Was außer dem Motor schränkt höhenbetriebene Gleitschirme ein?

Aufgrund ihrer extrem geringen Flächenbelastung geraten motorisierte Gleitschirme im Vergleich zu anderen Flugzeugen bei sehr niedrigen angezeigten Fluggeschwindigkeiten ins Stocken. Ein typischer Gleitschirm kann bis hinunter zu 10-15 Knoten weiterfliegen.

Das legt die Idee nahe, einen Stoffflügel für Flüge in sehr großen Höhen zu verwenden. Bei 100.000 Fuß entspricht beispielsweise ein IAS von 10 Knoten einem TAS von 85 Knoten, weit unter der Schallgeschwindigkeit. Angenommen, wir nehmen eine Energiequelle, die mit geringer Luftdichte arbeitet – sagen wir, einen solarbetriebenen Elektromotor oder einen Motor mit einem eingebauten Oxidationsmitteltank – und befestigen sie an einem Gleitschirm. Würde irgendetwas ein solches Flugzeug daran hindern, stabil in 100.000 Fuß zu fliegen? Wäre zum Beispiel Flattern ein Problem?

Beachten Sie, dass die Überziehgeschwindigkeit nicht konstant ist, sondern mit der Höhe zunimmt ...
Warum nicht nach einem antriebslosen Gleitschirm fragen? Es scheint albern zu spezifizieren, dass es mit Strom versorgt werden muss, nur um die Bedeutung einer Stromquelle sofort abzutun :)
@Sanchises Weil ich daran interessiert bin, vom Boden aus eine große Höhe zu erreichen. Wenn Sie einen nicht angetriebenen Gleitschirm in 100.000 Fuß Höhe fliegen möchten, müssten Sie ihn dann nicht von so etwas wie einem Ballon in großer Höhe starten?
@tsg Ist die Erhöhung der Stallgeschwindigkeit nicht hauptsächlich auf Machzahleffekte zurückzuführen? 85 Knoten sind schnell, aber nicht so schnell.
Die Zeit wird ein Problem sein - es könnte Tage dauern, um bei diesen niedrigen Geschwindigkeiten auf die Höhe zu kommen; Sauerstoff, Flüssigkeitszufuhr und thermische Unterstützung für den Piloten erhöhen das Gewicht und die Komplexität von Kraftstoff oder Antrieb. Eine extrem zähe junge Deutsche erreichte 2007 mit einem Gleitschirm eine Höhe von 33.000 Fuß, war jedoch die meiste Zeit bewusstlos. en.m.wikipedia.org/wiki/Ewa_Wi%C5%9Bnierska youtu.be/TEpKNla63Kw
Verwandte: perlanproject.org (Verbundflügel und nicht angetriebenes Segelflugzeug - Klettern aus geringer Höhe), Stallgeschwindigkeit ist etwas höher, knapp unter 40 Knoten, aber immer noch Unterschall bei 100.000 Fuß und bereits 76.000 Fuß erreicht. Es kann eine gute Lektüre für Informationen zum Höhenflug sein.
@tsg, ein Flügel bleibt im kritischen Anstellwinkel stehen. Höhe oder TAS werden nicht erkannt.
@tsg und die angezeigte Stallgeschwindigkeit ist für eine bestimmte Belastung konstant, was das OP erwähnt hat. Nur die wahre Stall-Geschwindigkeit steigt.
Beachten Sie, dass OP einen menschlichen Piloten nicht ausdrücklich erwähnt.

Antworten (2)

Die Überziehgeschwindigkeit nimmt mit der Höhe zu. Die maximale Höhe ist der Punkt, an dem die Stalling-Geschwindigkeit ansteigt, um die maximale Fluggeschwindigkeit zu erreichen. Um höher zu kommen, sind die Optionen: Erhöhen Sie den Schub, vergrößern Sie die Flügelfläche, reduzieren Sie das Gewicht oder verbessern Sie die aerodynamische Effizienz. Diese Grundsätze gelten für alle Flugzeuge mit aerodynamischem Auftrieb.

Beim Gleitschirm ist seine aerodynamische Effizienz nicht sehr gut. Die maximale Fluggeschwindigkeit ist also niedrig und die Stallgeschwindigkeit wird sie beim Steigen bald einholen. Es lohnt sich, ein wenig Gewicht zu opfern, um das Flügelprofil stark zu verbessern und Pilot und Motor einzuschließen – aber das Flugzeug ist dann kein Gleitschirm mehr.

Das andere Hauptproblem bei einem einfachen Gleitschirm sind Pilotenunterstützungssysteme. Die Zeit bis zur Höhe wird in Stunden gemessen, während der der Pilot in einem Druckanzug lebt; die Art von Ding, das Lockheed U-2-Piloten auf einem interkontinentalen Aufklärungsflug tragen. Erfrischungen, insbesondere Getränke, sind erforderlich. Wenn Sie die gesamte Hilfsausrüstung in einen großen Rucksack packen, wie ein Apollo-Astronaut, aber mit längerer EVA-Ausdauer, wo werden Sie dann den Motor unterbringen? Eine Stufe höher als ein Gleitschirm wird wieder zur Notwendigkeit.

  1. Der Motor ist ein Problem, das Sie bereits identifiziert haben, daher werde ich es hier nicht ansprechen. Aber es genügt zu sagen, dass die meisten Paramotoren mit Zweitaktmotoren betrieben werden und in sauerstoffarmer Luft nicht gut funktionieren. Sie müssen den Vergaser auch im Flug einstellen, was oft unmöglich ist. Es gibt einen Grund, warum Gilo Cardozo so lange gebraucht hat, um einen neuen Motor für seinen Everest-Flug zu entwickeln, und warum er sich für ein Rotationsmotordesign entschieden hat.

    Bestehende Paramotoren sind jedoch eher durch die Kraftstoffkapazität (siehe Punkt 2 unten) als durch den Motor begrenzt.

  2. Es hängt von Ihrer Definition ab, ob dies überhaupt als motorbezogen gilt (es ist nicht spezifisch für Verbrennungsmotoren), aber selbst wenn Sie die geringere Sauerstoffdichte ignorieren, ist die Kraftstoffkapazität ein Problem für Höhenflüge. Ich weiß nicht, ob Sie sich Sorgen machen, nahe dem Meeresspiegel zu starten oder nicht, aber selbst die effizientesten Kombinationen aus Flügel / Pilot / Triebwerk benötigen eine anständige Menge Kraftstoff zum Steigen, und bei niedrigeren Luftdichten gibt es offensichtlich abnehmende Erträge.

    Für den Fußstart gibt es eine physikalische Grenze für die Masse des Kraftstoffs, die Sie tragen können. Dasselbe gilt auch für Trikes mit Motorschirm, aber die Anforderung unter 70 kg ist oft relevanter.

  3. Im Zusammenhang mit Treibstoff steht die Versorgung mit anderen wesentlichen Dingen für einen Piloten, hauptsächlich Sauerstoff und Heizung . Es kann nur eine begrenzte Masse an Pilotenunterstützungsausrüstung getragen werden, und natürlich gibt es ein Gleichgewicht zwischen Steigrate und Startmasse. Es gibt auch nur so viel isolierende Kleidung, die ein Pilot tragen und trotzdem einen Paramotor starten kann, selbst wenn Sie die höchste Füllkraft und elektronische Heizung verwenden. Ein Flug über FL200 dauert mehrere Stunden.

    Sie müssen sich auch bewusst sein, dass Sie in wärmeren Höhen zu viel schwitzen und Ihr Schweiß dann in höheren Lagen und bei Windchill gefriert.

  4. Aerodynamik . Wie @Guy Inchbald erklärt, nimmt die Abwürgegeschwindigkeit mit der Höhe zu. Auch hier gibt es einen Spagat zwischen Fluggeschwindigkeit und Gewicht.

  5. In vielen Gerichtsbarkeiten befinden Sie sich ab einer bestimmten Höhe im Luftraum der Klasse A. Obwohl es nicht unmöglich ist, eine Freigabe zu erhalten, sind Bedenken hinsichtlich des Luftraums eine Grenze, die Rekordversuche beeinträchtigt. In den USA ist alles oberhalb von 18.000 ft msl bis FL600 Klasse A und alle Operationen müssen unter IFR durchgeführt werden.