¿Qué tan rápido debe volar un 747 para mantener un vuelo nivelado a 140,000 pies? Suponga que tiene motores que proporcionan un alto empuje a esta altura.

Answer 1

Una pregunta imposible basada en su requisito de que estemos en un 747. El empuje del motor como variable no sería aplicable.

Por un momento, echemos un vistazo a las cosas cuantificables sólidas que llamamos aire. Al nivel del mar debido a varias leyes de la naturaleza (gravedad, etc.), la composición del aire se representa como moléculas. Estas moléculas están compactas y, a medida que se gana altitud, estas moléculas se separan rápidamente. Para un pie cúbico de espacio, la suma total de las moléculas del nivel del mar excederá la de un pie cúbico de aire a 140,000 pies. El concepto de molécula de aire será muy importante cuando se aplique la conceptualidad al diseño de un ala para un avión. Por favor , para todos los ingenieros aeronáuticos, mi definición aplicable de la molécula de aire es para el lector que no vuela. Solo asiente con la cabeza y sigue leyendo.

Al aplicar el ejemplo de la molécula al 747, necesitamos volver a la tabla de diseño. El 747 fue concebido para operar dentro de un sobre de vuelo muy bien definido (en nuestro caso, altitud). Al ver esto en el sentido macro: la carga del ala, la capacidad de combustible, el alcance, la capacidad del pasajero son solo algunas de las consideraciones que se están diseñando en el ala. El diseño del ala es particularmente importante para la cuestión de operar y mantener las altitudes de diseño máximas. . En el caso del 747 (todos los modelos), fue diseñado para operar hasta 45.100 pies inclusive. [1] (Dejaré que alguien más cuente sobre esos 100 pies adicionales). Superar los 45,000 pies en un 747 es un problema. Las alas nunca fueron diseñadas para operar a más de 45,000 pies, independientemente de la velocidad.

Basado en su suposición de que el factor de empuje / velocidad gobierna la respuesta, todavía doy el visto bueno a la imposibilidad. Nuestro 747, basado en lo que he intentado explicar, nunca alcanzará los 140,000 pies, independientemente de la velocidad.

Podría llevar el pensamiento un paso más allá. Hoy en día no hay ningún avión que pueda acercarse a 140,000 pies. Esto equivale a más de 25 millas en línea recta. Su 747 imaginado está por encima de las altitudes de vuelo normales y por debajo del vuelo espacial. Esta es un área en transición al salir y regresar por la nave espacial. Las velocidades a través de esta zona para naves espaciales generalmente están en el rango de más de 25,000 mph. Observe que no agregué la advertencia de “altitud de nivel sostenido”. Incluso para cualquier nave espacial conocida sería imposible mantener un vuelo nivelado sostenido a 140,000 pies, sin importar el empuje o la velocidad.

Entonces, para terminar esto? La pregunta, como se hizo, es imposible de proporcionar una respuesta justificada. Eres demasiado alto y demasiado rápido para considerar incluso un 747, independientemente del empuje disponible.

Notas al pie

[1] Boeing 747 – Wikipedia

Answer 2

Un Boeing 747 normal está certificado para un “techo absoluto” de aproximadamente 45,000 pies. El techo absoluto se define como la altura por encima de la cual el avión se niega a subir.

Se supone que esta incapacidad para escalar más se debe a los motores, pero la efectividad de esas alas más allá de esa altitud no se ha explorado en las pruebas de vuelo.

¿Cuál es la altitud más alta y segura que puede alcanzar un Jumbo Boeing 747?

Es un poco difícil decir qué sucederá entonces. Un “jet molesto” es muy probable.

El 19 de febrero de 1985, el vuelo 006 de China Airlines, un avión Boeing 747, que volaba desde Taipei, Taiwán a Los Ángeles, California, perdió su estabilidad a 41.0000 pies y cayó “del cielo”. Había experimentado fuerzas de aceleración tan altas como 4.8 Gs a medida que descendía a 30,552 pies (9,312 metros) y un pico de 5.1 Gs a 19,083 pies (5,816 metros).

Archivos del vuelo 006 de China Airlines: este día en la aviación

(Puede ir y echar un vistazo a ese avión milagroso en el Aeropuerto Internacional de Tijuana (TIJ), justo al sur de la frontera entre Estados Unidos y México).

Otra consideración teórica también debería darte una pista.

La elevación es proporcional a la densidad y al cuadrado de la velocidad del aire.

A medida que comience a ascender a altitudes más allá del techo absoluto actual con el uso de sus súper motores, aumentará su velocidad para mantener la elevación.

En algún momento, llegarás a MMO.

Después de ese punto, el comportamiento de la onda de choque sobre las alas causará efectos extraños, más allá del aumento de arrastre transónico que será contrarrestado por sus súper motores.

Y estará bastante cerca de su “esquina de ataúd” (más allá de una extensión aceptable entre los límites del buffet certificado de baja y alta velocidad), como se menciona en otras respuestas.

Habrá efectos en la estabilidad del avión.

Pronto, más tarde, en algún momento, alcanzará VMO, la velocidad máxima de operación certificada.

Más allá de esto, la integridad estructural de la aeronave no está garantizada.

Entonces, como puede ver, una gran cantidad de factores impredecibles entran una vez que excede el punto de diseño, y será difícil responder “¿Qué pasa después?”.

Respuesta rápida: mucho antes de llegar allí, se caerá o se romperá, y en el largo otoño que le sigue a la madre tierra, se dirá a sí mismo: “¡Esta hubiera sido una mejor idea con un dron! ”

Answer 3

Ignorando los aspectos técnicos de esto. (Eso ya está bien cubierto por las otras respuestas aquí, simplemente decir que lograr esa altitud en un 747 es literalmente IMPOSIBLE ) .

El objetivo sería mantener aproximadamente 250 nudos IAS (velocidad indicada del aire). Esto también es imposible, pero descartemos eso por un momento. Entonces, calculemoslo. TAS (Velocidad real del aire, también en condiciones sin viento será igual a la velocidad de avance) = IAS √ (ρ0 / ρ) donde ρ0 = 1.225 kg / m3 y ρ = densidad real del aire. Entonces su fórmula será TAS = 250 √ (1.225kg / m3 / 0.00261346kg / m3)

Simplificando TAS = 250 √ (468.727281)

De nuevo TAS = 250 (21.65011041717021)

Y finalmente TAS = 5.412.527604292552

Entonces, para resumir, su Super (probablemente haya una palabra más adecuada) 747 viajaría a aproximadamente 5,500 MPH. Lo que significa que darías la vuelta al mundo en el ecuador en aproximadamente 4.5 horas.

Por supuesto, estas son solo estimaciones, pero el punto aquí es que nunca obtendrás un 747 más alto que ~ 50,000 en las mejores condiciones absolutas. También hay espacio para muchos errores aquí. Disfrutar.

Edite para un error de cálculo para la densidad de aire estándar. Gracias Bob Jacobsen

Answer 4

Es completamente imposible que un B-747 vuele a nivel de 50,000 pies a menos que haya sido aligerado o especializado de otra manera. Muy pocos aviones pueden volar tan alto además de los obvios aviones espías. Muchos pueden escalar con zoom pero no volar a nivel. Habiendo volado los B-52, tenía un modelo “F” de turborreactor de hasta 52,000 pies en un modo de ascenso en crucero, pero, una vez más, generalmente no se sabe que los B-52 originales iban a ser utilizados como aviones espías y durante muchos años hubo una conexión en el controlador de oxígeno en la ubicación de cada miembro de la tripulación que tenía una configuración para la placa frontal de un traje a presión. Algunos B-57 Canberra se modificaron con alas más grandes, nuevos motores e incluso la adición de J-85 y se usaron como aviones espías. También es interesante notar que los turborreactores pueden volar más alto que los fanjets.

Answer 5

El aire es demasiado delgado, por lo que tendría que volar rápido, pero el problema es que volar lo suficientemente rápido se volvería supersónico, esto causaría algunas vibraciones que eventualmente resonarían y destrozarían el avión, fue diseñado para operaciones subsónicas. .

Esto se conoce como “esquina de ataúdes” del sobre de vuelo, donde su velocidad de pérdida aumenta y la velocidad máxima indicada del aire disminuye debido a su velocidad Mach.

Esquina de ataúd (aerodinámica) – Wikipedia

Answer 6

No se puede hacer. Tiene poco que ver con el empuje y todo con el ascensor. A tal altitud y poco aire, para obtener la Velocidad de aire indicada por encima del puesto, deberá ser supersónico. Es por eso que el U2, etc. tiene alas tan grandes.