Wieso sind die Fenster von Virgin Galactics SpaceShipTwo so groß?

Von Virgin Galactic auf SpaceShipTwo:

Die Fenster im Fahrgastraum sind 13 Zoll (33 Zentimeter) breit und 17 Zoll (43 Zentimeter) hoch.

Meiner Meinung nach ist das enorm für ein Flugzeug, besonders für ein Raumflugzeug! Aber würden solch große Fenster nicht Probleme verursachen? Die Concorde hatte besonders kleine Fenster (Passagiere sagen, dass sie fast die Größe eines Passbuchs haben), um die Integrität der Flugzeugzelle und des Kabinendrucks aufrechtzuerhalten, falls ein Fenster in 60.000 Fuß AMSL brechen sollte.

Aber würde ein so großes Fenster bei 110 km AMSL auf SpaceShipTwo nicht definitiv dazu führen, dass sich der Kabinendruck innerhalb von Sekunden dem atmosphärischen Druck anpasst? Welche Redundanz muss SS2 haben, um bei einem solchen Ereignis eine Katastrophe zu verhindern?

Die Windschutzscheibe eines Spaceshuttles ist auch ziemlich groß
Aber die Astronauten haben die Möglichkeit, Raumanzüge zu tragen! (Aber Raumanzüge sind nutzlos, wenn sie nicht während einer plötzlichen Dekompression getragen werden). Für Virgin Galactic SS2 sind nur Hemdsärmel erforderlich.
Concorde ist nicht wirklich ein gutes Beispiel – diese Technologie ist lange, lange her.
IMO war die Idee der Concorde sehr einfach und ausfallsicher. Die Fläche der Ausflussventile entspricht der Fläche von zwei Fenstern. Wenn also zwei Fenster ausgeblasen würden, könnten Sie einfach die Ausflussventile schließen und (den größten Teil) des Kabinendrucks in der Höhe beibehalten.
Meine Vermutung? Sie sind wirklich, wirklich dick (und haben sehr wahrscheinlich zwei Fenster, falls eines bricht). Und sie wollen sie groß, weil dies ein Rundflug ist!

Antworten (3)

Hier sind ein paar Ideen:

  • In erster Linie handeln wir hier nicht mit Metallen. Verbundwerkstoffe haben den Vorteil , dass sie stärker gemacht werden können, indem einige Schichten um stark beanspruchte Bereiche wie Fenster hinzugefügt werden. Dies war bei Metallen schwierig, da hierfür irgendeine Art von Befestigungselementen oder Klebstoffen erforderlich waren. Diese Verstärkung ist auf dem Foto unten zu sehen.

  • Die Fenster sind so konstruiert, dass sie im Zusammenhang mit der Rumpfform an dieser Stelle rundum einen gleichmäßigen Druck halten. Sie werden das Flanschdesign bemerken, das die Rumpfform beibehält und verhindert, dass er aufspringt. Das ist ein bisschen wie der dickere Teil eines Flaschenhalses. Dies ist sehr schwierig (wenn möglich) in einem Metallrumpf in diesem Ausmaß gut zu machen.

Raumschiff Zwei
(Quelle: msn.com )

  • Die Nutzung ist völlig anders. Die Concorde war ein Verkehrsflugzeug, das für einen langjährigen Betrieb vorgesehen war. Dies ist ein Flugzeug mit sehr geringem Zyklus, das einen Bruchteil dieses Fluges sehen wird. Die Anzahl der Druckbeaufschlagungszyklen ist viel geringer , wodurch viel weniger Kraft auf die Fenster ausgeübt wird.

  • Was die Sicherheit betrifft, so ist der Flugstil völlig anders. Wahrscheinlich von Testpiloten geflogen, wird das Flugzeug möglicherweise niemals Regen erleben und unter sehr vorhersehbaren Bedingungen mit sehr wenigen Flugzyklen fliegen .

  • Perioden mit erhöhten Temperaturen zersetzen allmählich viele Materialien, dies ist bei kurzen Flügen viel weniger ein Problem . Wenn ich richtig zusammenfasse, ist dies das Hauptproblem bei anhaltendem Hochgeschwindigkeitsflug, wie er bei Concorde und SR-71 und anderen Flugzeugen zu sehen ist.

Profil
(Quelle: guardian.co.uk )

  • Verbundwerkstoffe haben eine viel geringere Wärmeausdehnung (CFK gegenüber Aluminium ist um eine Größenordnung geringer), wodurch Probleme mit der Ausdehnung im Rumpf reduziert werden.

  • Concorde war ein Verkehrsflugzeug mit Blick auf Gewicht und Betriebspreis. Dieses Flugzeug ist für diesen Zweck gebaut, wobei die Fenster von Anfang an als Hauptmerkmal betrachtet wurden . Sie hätten die Fenster bei Concorde wahrscheinlich viel größer machen können, zu einem nicht akzeptablen Preis für Gewicht, Produktions- und Betriebskosten.

  • Es versteht sich von selbst, dass das Wissen über Materialien und Strukturen erheblich fortgeschritten ist, all diese Merkmale können im Detail auf Computern modelliert werden, ohne dass der traditionelle konservative Ansatz erforderlich ist.

  • Was die Redundanz betrifft, hatte der Vorgänger SpaceShipOne überall doppelt verglaste Fenster und doppelte Dichtungen. Für die Passagiere ohne Anzug haben Sie höchstwahrscheinlich Pech, wenn ein Fenster vollständig explodiert.

@JanHudec Möglicherweise liegt ein Dichtungsfehler oder ähnliches vor. Nicht katastrophal. Ich verstehe nicht, warum sie die Chance ergreifen würden, ohne einen zu gehen. Ich stimme zu, dass es für die Höhensegmente ziemlich gefährlich ist. Die Passagiere werden jedoch keine Druckanzüge tragen.
"Ich schätze, der Pilot hat seine Maske während des gesamten Fluges.": Druckmasken reichen oberhalb von etwa 14 km/46000 ft (und das ist der größte Teil des Fluges) nicht aus. Oberhalb dieser Höhe ist der Gesamtdruck geringer als der normale Sauerstoffpartialdruck im menschlichen Blut (14 kPa), sodass das Atmen von reinem Sauerstoff über 14 km nicht ausreicht, um das Blut mit Sauerstoff gesättigt zu halten. Oberhalb von etwa 19 km fällt der Siedepunkt von Wasser unter 37 °C, was weitere schwerwiegende Probleme mit dem Sieden verschiedener Körperflüssigkeiten verursacht (Blut kocht nicht , weil es einen 8-10 kPa höheren Druck hat).
@JanHudec: Masken können über 46000 Fuß AMSL funktionieren. Auch hier hatte Concorde CPAP-Masken, um die Piloten mit Luft zu versorgen. Es muss unangenehm gewesen sein, es zu benutzen!
@Manfred: das ist eine gute Antwort und +1. Mich interessiert, warum Sie gesagt haben: "Das Flugzeug wird möglicherweise niemals Regen erleben und unter sehr vorhersehbaren Bedingungen mit sehr wenigen Flugzyklen fliegen." Ist Regen der Leistung und strukturellen Integrität von Überschallflugzeugen sehr abträglich? Hätte die Concorde auch so gut funktioniert wie wenn sie aus CFK hergestellt worden wäre (dh in Bezug auf Kraftstoffverbrauch, lebenslange Anzahl von Druckbeaufschlagungszyklen und anhaltende Mach-2-Leistung)?
@shortstheory Was die Sicherheitsmargen vorschreibt, ist, wie gut Sie die Verwendung kontrollieren können. Concorde musste Sicherheitsreserven für Regen, Eis etc. einplanen, die durchaus zu erwarten waren. Bei normaler Nutzung ist es eine Frage der Zeit, bis die riesigen Scheiben zerkratzt oder beschädigt werden und ausgetauscht werden müssten.
@shortstheory Wasser ist in CFK-Flugzeugen natürlich in Ordnung, wenn es nicht in den Verbundwerkstoff eindringt, wo es das Harz abbauen kann, aber dies ist kein größeres Problem als Metallkorrosion. Baut man heute vor allem bessere Motoren, würde man viel Sprit sparen. Concorde war 27 Jahre alt, als er in den Ruhestand ging. Überschallverbundwerkstoffe werden beispielsweise beim F35 verwendet, daher kann ich nicht verstehen, warum eine neue Concorde Probleme haben sollte. Metalle waren aufgrund der Wärmeausdehnung ebenfalls ein Schmerz. Lebensdauer sollte meiner Meinung nach auch kein Problem sein. Ich bin sicherlich kein Experte für Composites, aber ich sehe keinen Grund, warum es nicht funktionieren sollte.
Das freut mich zu hören! Ich hoffe, wir können die nächste Concorde noch zu unseren Lebzeiten bekommen! Nochmals danke für die Antwort!
@JanHudec: Der Sauerstoffpartialdruck kann sicher mindestens etwas unter 14 kPA sinken, da selbst nicht akklimatisierte Menschen bis zu 8 kft erreichen können (wobei der Sauerstoffpartialdruck erheblich niedriger ist als auf Meereshöhe). Probleme (weshalb Metallflugzeuge auf 8 kft Kabinenhöhe und nicht auf MSL unter Druck gesetzt werden).

Ich denke, letztendlich ist es eine geschäftliche Frage. Virgin Galactic verkauft Touren zu einem Premiumpreis, während Concorde verkauft wurde, um Menschen von Punkt A nach Punkt B zu bringen.

Da es bei Concorde darum ging, Menschen sehr, sehr schnell von A nach B zu bringen, investierten sie Geld in große Motoren und effiziente Aerodynamik. Die Aussicht spielt in dieser Gleichung keine Rolle, aber Sie brauchen strukturelle Integrität. Also entschieden sie sich für den billigsten Weg, um diese strukturelle Integrität zu erreichen, kleine Fenster.

Virgin Galactic hingegen verkauft ein Erlebnis. Und ehrlich gesagt, wenn Sie in den Weltraum fliegen, werden die beiden größten Verkaufsargumente die Schwerelosigkeit und ehrlich gesagt die Aussicht sein. Daher werden sehr große Fenster eingebaut, obwohl es das Fahrzeug teurer macht, es richtig zu verstärken.

Als Anmerkung, Flugzeughersteller könnten auch große alte riesige Fenster einbauen, wenn sie wollten, aber wollen Sie weitere 50 Dollar pro Flug bezahlen, nur um ein größeres Fenster zu haben? Für die meisten Menschen ist die Antwort nein ... daher kleine Fenster.

Im Grunde geht es nur darum, herauszufinden, was Sie zu verkaufen versuchen, und dann Geld in dieses Verkaufsargument zu stecken. Es bringt Ihnen eine gute Rendite auf Ihre Investition :).

PS- lol, und nach all dem Schreiben scheine ich das „Warum“ und nicht das „Wie“ beantwortet zu haben. Nun, lass das Internet über mich urteilen, wie es will, ich lasse diese Antwort vorerst offen :).

Für das, was es wert ist, sind die Fenster der Boeing 787 sogar noch größer als die hier genannten (19 Zoll hoch): gizmodo.com/5829395/…
Ja, die technischen Änderungen sind nicht wirklich das, was ich sagen wollte, daher meine letzte kleine Anmerkung dort ... Aber ja, da sich die Technologie verbessert hat, können Sie größere Fenster zum gleichen Preis wie die kleineren von gestern herstellen.

Die Concorde hatte aufgrund von Luft-/Hautreibung eine starke Wärmeausdehnung, die sich möglicherweise auf die Fenstergröße ausgewirkt hat. SpaceShipTwo fährt mit viel niedrigeren Geschwindigkeiten und hat dieses Problem nicht.

Letztendlich stellt sich die Frage, ob das Fenster so konstruiert ist, dass es dem Druckunterschied der Kabine zum Weltraum standhält. Solange es dick genug ist und aus ausreichend starken Materialien besteht, sollten sie sicher funktionieren.

Guter Punkt, Space Ship 2 ist ein Flugzeug aus Verbundwerkstoffen, hat also nicht die Probleme der Wärmeausdehnung wie ein Metallflugzeug.
Laut diesem Diagramm sieht es so aus, als wäre die Concorde tatsächlich langsamer gefahren als das SpaceShipTwo.
Was!? SS2 reist mit Mach 4 durch die Atmosphäre, und die Concorde erreicht nur Mach 2,04. SS2 ist viel schneller als die Concorde.
Wieso sind die Fenster von Virgin Galactics SpaceShipTwo so groß?
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