Wie wendig kann ich meine Flugzeuge machen?

Die Grenze der "Flinkheit" für ein pilotiertes Flugzeug ist der Pilot.

Ein menschlicher Pilot kann selbst mit einem G-Anzug und umfassender Ausbildung und Erfahrung keine längeren G-Lasten von viel mehr als 6 G aushalten. Kurzfristige Lasten können ohne übermäßiges Risiko bis zu 8G betragen. Es ist nicht besonders schwierig, eine Flugzeugzelle zu bauen, die 12 G positiv und negativ aushält (normalerweise ist es jedoch nicht erforderlich, dass die negative G-Bewertung der positiven entspricht, da nur wenige Flugzeuge bei Außenmanövern so viel G-Last erzeugen können wie innen ).

Daher können Sie Flugzeuge bauen, die mehr als einen menschlichen Piloten aushalten können – und Ihre Grenze liegt bei etwa 8 G positiv, etwa 4,5 G negativ, damit der menschliche Pilot kontinuierlich funktionsfähig bleibt.

Für ferngesteuerte Flugzeuge (wie in den Kommentaren erwähnt) kann die G-Grenze bis zu 100 G betragen - ich habe Modelle mit Holzstruktur gebaut, die 20+ G positiv handhaben konnten. Die Verwendung von Kohlefaser zur Verbesserung von Leichtigkeit und Festigkeit wird diese Zahl nach oben treiben. Hier ist die Einschränkung die "Regelschleife" - mit guter R/C-Ausrüstung erhält das Flugzeug Piloteneingaben überall in Sichtweite und vielleicht etwas darüber hinaus - aber wenn der Pilot das Flugzeug nicht sehen kann, und sehen, wo es ist relativ zu Hindernissen wie den fraglichen Bäumen ist , können sie keine ausreichende Kontrolle behalten oder müssen konservativ fliegen.

Die Sicht aus der ersten Person hilft nicht so sehr – der Pilot kann sehen, was das Flugzeug „sieht“, hat aber eine sehr eingeschränkte (oder keine) periphere Sicht, keine Fähigkeit, über seine Schulter zu schauen, begrenzte Instrumente in der VR-Haube – es ist wie ein Videospiel zu spielen. Und bei den meisten First-Person-Setups bedeutet eine einzelne Kamera am Modell, dass der Pilot keine effektive Tiefenwahrnehmung hat, selbst wenn die VR-Haube zwei Displays bietet.

Obwohl ein Modell oder RPV am Ende viel leistungsfähigere Manöver fliegen kann als ein bemanntes Fahrzeug, können die anderen Einschränkungen es einem bemannten Fahrzeug in einer mit Hindernissen beladenen Rennsituation kaum oder gar überlegen machen.

Die "Flinkheit" des Flugzeugs hängt stark davon ab, wie es konstruiert ist. Die A6M Zero ist aufgrund von Faktoren wie dem Verhältnis von Leistung zu Gewicht, Flächenbelastung, der Festigkeit der zum Bau des Flugzeugs verwendeten Materialien usw. ungefähr so ​​wendig wie jeder andere Jäger der Ära des Zweiten Weltkriegs. Sie könnten wahrscheinlich einen A6M-Nachbau aus Verbundwerkstoffen bauen, der von einem kompakten Gasturbinentriebwerk angetrieben wird und über moderne Aerodynamik (wie Flügelprofil und aerodynamische Hilfsmittel) verfügt, die in den meisten Aspekten den Flugzeugen aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs weit überlegen wäre, aber nicht wirklich signifikant "mehr" wendig.

Was benötigt wird, ist ein klares Verständnis der Rolle, die das Flugzeug einnehmen soll, und für eine außergewöhnliche aerodynamische Leistung würde das Flugzeug wahrscheinlich nicht wie ein Jäger aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs aussehen. Das Design müsste wahrscheinlich so viel Masse im Schwerpunkt konzentrieren, und die Flügel könnten tatsächlich in einem "X" - oder "+" -Muster angeordnet sein, um in jeder Hinsicht Auftrieb zu bieten. Vielleicht werden entgegen der Intuition gegenläufige Propeller benötigt, damit das Flugzeug keine Drehmomenteffekte hat, die das Handling auf die eine oder andere Weise beeinflussen. Sicherlich wird auch für vertikale Manöver ein Leistungsgewicht von mehr als 1:1 benötigt.

Ein konzeptionelles Design, das in diese Rechnung passen könnte, war der „ Carter Hummingbird “. Während der Designer das Flugzeug nicht wirklich gebaut hat, wurden maßstabsgetreue Modelle gebaut, die Ihnen eine Idee geben sollten:

Maßstabsgetreues Modell des Carter-Kolibri-Konzepts

3/4 Ansicht von hinten

Im Flug

Dies ist nicht die einzig mögliche Konfiguration. Ich habe im "X-Planes"-Forum einige Diskussionen über verschiedene konzeptionelle Flugzeuge gesehen, von denen einige den größten Teil des Auftriebs mit rotierenden Tragflächen erzeugen (zu diesem Zeitpunkt sind sie nicht wirklich Propeller, wie wir sie normalerweise betrachten). Da sowohl der Antrieb als auch der Auftrieb durch das gleiche System bereitgestellt werden, würde das Flugzeug durch die Anwendung unterschiedlicher Neigungsgrößen in den rotierenden Tragflächen manövriert.

Auch hier wurde (meines Wissens nach) kein Flugzeug auf diese Weise geflogen, obwohl einige deutsche Punktabfangsysteme aus der Zeit des späten Zweiten Weltkriegs wie der Focke-Wulf Triebflügel oder der Heinkel Wespe Variationen dieses Prinzips verwendeten. „Konvoi-Escort“-Jäger der Nachkriegszeit wie die Covair „Pogo“ hätten ebenfalls ähnliche Flugeigenschaften, einfach aufgrund des reinen Leistungs-Gewichts-Verhältnisses, das für einen vertikalen Start benötigt wird.

Focke-Wulf-Triebflügel

Heinkel Wespe

Covair Pogo hebt ab

Natürlich kann ein düsengetriebenes Flugzeug eine erstaunliche Leistung erbringen, indem es das vektorgesteuerte Schubsystem des Hawker Harrier "Jump Jet" übernimmt. Ein auf die Größe eines A6M herunterskalierter kann jedoch möglicherweise nicht genügend Treibstoff für längere Flüge mitnehmen.

AV8 Harrier im Flug

Wenn es also ein klares Verständnis der Flugumgebung gibt, in der das Flugzeug eingesetzt werden muss, kann es speziell für Kunstflugleistungen konstruiert werden, tatsächlich bis zu dem Punkt, an dem es möglicherweise nicht einmal von Menschen geflogen werden kann.