War das Space Shuttle beim Huckepack aerodynamisch neutral oder verhielt sich die Kombination wie ein riesiger Doppeldecker?

Beim Versuch, diese Frage zu untersuchen, sehe ich, dass "Ask the Captain" sagt:

Das Gewicht des Shuttles wird wie jede Nutzlast berechnet. Die 747 erzeugt genug Auftrieb, um zu fliegen und das Gewicht des Shuttles zu tragen. In dieser Hinsicht unterscheidet es sich nicht von Fracht, die im Flugzeug befördert wird. Quelle

Aber natürlich ist es anders, da Fracht in der Regel im Flugzeug transportiert wird.

Es gab eine Verkleidung für die Motoren des Shuttles zur Verringerung des Luftwiderstands, aber ich frage mich, ob die Flügel des Shuttles einen aerodynamischen Beitrag zum Auftrieb des Körpers leisteten oder ob das alles auf die Flügel der 747 zurückzuführen war.

STS-Herausforderer auf 747 Quelle

Siehe auch: Aviation.stackexchange.com/questions/35305/… (was eine Teilantwort gibt: Es kostet viel mehr Luftwiderstand, eine Auftriebseinheit von den Flügeln des Orbiters zu bekommen als von den Flügeln der 747)
Das Hauptziel der Verkleidung war es, die Turbulenzen im Kielwasser des Space Shuttles zu reduzieren, um die Gierautorität des Seitenleitwerks aufrechtzuerhalten.
Wenn das Shuttle Auftrieb erzeugt, stellt sich die Frage, ob die Flügel der 747 im Windschatten des Shuttles stehen.
Ich habe instinktiv das Gefühl, es würde sich eher wie ein kleines Eindecker mit einem Schiffscontainer verhalten als wie ein Doppeldecker!
@ROIMaison Dass die Verkleidung in dieser Hinsicht nicht ganz erfolgreich war, zeigt die Hinzufügung zusätzlicher vertikaler Stabilisatoren (obwohl ich mich nicht erinnere, ob diese artikuliert waren; ich würde vermuten, wahrscheinlich nicht).
@ROIMaison: Es war wahrscheinlich hilfreich, aber es kann nicht notwendig gewesen sein , da der SCA sicher mit einem Shuttle-Orbiter auf der Oberseite ohne Heckkegel geflogen werden konnte (wie dies während der späteren Anflug- und Landetests der Fall war).

Antworten (3)

Dieser Podcast mit einem der Piloten beantwortet so ziemlich jede Frage zum Shuttle-Träger, die Sie haben könnten, und es lohnt sich, ihn vollständig anzuhören. Aber um die Flugdynamik abzudecken, würde ich zu 50:33 Minuten springen, wo der Pilot sagt (bitte beachten Sie, dass es keine offizielle Abschrift des Podcasts gibt und ich dies beim Anhören getippt habe, bitte sehen Sie sich den offiziellen Podcast für den tatsächlichen Wortlaut an , aber das ist nah):

Markus Völter (Interviewer): Reden wir ein bisschen über die Flugeigenschaften, haben die Flügel des Shuttles zusätzlichen Auftrieb gebracht oder war es mit einem Anstellwinkel von im Wesentlichen 0 montiert?

Arthur C. „Ace“ Beall (Pilot): Es war mit einem gewissen Anstellwinkel montiert, das sieht man, wenn es sitzt. Bei der Geschwindigkeit, mit der wir flogen, war der Träger selbst etwa 5 Grad hoch in der Nase. Das Shuttle erzeugte Auftrieb, aber wie sich das aerodynamisch darauf auswirkte, ist schwer zu sagen, es war immer gleich montiert, also hatten wir keine Vergleichsbasis. Es erzeugte jedoch viel Luftwiderstand und machte das Flugzeug sehr kopflastig, so dass die Querneigungswinkel begrenzt waren.

Es wurde also etwas Auftrieb erzeugt, aber bei den Geschwindigkeiten, mit denen sie flogen, kamen andere Einschränkungen ins Spiel, die eher ein Problem darstellten. Es ist auch erwähnenswert, dass sich während des Transports niemand im Space Shuttle befand und die Steuerflächen in keiner Weise benutzt wurden.

Angesichts der Tatsache, dass das Shuttle während der Landung einen hohen Anstellwinkel aufrechterhalten musste (bei etwa 200 Meilen pro Stunde), würden 5 Grad wahrscheinlich nicht ausreichen, um das Gewicht des Shuttles zu heben, sodass der Gesamteffekt immer noch darin bestehen würde, dass die 747 das Shuttle eher trägt als das Shuttle selbst anheben.
@Skyler Ich habe ein bisschen hinzugefügt, da es möglicherweise ein Missverständnis gegeben hat. Der Träger selbst hatte eine Nasenhöhe von 5 Grad und das Shuttle hatte aufgrund seiner Befestigung einen weiteren positiven Anstellwinkel. Aber ich stimme zu, dass es der Situation wenig Auftrieb verschafft hat.
Während sich während des Transports niemand in den Orbital-Shuttles befand , war die Enterprise während der "gefangenen - aktiven" Teile der Anflug- und Landetests bemannt, und natürlich während derjenigen, bei denen sie sich trennte und alleine landete.

Interessanterweise müsste das Shuttle ein höheres Verhältnis von Auftrieb zu Gewicht haben als der Träger 747, damit das Orbiter-Trennmanöver funktioniert. Viele Leute (mich eingeschlossen) ringten wahrscheinlich die Hände über die Möglichkeit, dass der Orbiter den V-Stich trifft bei der Veröffentlichung, aber wenn Sie das Video sehen, ist es nicht einmal annähernd.

Dies wurde mit einem leichteren unbeladenen Orbiter erreicht, der auf einen höheren Anstellwinkel als die 747 eingestellt war. Bei angemessener Fluggeschwindigkeit hob er einfach ab. Die höhere AoA-Toleranz des Deltas trug zur Sicherheit des Manövers bei. Ich könnte mir vorstellen, dass sie es auch ein wenig verwöhnt haben, die 747 abzuheben.

Wenn man sich youtube.com/watch?v=cOmemZl4k1U ansieht , scheint es, als hätte die SCA ein wenig nachgeholfen, um bei der Trennung zu helfen.
@EugeneStyer, das musste es tun, damit der Orbiter die Geschwindigkeit durch Gleiten beibehielt; Andernfalls würde es sofort langsamer werden und auf das Heck treffen. Leider ist das Video nicht klar genug, um zu erkennen, ob der Spediteur Spoiler eingesetzt hat (ich würde erwarten, dass dies der Fall ist).
Das L/D-Verhältnis des Shuttles ist notorisch schlecht, ich bin mir ziemlich sicher, dass es niedriger ist als das der 747. Also müsste die 747 wegtauchen, um sich vom Orbiter zu trennen.
@Hobbes, ja, bei gleichem AOA sind Deltas unterlegen, aber das Shuttle wurde mit einem höheren AoA montiert. Die 747 ist möglicherweise bei der Trennung im Leerlauf zurückgekehrt und hatte möglicherweise eine Klappe nach unten. Erstaunlicherweise war der Widerstand pro Bereich bei der Trennung sehr eng, was zu einer sehr sanften Freigabe mit geringem Geschwindigkeitsunterschied führte. Der Auftrieb des Deltas bei höherem AOA, kombiniert mit dem geringeren Gewicht eines leeren Shuttles, hat es getan.
@Robert, zu "Erstaunlich", meinst du, fast so, als hätten sie es so konstruiert?
Sie haben es geschafft. Muss herausfinden, ob die AOA des Shuttles für den Gleittest etwas höher eingestellt war als für den Routinetransport.
@RobertDiGiovanni Es war. Von nasaspaceflight.com/2012/04/… -- der relative AOA für die Anflug- und Landetests betrug 6 Grad, was für Überführungsflüge auf 3 Grad reduziert wurde.
Dieses längere Video des ersten Trennungstests zeigt, wie die 747 kurz vor der Trennung ein „Pushover“-Manöver (Tauchgang) ausführt: youtu.be/v-YNcwc1ZME

Die Flügel des Space Shuttles sind klein, aber sie wirken immer noch wie Flügel. Ihr Auftrieb hängt vom tatsächlichen Anstellwinkel ab. Das Space Shuttle kann nicht für alle Winkel neutral sein. Die Ingenieure hatten die Wahl, in welchem ​​genauen Winkel das Space Shuttle auf der tragenden 747 montiert werden sollte. Ich würde annehmen, dass das Shuttle bei Reisegeschwindigkeit ziemlich neutral ist, um einen übermäßigen Luftwiderstand zu vermeiden. Dann trägt es zum Auftrieb bei, wenn die Kombination einen größeren Anstellwinkel hat, wie beim Start und bei der Landung.

Ja, dies ist ein riesiger Doppeldecker, aber die "oberen Flügel" sind für die Rückkehr aus der Erdumlaufbahn und die Landung ausgelegt, nicht dafür, der 747-Kombination viel Auftrieb zu verleihen.

Diese Antwort ist Spekulation und Annahmen. Tatsächlich ist der Teil über den Zweck der Flügel des Orbiters einfach falsch. Die Flügel des Orbiters wurden so konstruiert, dass sie eine Cross-Track-Manövrierbarkeit bieten, damit das Shuttle nach einer einzigen polaren Umlaufbahnlandung landen kann, während der sich die Erde bereits fast zwei Stunden phasenverschoben von ihrem Wiedereintrittspfad gedreht hätte.
@dotancohen Gerne können Sie Ihr Wissen teilen und zu einer besseren Antwort beitragen. Ich wäre Ihnen auch dankbar, wenn Sie mir mitteilen würden, welche meiner Annahmen unvernünftig sind. Inwieweit ist die Einzelbahnanforderung für diese Frage relevant?
Eine bessere Antwort habe ich nicht. Herr Bogl, Sie sind kein Neuling, Sie wissen, dass Spekulationen hier verpönt sind. Was die Anforderung einer einzigen Umlaufbahn betrifft, so ist dies die Grundlage für das Flügeldesign des Orbiters. Beim Wiedereintritt aus einer einzigen polaren Umlaufbahn müsste es über tausend Kilometer vom Wiedereintrittskurs in die Atmosphäre manövrieren, um sich wieder auf den Startort auszurichten. Die Flügel und das riesige Seitenleitwerk bieten die Kontrollbefugnis dafür. Ohne diese Anforderung hätten diese Steuerflächen viel, viel kleiner und leichter sein können.
Es sind weder Spekulationen noch Vermutungen. Kalte harte Fakten von oben nach unten.