35,000 ft | 3,200?
12. | XB-70 | Mach 3.0 | 880 m/s | 73,000 ft | 2,500
13. | SR-71 | Mach 3.2 | 930 m/s | 78,740 ft | 2,300
14. | Concorde | Mach 2.0 | 600 m/s | 60,000 ft | 2,100
15. | Boeing 787 | Mach .85 | 250 m/s | 35,000 ft | 1,200
Los fuselajes n.º 3, n.º 4 y n.º 5/6 son bastante diferentes entre sí, por lo que me sorprende que compartan aproximadamente el mismo máximo. . ¿Es 11,000 kgf/m^2 un límite común?
Nota: Todas las cifras son para vuelo nivelado, excepto para el Mk-12A (reentrada), el transbordador espacial (ascenso) y el HTV-2 (planeo).
Algunos antecedentes y propósito: Por diversión, estoy tratando de diseñar un bombardero pesado hipersónico de largo alcance. Tenía curiosidad por saber qué limitaría la velocidad máxima a baja/media altitud: arrastre (empuje del motor disponible), máx. (resistencia estructural), o temperatura de la piel (sistema de protección térmica)... pero ya llegaré a eso en otra pregunta.
He leído casi todas las etiquetas aerodinámicas, militares, de diseño de aeronaves, de rendimiento de aeronaves y de motores a reacción, en busca de respuestas. (Realmente, esta es una comunidad maravillosa). Finalmente me di cuenta de que podía hacer mi propia pregunta.
Traté de seguir la etiqueta lo mejor que pude, pero soy bastante nuevo en Stack Exchange, así que avíseme si debo cambiar algo :) ¡Gracias!
Primero, su lista de ejemplo no distingue entre trayectorias estacionarias e inestacionarias. Un vehículo de reingreso verá la presión dinámica más alta solo momentáneamente al final de su viaje, y el calentamiento aerodinámico puede tolerarse mediante enfriamiento ablativo o un disipador de calor de tamaño decente. Todo lo que tiene que sostener es la presión dinámica en la punta.
Las primeras muestras en su lista que necesitan mantener continuamente la presión dinámica dada son los aviones de ataque a baja altitud B-1B y F-111. Aquí, la presión dinámica viene dada por la carga alar, la aerodinámica y el empuje bruto para mantener la aeronave en movimiento a su velocidad máxima. El calentamiento aerodinámico se destaca a gran altura, porque el calor del punto de estancamiento es independiente de la densidad del aire.
Las razones para limitar la presión dinámica máxima son:
Si observa la envolvente de vuelo del SR-71 (abajo), debería ser obvio que en cada altitud solo estaba disponible una banda estrecha de velocidad debido a la alta carga alar (= presión dinámica mínima alta) y la presión dinámica máxima (a baja altura) rsp. el calentamiento aerodinámico (a gran altura).
Sobre de vuelo SR-71 ( fuente de la imagen )
Solía ser piloto de combate en el F-111 y el F-105. Tienen el límite Q más alto que he encontrado o sobre el que he leído. (Para nosotros, alta velocidad en cubierta) Ese límite es de 810 nudos/Mach 1,2 hacia abajo. Ambos aviones podrían sostener esa velocidad aérea, yo personalmente lo he hecho en el F105 por debajo del nivel del mar en Death Valley. Se adjuntan los límites de velocidad aerodinámica de orden técnica:
No creo que el B-1B sea capaz de alcanzar estas velocidades, se le impusieron todo tipo de límites adicionales. Los cazas modernos ya no están diseñados para este régimen.
bjb568
Hefesto Aetnaean
raptortech97
Hefesto Aetnaean
Koyovis
DiceMaster1018