¿Cuál es el número de Mach máximo para un avión de titanio? [cerrado]

¿Cuál es el número de Mach máximo alcanzable para un avión de titanio suponiendo que la velocidad está limitada por el calentamiento estructural? La respuesta sería aún mejor si hubiera una lista de diferentes materiales y números de Mach máximos.

The answer would be even better if there is a listlas preguntas que piden listas no son bien recibidas en SE.
La velocidad máxima alcanzable generalmente se debe a la aerodinámica (ver esquina de ataúd ). Creo que su pregunta es más sobre cómo determinar la temperatura de la superficie de un avión en relación con su velocidad a una altitud determinada (que es una buena pregunta) y cuál es la temperatura máxima que se puede lograr sin perder la integridad estructural de un material específico (titanio ) (otra buena pregunta que debería ir en física. SE )
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque pertenece a physics.stackexchange.com
Manu H El factor limitante de la velocidad del Concorde era la temperatura superficial, no la aerodinámica.
@TomMcW Es posible que no me haya expresado correctamente (tal vez porque mi mente no estaba lo suficientemente clara). Dado un número de mach objetivo (un poco más de mach2 durante varias horas para el Concorde), elige tanto el material aerodinámico como el de la piel para lograr nuestro objetivo. No hay necesidad de elegir un material más caro si uno más barato y menos pesado hace el trabajo. Por lo tanto, la pregunta es más sobre la determinación de la temperatura de la piel en función de la velocidad.
@Manu HI creo que dije el avión equivocado. Creo que fue el SR-71 y no el Concorde. Peter Kämpf lo mencionó en una de sus respuestas, pero no puedo encontrarlo ahora. Tuvieron que hacer algunas cosas muy creativas en ese avión solo para evitar que la piel se derritiera. Aunque no usó empuje para llegar allí, aerodinámicamente el transbordador espacial se movió lo suficientemente rápido como para que el calor de la piel fuera el factor limitante. Y ves lo complicado que fue eso. No estoy seguro de si hay plantas de energía que puedan superar ese tipo de resistencia, pero están trabajando en tecnología scramjet que podría alcanzar velocidades más allá de lo que el titanio puede manejar.
Y, por cierto, hay una empresa que dice vender joyas hechas con piel real de un SR-71. No estoy seguro de cómo se las arreglaron para conseguirlo.

Respuestas (1)

Para dar una respuesta, primero necesito obtener respuestas a algunas preguntas más:

Primera pregunta: ¿Qué aleación de titanio consideraría? La elección de la aleación afectará la respuesta mucho más que el metal base de la aleación seleccionada. Dado que la fuerza a temperatura elevada es la figura de mérito aquí, considere la dispersión de valores:

Resistencia de la aleación de Ti sobre la temperatura

Resistencia de varias aleaciones de Ti sobre la temperatura ( fuente de la imagen )

Segunda pregunta: ¿Qué refrigeración está disponible? Es el avión propulsado por hidrógeno líquido que tiene una enorme capacidad calorífica por kilogramo de masa y necesita ser calentado antes de ser inyectado en la cámara de combustión. ¿O lo haces funcionar con queroseno, lo que permite descargar mucho menos calor en él? La respuesta le dirá cuánto más fría puede ser la estructura que el aire que fluye a su alrededor.

Tercera pregunta: ¿Qué carga alar es posible? Esto se debe a los requisitos de alcance y carga útil de la aeronave, y su pregunta no proporciona ningún detalle al respecto. Una mayor carga alar se traducirá en un mayor flujo de calor, ya que la densidad del aire debe ser mayor, por lo que la refrigeración puede ser menos eficaz.

Cuarta pregunta: ¿Insiste en un amortiguador adjunto que produce temperaturas máximas mucho más altas en partes de la estructura, pero menos carga térmica en general, o es posible un amortiguador separado que aumenta la resistencia y la carga térmica, pero reduce considerablemente las cargas máximas?

Dependiendo de las respuestas a esas preguntas, el posible número de Mach de vuelo puede estar entre Mach 2 y Mach 5. Si permite materiales especiales para las cargas térmicas más altas y fabrica solo la estructura interna de titanio, el número de Mach puede alcanzar los dos dígitos. .

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