¿Qué sucede si un avión llega a Mach 1, velocidad de sonido (1224 km / ho 768 mph)?

Answer 1

A excepción de los aviones diseñados específicamente para vuelos transónicos y supersónicos (es decir, el Concorde), los aviones comerciales normalmente no pueden volar en Mach I, o incluso muy cerca de Mach I. Están limitados por la entrada en el área de número de Critical Mach antes de alcanzar su Mach máximo ( Mmo), algo que siempre es menor que Mach I para la mayoría de los aviones.

Mach crítico: en aerodinámica, el número de Mach crítico ( Mcrit ) de un avión es el número de Mach más bajo en el que el flujo de aire sobre cualquier parte del avión alcanza la velocidad del sonido a pesar de que el avión permanece subsónico.

Máximo Mach (Mmo): El número máximo de Mach que una aeronave no debe exceder. Mmo es mayor que Mcrit, pero no demasiado.

Aunque un avión en sí puede estar volando muy por debajo de Mach I, parte del flujo de aire alrededor del avión, especialmente en las superficies curvas, se vuelve supersónico en el número de Critical Mach (Mcrit). Mcrit varía de un avión a otro. (es decir, puede ser tan bajo como .69 Mach o tan alto como .88 en algunos aviones). Cuando se excede el número de Critical Mach, las ondas de choque comienzan a desarrollarse. El coeficiente de arrastre aumenta repentinamente con un arrastre dramáticamente aumentado. Si continúa en Mmo y más allá, el resultado puede ser una pérdida de la efectividad del control de vuelo y, de hecho, una pérdida de control de la aeronave.

Según recuerdo, volar el B-727 los controles se verían significativamente afectados alrededor de .86 Mach, a pesar de que su Mmo era de .9 Mach. En el B737 era de alrededor de .78 junto con un zumbido, aunque su Mmo era de .82 Mach. El número máximo de Mach de operación del Airbus A-320 (Mmo) es .82 Mach, y no se debe exceder. Su número de Critical Mach sería incluso menor.

Nunca he volado en el Concorde, pero he volado supersónico a menudo en aviones de combate. Como pasajero en el Concorde, lo único que uno notará que se vuelve supersónico sería el indicador digital en el mamparo que lo indica. Eso es.

En los aviones de combate, la única indicación de ir supersónico, aparte del indicador de Mach, son las fluctuaciones momentáneas en el altímetro y los indicadores de velocidad vertical como resultado de las fluctuaciones de aire estáticas y dinámicas de las ondas de choque. También existe lo que se llama Mach tuck, pero esto se controla automáticamente por computadora.

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Como otros han indicado, la velocidad del aire de un avión en altitud y su velocidad en tierra siempre difieren, y pueden diferir significativamente aún más con los vientos en altitud. Un avión puede tener lo que parece ser una velocidad supersónica sobre el suelo, mientras solo vuela .75 Mach a través del aire. Es un 200 kt. viento de cola que aumenta su velocidad aparente. Del mismo modo, un avión ligero en realidad puede retroceder sobre el suelo, con un viento de frente más fuerte que su velocidad aérea delantera.

Answer 2

Para todos los aviones que vuelan actualmente (no Concorde), el número máximo de Mach en funcionamiento (MMO) es menor que Mach 1.

Mach 1 varía con la temperatura del aire. La velocidad del sonido solo es igual a 1224 km / ha una temperatura (una especie de aire tibio, no frío como el que se encuentra en las altitudes de crucero para las aerolíneas) Además, el MMO está determinado por los efectos aerodinámicos, por lo que la velocidad de avance no es relevante.

Creo que los casos de aviones que exceden Mach 1 mencionados en otras respuestas tuvieron bastante suerte de no ser catastróficos. Perder partes de la cola o deformar permanentemente la estructura principal del ala podría conducir fácilmente a la pérdida completa de la aeronave.

Las consecuencias de alcanzar Mach 1 en un avión subsónico son bastante difíciles de predecir y dependen mucho del diseño específico de la aeronave. Esbocé algunos de los resultados probables aquí: la respuesta de Nelson Brown a ¿Qué sucede con las aeronaves que salen del vuelo controlado en la esquina del ataúd?

El MMO de la aeronave se elige para que haya margen para excursiones temporales fuera del sobre de vuelo normal (debido a ráfagas, etc.). Más allá de ese margen, los análisis de los ingenieros son bastante inciertos (la aerodinámica transónica es difícil, el tiempo del túnel de viento es costoso, etc.) y es probable que sucedan cosas malas que son difíciles de predecir. Los aviones no están autorizados a volar más rápido que los MMO. Muchos aviones tienen sistemas automáticos para proteger contra excederse accidentalmente de MMO.

Con respecto a la pregunta de seguimiento sobre lo que experimentan los pasajeros. Superar Mach 1 en un vehículo diseñado para ello generalmente no se nota. Sin embargo, exceder Mach 1 en una aeronave diseñada solo para vuelo subsónico … puede escuchar un golpe muy fuerte cuando se rompe el mástil, seguido de muchos gritos. O tal vez nada notable, seguido de un aterrizaje de emergencia y una inspección del avión. El resultado es incierto porque el diseño en realidad solo se analiza a fondo para las condiciones no nominales razonablemente esperadas.

Answer 3

Es difícil encontrar ejemplos de aviones normales en Mach 1 y casi todos los casos sospechosos involucran choques o choques cercanos.

Basado en las curvas CL / CD que he visto para Mach 1 y más allá, esperaría un gran aumento en el arrastre y una caída o nivelación del elevador para las secciones típicas de la superficie aerodinámica del avión (esto es bastante una suposición, aunque no creo alguien gasta mucho tiempo y dinero investigando este régimen para un avión normal). Además de esto, puede esperar que los centros de presión se muevan de forma no lineal con la velocidad y dificulten el control del avión.

Desde un punto de vista estructural, los aviones están certificados con cargas un 50% más altas de lo que se espera que vean en vuelo, así que mi mejor suposición es que las cargas del fuselaje y las alas no superarían estas en Mach 1. Sin embargo, los cambios radicales en el centro El levantamiento puede requerir desviaciones / cargas horizontales del estabilizador o elevador que están bien fuera de la envoltura y pueden sobrecargar las superficies de control en la medida en que fallan, causando que la aeronave sea completamente incontrolable.

Answer 4

Entonces, el escritor de ese artículo aparentemente no comprende la diferencia entre velocidad aérea y velocidad terrestre. Si bien los vientos de cola pueden aumentar la velocidad de avance de un avión, su velocidad sigue siendo la misma. La velocidad del sonido es siempre una velocidad aérea, ya que es el aire que se está comprimiendo en una onda de choque.

Por lo tanto, alcanzar una velocidad del suelo de 1224 km / h no pasa nada, siempre y cuando la velocidad del aire esté por debajo de Mach 1. No ocurre nada inusual, y ciertamente no hay una explosión sónica.

Answer 5

¡Quora al rescate!

¿Qué sucede si un avión rompe la barrera del sonido?

Andrew Hennigan:

Los aviones comerciales subsónicos ya han cruzado la barrera del sonido en varias ocasiones, por lo que sabemos exactamente lo que sucedería. Por lo general, hay algún daño pero no lo suficiente como para causar un problema irrecuperable.

En primer lugar, un avión jet Douglas DC8 fue volado deliberadamente sobre Mach one en 1961 durante las pruebas de vuelo y sin ningún daño aparente. El vuelo supersónico DC-8 ( http://www.dc-8jet.com/0-dc8-sst … )

Ha habido al menos dos casos en los que un avión comercial voló a velocidad supersónica por accidente durante el servicio comercial. En ambos casos fue el resultado de un trastorno y resultó en daños a la aeronave.

Probablemente el caso más famoso es el vuelo 006 de China Airlines en 1985, donde un Boeing 747SP se recuperó de un malestar y aterrizó de manera segura, pero con las alas dobladas permanentemente y faltan partes de la cola. Informe completo del accidente aquí: China Airlines B747SP Pérdida de potencia y malestar a bordo

En 1979, también se cree que un Boeing 727, el vuelo 841 de TWA, fue brevemente supersónico durante la recuperación de un trastorno. Vuelo 841 de TWA (1979)

Sin embargo, como ya han señalado otros coroanos, las velocidades que se les dan a los pasajeros son la velocidad de avance, que puede ser muy superior a la velocidad del aire cuando hay un fuerte viento de cola. La velocidad de avance es importante para calcular el tiempo que tomará el viaje, pero es la velocidad aérea la que determina las tensiones en la célula.

Actualizado el 23 de diciembre.

Para ampliar la excelente respuesta de Andrew, cuando un avión se acerca a la barrera del sonido, se produce una buena cantidad de golpes inducidos a medida que la onda de presión afecta las partes más traseras del avión, lo que altera su aerodinámica.

Es por eso que el Bell X-1 de Chuck Yeager tenía alas muy gruesas y una cola horizontal elevada por encima del nivel de las alas:

No creo que la cosa puntiaguda (en la nariz, gracias, Joseph) haya ayudado.

Aquí está el registro de vuelo: http://www.chuckyeager.com/wild- …

Answer 6

Sucedió una vez: un DC-8 fue empujado intencionalmente a una inmersión hasta que rompió la barrera del sonido. Fue un poco difícil de recuperar, pero la información que obtuvieron sobre cómo recuperarse se consideró importante dar a los pilotos de línea en caso de que lo hicieran accidentalmente. Posteriormente, el avión fue renovado y puesto nuevamente en servicio de línea aérea.

El primer avión comercial que se volvió supersónico no fue el Concorde

El enlace anterior no funciona.

Answer 7

Los aviones de pasajeros están diseñados para la eficiencia. Hay un desempate entre la optimización de la velocidad, la altitud de crucero, el consumo de combustible.

Un A330 cruza idealmente M 0.82, un Boeing 777 un toque más rápido en M 0.84. No varían mucho de lo óptimo, porque comienza a costar en términos de combustible por milla de pasajero. El arrastre aumenta con el cuadrado de la velocidad: en la práctica, incluso con el empuje máximo, es probable que un avión no se vuelva supersónico, a menos que esté en una inmersión desde una altitud elevada tal vez.

La ecuación de arrastre:

D = Cd * A * 0 .5 * r * V ^ 2

Arrastrar = coeficiente de arrastre * área * 1/2 * densidad * velocidad al cuadrado

(esto también le da una pista de por qué los aviones vuelan alto – arrastre más bajo en aire más alto y menos denso)

Tenga en cuenta que un avión vuela por el aire y depende de lo que está haciendo el aire, no de algo relacionado con el suelo. El vuelo de BA en la historia que mencionas casi no fue supersónico por el aire: mantuvo un crucero normal por el aire, pero tuvo un viento de cola.

Aunque la velocidad del avión con respecto al aire habría sido completamente normal, su velocidad con respecto al suelo fue más rápida de lo normal debido al aire por el que viajaba moviéndose en la misma dirección.

Answer 8

El avión realmente nunca alcanzaría la velocidad del sonido, aunque algunas de sus piezas podrían. La mayoría de los aviones no tienen el empuje disponible para llegar a Mach 1, aunque podrían acercarse peligrosamente, especialmente si agregan un salto al empuje.

Cuando llegas a la velocidad del sonido, creas ondas de presión que se acumulan en diferentes partes del avión. Debido a la forma, las diferentes partes del avión generarán sus propias ondas de presión, aunque la mayoría de las personas ven la grande desde el cuerpo principal del avión. A medida que se forman cada una de estas ondas de presión, se altera el flujo de aire. Los controles de vuelo de una aeronave convencional no están diseñados para funcionar con este flujo de aire. Por lo tanto, perderá rápidamente el control a medida que las diferentes partes del avión alcancen el flujo supersónico incluso antes de que el avión mismo esté empujando supersónico.

Además, el motor no funcionará con flujo supersónico, lo que le proporciona una parada del compresor que reduce el flujo de aire y sobrecalienta los motores. Esta es la razón por la cual los cazas de alta velocidad tienen rampas en las tomas que comprimen el aire manteniéndolo subsónico a las palas del compresor.

Entonces, si un avión convencional llegara a Mach 1, habría perdido el control excediendo los límites estructurales y los motores se sobrecalentarían y se desarmarían. El resultado es que muchas piezas grandes y pequeñas caen por el aire. No es algo bueno

Answer 9

Sorprendentemente, el primer avión comercial de pasajeros que rompió la velocidad del sonido fue Douglas DC-8-43; registro CF-CPG, durante las pruebas del fabricante en la Base Edwards de la Fuerza Aérea el 21 de agosto de 1961.
Esto se logró durante una inmersión poco profunda, pero fue una prueba deliberada y tenía 2 aviones de persecución de la USAF.
El avión no sufrió daños y realizó una carrera completa para Canadian Pacific Airways (CP en el código de registro). Aquí hay más información disponible sobre este y otros aviones comerciales que rompieron Mach: aviones que se han vuelto supersónicos y han sobrevivido

Answer 10

Hubo un evento registrado cuando un avión Boeing alcanzó velocidad supersónica. En comparación con la tierra. Tenía un fuerte viento por detrás, por lo que la velocidad del aire era mucho menor.

Los aviones comerciales más comerciales construidos para vuelos subsónicos, excepto casos especiales como el Concorde en bancarrota (gastos demasiado altos). Consumen mucho menos, son más económicos en subsónico. El vuelo supersónico requirió una forma diferente, mayor velocidad de despegue y aterrizaje, fugas más largas, más consumo de combustible / pasajero y avión / pasajero más caro. El vuelo supersónico necesita motores y aviónica más fuertes.
Si un revestimiento subsónico atraviesa la barrera del sonido, tendrá un aterrizaje muy rápido e involuntario, ya que muchos de sus componentes se rompen debido a las ondas de choque.

Answer 11

Te daré un enlace a un DC-8 famoso y misterioso que algunos especulan sobrepasó la velocidad del sonido.

Puede o no haber alcanzado la velocidad del sonido antes del impacto.

Pero incluso si no fue a una velocidad supersónica cuando golpeó, se estrelló contra el lago Ponchartrain con la nariz hacia abajo, sopló a través del agua y se enterró tan profundamente en el fondo del fangoso lecho del lago que los investigadores solo recogieron el 56% de los restos y solo 26 de los cuerpos que estaban a bordo. El otro 42% del DC-8, así como 32 cuerpos, aún están enterrados en el lago más de 50 años después, demasiado profundo para excavar.

Vuelo 304 de Eastern Air Lines – Wikipedia

Answer 12

En 1994, trabajé en Lockheed Martin en Orlando con una artista gráfica, Elena B., cuya hermana en ese momento trabajaba directamente con el astronauta de la NASA Story Musgrave en un lugar diferente.

Habíamos tenido una conversación similar, así que llamó a su hermana por teléfono, quien se inclinó y le preguntó a Story qué sucede cuando un vehículo supera la barrera del sonido.

Su respuesta simple: “No ocurre nada inusual. No hay auge, ya que la onda de choque se genera hacia afuera desde las superficies del vehículo”.

Fue más que genial.

Fue uno de esos momentos extremadamente monumentales en los que todo se alineó correctamente y la respuesta salió tan fácilmente como respirar.

Answer 13

¿Quieres decir como lo hacía Concorde regularmente? Si un avión está construido para un vuelo supersónico, no sucede mucho, si no es así, puede romperse, no debido a la barrera del sonido, sino porque no está construido para soportar el estrés de velocidades superiores a 600 mph. Trabajé en Concorde, en la plataforma de pruebas de fatiga mayor y en el sistema de reabastecimiento de combustible de HP. No creerías las tensiones que tuvimos que establecer en la prueba del marco de aire. Gran problema con la expansión, Concorde ganó casi 14 pulgadas en Mk2 debido a la fricción. Fue este problema el que finalmente puso a tierra el avión, y puso a tierra la versión rusa mucho antes. También existe el problema, algunos creen, de la velocidad relativa, aunque no lo consideramos. Si estás volando, no sientes nada cuando vas a Mk +, pero a veces escuchas algunos ruidos crujientes si está en silencio, y el silbido de El aire que pasa sobre el marco de aire. Al igual que en cualquier avión, solo siente los motores, incluso con aviones subsónicos, deja el sonido atrás. Ir supersónico es un problema de energía con la mayoría de los aviones de pasajeros, la resistencia al aire / resistencia sería un problema real en Mk +, así que me sorprende que un transatlántico regular se volviera supersónico, a menos que esté en una inmersión de energía.

Answer 14

La mayoría de ellos no pueden hacer eso en vuelo nivelado, no tienen suficiente potencia de motor en exceso. Pero supongamos que usa toda la potencia a gran altitud y empuja los controles hacia adelante en una inmersión empinada. En algún momento, el aire comenzará a comportarse de manera extraña sobre las alas y las superficies de control. Si permanecen, las superficies experimentarán variaciones de presión debido al flujo de aire que se separa de las superficies. Sentirá esto en los controles como “aleteo”. Esa es una señal para que disminuyas la velocidad antes de que el aleteo o el estrés rompan algo. En los aviones de pasajeros hay una brecha bastante amplia entre las velocidades normales y la velocidad de aleteo Mach, por lo que esto generalmente nunca se ve.

Las computadoras de los aviones también pueden notar el acercamiento de esta velocidad y emitir una advertencia o incluso retirar la potencia o los controles para limitar la velocidad.

Si ignora todas las señales de advertencia, pueden salir cosas como el timón o los alerones o las alas.

Answer 15

Dudo que el avión con los enormes turboventiladores de alto bypass pueda volverse supersónico solo por el arrastre de los motores y las góndolas. Un jet más antiguo, con turborreactores puros o turbofans de bajo bypass, como un B707 o B727 … posiblemente, particularmente si está ligeramente cargado, y en una inmersión poco profunda. En ninguno de los casos, el avión está realmente diseñado para la carga aerodinámica que ocurriría supersónica, así que colóquelo en esa categoría de “¡Hágalo bajo su propio riesgo!”. La “velocidad que no debe exceder” del B737–800 es de aproximadamente M 0.87, o 587 nudos indicados.

Answer 16

Esto puede y solo ha sucedido en una inmersión empinada y presenta 2 problemas principales. Primero, las leyes de la aerodinámica cambian por encima de la velocidad del sonido y los pilotos perderían parte de su capacidad para controlar el avión. En segundo lugar, los aviones comerciales (excepto el Concorde) no están diseñados para soportar velocidades tan altas y el avión corre un riesgo muy real de romperse. En algunos casos, las puertas del tren de aterrizaje, las puntas del elevador y el timón se han roto durante las inmersiones a alta velocidad.

Answer 17

Los aviones de pasajeros están diseñados para regímenes subsónicos transónicos. Ir supersónico presentará problemas de control debido a las ondas de choque que se forman en la superficie superior de las alas. A medida que te vuelves supersónico, la ola se mueve hacia el borde posterior del ala y mueve el centro de presión hacia atrás. Esto reduce la corriente descendente en el plano de cola y hace que el avión se doble o adopte una actitud de nariz hacia abajo. La recuperación puede ser imposible ya que los ascensores pueden atascarse o arrancarse de sus bisagras, no es bueno. Los motores tendrán que trabajar más duro, quemar más combustible para superar la resistencia.

Answer 18

La velocidad del sonido es peligrosa para los aviones comerciales. Se ha intentado, pero solo por pilotos militares, que encontraron efectos realmente negativos en las superficies de control del avión que lo intentaron. Hay efectos realmente malos que suceden cuando un avión atraviesa la velocidad del sonido.

Answer 19

Estaba en esa ruta ese día y aparte de escuchar que el vuelo sería sustancialmente más corto, fue bastante suave en su mayor parte. Al existir la corriente en chorro ligeramente diagonal a la dirección del viento, el avión vibraba mucho pero pronto terminó.