Poderia um dirigível voar como um avião na parte superior da câmara? [fechadas]

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Os dirigíveis são conhecidos por sua flutuabilidade. Uma asa de formato de asa poderia obter velocidade suficiente para criar sustentação a partir de sua forma de asa e não de sua flutuabilidade. Depois que o dirigível alcançou sua máxima flutuabilidade, mais altitude poderia ser alcançada a partir de sua forma de asa? Como o arrasto se comportaria em um dirigível em um gás ideal na atmosfera mais alta? Quão rápido o balão poderia viajar na atmosfera mais alta?

    
por Muze 07.12.2016 / 19:11

3 respostas

Não, não poderia.

Um dirigível é mantido em forma pela pressão interna. Essa pressão não deve ser maior que a pressão de ruptura do envelope, mas maior que a pressão dinâmica na ponta do casco. Essa limitação significou que, antes de termos tecidos sintéticos de alta performance, os dirigíveis rápidos precisavam de um esqueleto interno para ficar em forma. Sim, estou falando de zepelins.

Os balões modernos ainda têm a mesma restrição, apenas que o limite mudou e pressões dinâmicas mais altas podem ser toleradas. Uma vez que a pressão dinâmica (que é de 110% da pressão estática a 113,7 m / s em 10km de altura, por exemplo) se eleva acima da pressão interna, a forma do dirigível não pode ser mantida, o arrasto aumentará, os picos de sucção em seções de envelope com alta a curvatura local tornará o casco instável e logo causará danos locais ao casco.

Dirigíveis Sonic? Por favor esqueça que, é ainda mais ridículo do que o vôo elétrico supersônico.

    
07.12.2016 / 22:14

No momento em que um balão cheio de hélio pára de subir, não haveria nada para uma asa gerar sustentação. Entrar em órbita com uma asa é impossível porque a densidade do ar fica abaixo do limite necessário para gerar sustentação. Portanto, seria impossível que tal veículo chegasse perto das velocidades orbitais.

EDIT depois da edição da pergunta:

Não seria econômico fazer um dirigível com propulsão de foguete em forma de asa para atingir a órbita e as velocidades orbitais, porque a parte da asa do balão constituiria um peso morto além de suas altitudes efetivas. Seria mais razoável usar um foguete puro para levar a carga a essa altitude e velocidade.

    
07.12.2016 / 19:23

Sim. Próxima pergunta para você: Como exatamente você pretende impulsionar o dirigível para velocidades orbitais? Nessas altitudes, os motores de reação de respiração aérea não funcionam bem para propulsão e as hélices são mais ou menos inúteis para as velocidades exigidas, deixando os foguetes químicos ou nucleares como sua única opção. Você terá que levantar esses itens e a massa de combustível para eles.

As Equações de Foguetes de Tsiolkovsky prevêem a necessidade de aproximadamente 9 unidades de massa de combustível de foguete para cada unidade de massa de carga necessária para alcançar a órbita, negligenciando os efeitos da resistência do ar e outras variáveis. Então, tudo isso precisa ser carregado até a altitude por este balão para entrar em órbita.

Digamos que definimos uma altitude de lançamento inicial de 100.000 pés (boa estimativa) para este dirigível. Nessas altitudes, a densidade do ar é de 0,33E-4 slugs / ft ^ 3 ou 0,017 kg / m ^ 3, tem uma pressão de 1,12 kPa e uma temperatura de -46 C. Pressões correspondentes entre o envelope de hélio e a atmosfera ambiente e usando a Lei do Gás Ideal, por simplicidade, obtemos uma densidade para o hélio de 0,00237 kg / m ^ 3.

Pelo Princípio de Arquimedes, isso nos dá o deslocamento unitário máximo de ar da nave a 0,0146 kg / m ^ 3. Portanto, em uma base de carga útil unitária, para cada quilo que você quiser atirar em órbita a partir deste dirigível, você precisará de pelo menos 10 quilos de veículo e um deslocamento de 684 m ^ 3 ou aproximadamente um envelope cúbico de 27 pés de comprimento . Até mesmo uma carga útil modesta, por ex. 1000 kg, isso requer um veículo com um deslocamento grande o suficiente para envolver todo um jato A-380 dentro dele. Isso rapidamente se torna um pesadelo de engenharia que seria mais simples de resolver usando foguetes adicionais em um foguete-mãe para impulsionar o veículo de lançamento até esta altitude antes de descartá-los.

Resposta curta: este sistema de lançamento não é prático para esses propósitos e os sistemas de transporte espacial existentes podem fazer muito mais e custar muito menos.

    
07.12.2016 / 20:46