Wie viel aerodynamische Erwärmung ertragen Jetliner?

Wie stark erwärmen sich heutige Verkehrsflugzeuge bei Reiseflughöhe (~ 33.000 ft) und Reisefluggeschwindigkeit (~ 500 mph) aufgrund von Luftreibung während ihrer Reise? Wahrscheinlich nicht viel, weil draußen auf Reiseflughöhe immer noch Eis am Fenster ist, aber um wie viel Grad ist der Flugzeugrumpf wärmer als wenn das Flugzeug in dieser Höhe stillsteht (also im Vergleich zu den minus 56 ° C bei die Tropopause)?

Ich bin auch neugierig auf die Concorde, die bis zu 60.000 Fuß hoch und mit mehr als 1300 Meilen pro Stunde flog. Zur Luftreibung kommt noch die Erwärmung durch den Überschallflug, also wie viel wärmer wurde die Concorde insgesamt bei ihrem Überschallflug?

Antworten (2)

Basierend auf der bereits in dieser Antwort gezeigten Formel können wir aus der SAT (statische Lufttemperatur) und der Machzahl die TAT (Gesamtlufttemperatur), die die am Stagnationspunkt 1 erreichte Temperatur ist, berechnen:

TAT SA = 1 + γ − 1 2 M 2 = 1 + 1 5 M 2

Das resultierende Diagramm von TAT vs. Mach-Zahl bei der SAT von -56,5 °C (ISA-Tropopause) ist unten dargestellt:

TAT

Wie Sie sehen können, wird ein Unterschallflugzeug (ich nahm Mach 0,85 an) immer noch Temperaturen unter dem Gefrierpunkt erfahren. Concorde hingegen erreichte bei einer Reisegeschwindigkeit von Mach 2,02 Temperaturen um die 120°C. Das war schon nah am Limit:

Maximale Gesamttemperatur (TMO): 127 Grad Celsius (an der Nase)

( Concorde-Aufführung )

Wie in den Kommentaren angefordert, ist hier ein größerer Geschwindigkeitsbereich einschließlich des SR-71:

TAT

Die Temperatur konnte bei Mach 3,2 fast 400 °C erreichen ( Was ist die wahre Höchstgeschwindigkeit des SR-71? ), aber beachten Sie, dass der SR-71 Kraftstoff zum Kühlen der Haut verwendete (die Windschutzscheibe war mit 316 °C der heißeste Teil). laut Wikipedia .

1 Die TAT wird vom Flugzeug mit einer Sonde gemessen, die die Luft zum Flugzeug zur Ruhe bringt (Stagnation). Die kinetische Energie der Luft wird also in Wärmeenergie umgewandelt und die Temperatur erhöht. Die Oberflächentemperatur des Flugzeugs an Punkten, an denen keine Stagnation auftritt, wird bei einer niedrigeren Temperatur sein. Danke an Peter Kämpf für den Hinweis.

Sollte der SR-71 nicht als Datenpunkt aufgenommen werden, nur weil Cool!?
@FreeMan Eigentlich wären noch mehr Beispiele in diesem Diagramm cool, wie die X-Flugzeuge.
Vielen Dank für das Hinzufügen der Amsel.
Das ist ein sehr großer Temperaturanstieg, ich bin ehrlich überrascht. Warum tun wir nichts damit?
@Abdullah Was tun? Fahren Sie ein Peltier-Element ? Das erhöht das Gewicht und ist nicht besonders effizient. Außerdem wird die angezeigte Temperatur nur am Staupunkt erreicht.
Bitte beachten Sie, dass die angezeigte Temperatur nur am Staupunkt erreicht wird. Der größte Teil der Oberfläche erfährt viel niedrigere Temperaturen und diese stammen von Reibungswärme, nicht von Stagnation.
@PeterKämpf Danke, ich habe unten eine Erklärung hinzugefügt.

Die Temperaturänderung ist relativ gering, aber die Gesamtlufttemperatur ist aufgrund der Oberflächenreibung immer viel geringer als die statische Lufttemperatur im Flug.

Ich konnte die Kraftstofftemperatur in Außenbordtanks erhöhen, wenn die Kraftstoffrückführung nicht ausreichte, um die Kraftstofftemperatur in nördlichen Breiten zu erhöhen, indem ich die Reisegeschwindigkeit um einen kleinen Rand erhöhte. Es ist interessant, die Ergebnisse zu sehen. Die Änderung ist nicht schnell oder groß, aber in bestimmten Fällen ausreichend, um die Kraftstofftemperatur von der unteren Grenze (wo Gelierung auftritt) fernzuhalten.

Typischerweise ist die TAT (Gesamtlufttemperatur) etwa 30 Grad C wärmer als die statische Außenlufttemperatur (SAT) für typische Transportflugzeuge (nicht Überschall), die an der Basis des transsonischen Bereichs (0,80 M1 oder höher) betrieben werden ).

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