Долетит ли самолет до космоса?
Наверняка каждый человек задумывался о том, сможет ли самолет летать в космосе? Ведь ракеты летают, а, значит, теоретически это сможет сделать и самолет. Но на самом деле ответ не так прост, как кажется.
Отличие самолета от ракеты
И самолет, и ракета — это летательные аппараты, которые используют определенную энергию, чтобы взлететь вверх. Самолет работает на воздушно-реактивном двигателе, которому необходим воздух для работы. Иными словами, в условиях безвоздушности реактивный двигатель просто «задохнется» и заглохнет. Ракета же работает на двигателе, чье топливо работает на специальных химических смесях. То есть если самолет оборудовать таким двигателем, как у ракеты, то он сможет полететь в воздух. А в ином случае обычный самолет не поднимется выше 12 тысяч метров.
Есть ли еще причины, почему самолет не летает в космос?
Существует еще одна причина, по которой на самолете в космос не улетишь. Это тепловой барьер. Чтобы преодолеть такое расстояние, нужно преодолеть звуковой барьер, то есть лететь быстрее, чем звук. Набирая скорость, любая техника нагревается, но за счет низкой скорости этот нагрев не заметен. Так как для полета в космос необходима скорость выше 10 000 километров в час, то в таких условиях слои воздуха, омывающие самолет, превысят 3600 °С.
Также препятствием для поднятия самолета в космос является тот факт, что летательный транспорт летит за счет подъемной силы крыльев. В разряженном воздухе крыльям не хватит давления, кинематической вязкости, плотности, и самолет лететь не сможет.
Источник
За пределами атмосферы: что будет, если пассажирский авиалайнер попытается отправиться в космос
Разбираемся, сможет ли Boeing 747 вылететь за пределы земной атмосферы.
«Если очень захотеть – можно в космос полететь!». Но удастся ли это сделать на пассажирском воздушном судне? Сидя в салоне и глядя, как самолет поднимается выше облаков, кажется, что до космоса – рукой подать.
В качестве примера рассмотрим Boeing 747 – дальнемагистральный двухпалубный авиалайнер. Что же будет, если его пилоты попытаются покинуть атмосферу Земли и отправиться бороздить просторы космоса?
При наилучшем раскладе пассажирский самолет просто достигнет своего потолка высоты (точки, где его максимальная подъемная сила компенсируется собственным весом авиалайнера), не будет подниматься выше и благополучно приземлится в аэропорту.
Для большинства самолетов максимальная высота полета составляет 12 км. При использовании самого консервативного подхода «космос» начинается на высоте 80 км над поверхностью Земли. Этим определением руководствуется НАСА – вполне надежный источник. Учитывая все это, выходит, что максимальная высота полета пассажирского судна и рядом не стоит с «высотой» космоса.
Другой вопрос – скорость. Пассажирский самолет просто не сможет развить достаточную скорость, которая позволит «выйти» ему на орбиту.
«Выйти на орбиту» значит, что объекту хватает скорости для противодействия гравитации. То есть ему нужно двигаться вперед быстрее, чем падать вниз. В свою очередь, орбитальная скорость зависит от высоты – чем выше поднимается объект, тем меньше сил гравитации тянут его вниз (согласно закону всемирного тяготения И. Ньютона).
К примеру, орбитальная скорость на Геостационарной орбите составляет около 11300 км/ч, а на более низкой орбите – скажем, которая находится на высоте 200 км – скорость будет достигать уже 27400 км/ч.
Поскольку максимальная скорость Boeing 747 составляет всего около 1130 км/ч, пассажирский самолет просто не сможет самостоятельно достичь показателя, близкого к орбитальной скорости. Он упадет на Землю – точно так же, как и любой другой объект, который движется со скоростью меньше орбитальной.
Поскольку Boeing 747 является воздушным самолетом с подъемом крыльев, для его работы требуется определенное давление воздуха. Чем выше судно поднимается в воздух, тем меньше становится воздушное давление. Это и ограничивает высоту полета. Ни один из существующих коммерческих самолетов не предназначен для полетов в «космос» в том виде, в котором он сконструирован.
Если взглянуть на воздушно-космические самолеты, они либо используют гибридную силовую установку, например самолет-носитель Virgin Galatic, либо ракетные двигатели. В любом случае турбовентиляторный двигатель, который установлен в пассажирских самолетах, просто не сможет создавать тягу на высотах, необходимых для выхода в космос. Даже на более низких, которые определены НАСА.
Пассажирские лайнеры летают за счет двигателей, которые создают достаточную тягу. Она, в свою очередь, поддерживает подъемную силу, создаваемую крыльями самолета. По мере того как судно будет подниматься выше, для поддержания этой подъемной силы будет оставаться все меньше и меньше воздуха. Следовательно, для удержания самолета на большей высоте требуется большая скорость. Замкнутый круг!
Уже на высоте около 13 км способность 747-го поддерживать подъемную силу практически сводится на нет – воздух в этой точке становится слишком разреженным, чтобы самолет мог продолжать набор высоты. Так что даже если отчаянные пилоты-экстремалы попытаются отправиться в космическое пространство на «Джамбо Джете», у них ничего не получится.
Самолет, который все-таки выйдет в открытый космос, скорее всего, будет с ракетным двигателем и уж точно не будет походить на Boeing 747. Вместо этого он будет выглядеть примерно так:
А если вы решите использовать турбовентилятор, то будьте готовы построить настоящий самолет-монстр, который поднимет ваш «космический корабль» на высоту 80 км
А если представить, что, несмотря на недостаточную скорость, самолету все-таки удастся выйти за пределы атмосферы? Все очень просто – двигатели будут испытывать недостаток кислорода и просто перестанут работать. Самолет остановится и упадет на землю. Мы уже не говорим о том, что, после того как он покинет атмосферу, из строя выйдут не только двигатели, но и пассажиры с членами экипажа. Думаем, не нужно объяснять, почему.
Так что становится очевидным: с какой бы стороны мы ни смотрели на этот вопрос, ответом на него будет твердое «нет». Пассажирский Boeing 747 не сможет хоть сколько-нибудь приблизиться к космосу – даже при самом сильном желании членов его экипажа.
Источник
Можно ли на самолете улететь в космос (+видео)
Пассажирские самолеты поднимаются в воздух максимум на высоту 12 000 м в зависимости от типа судна. Существуют определенные высоты, на которых судно расходует меньше топлива, и чем ниже оно летает, тем больше топлива ему нужно. Совершать полет на высоте ниже 9 000 м вообще нет смысла, так как расход топлива очень большой. А почему самолеты не летают в космос, если чем выше, тем выгоднее и полет становится качественнее из-за низкого сопротивления?
Полетит или нет
Одним из основных отличий самолетов от ракет является то, что их двигатели рассчитаны только на работу при наличии воздуха. Подъемная сила крыльев тоже становится меньше при уменьшении концентрации воздуха. Преодолев определенную высоту, судно просто не сможет лететь дальше и вообще держаться в воздухе. И воздушно-реактивные двигателя тоже не способны к таким нагрузкам, они просто «задохнутся» из-за нехватки воздуха, который необходим для сжигания топлива.
Самолет обладает не такими характеристиками, как ракеты, хоть и способен подняться высоко
Допустим даже, что самолету удалось преодолеть звуковой барьер, у него на пути встанет новая сложность — барьер тепловой. Чем большую скорость судно будет набирать, тем больше будет нагреваться, а это уже крайне опасно и чревато самыми печальными последствиями. При полете на стандартной для самолетов высоте, их двигатели не нагреваются, максимально допустимая скорость полета составляет 900 км/ч. Здесь присутствует аэронагрев, но он незначителен при таких условиях. Если судно разогнать до 3 000 км/ч, тогда возрастет температура воздушного потока, который омывает самолет, и она повысится до +280 градусов. На том уровне скорости, где происходит превышение скорости звука, этот температурный показатель увеличивается в 1 000 раз! Чтобы преодолеть такую сложность, гражданской авиации еще нужно много трудиться.
Сильнее других, но до космоса далеко
В 1964 году американские ВВС разработали самолет «Черный дрозд», показатели которого значительно превышали стандартные. Так, двигатель судна был турбореактивным и оно смогло подняться на высоту в 29 000 м. Максимальная скорость полета составила 3500 км/ч, что больше скорости звука в 3 раза. Но в космос подняться не получится даже у такого самолета. А вот космические ракеты специально разработаны именно для таких полетов, так как оснащены такими двигателями, для работы которых не требуется кислород.
Двигатели ракеты не работают за счет воздуха и поглощают огромное количество топлива
Ракетным двигателям нужны химические специальные смеси для горения. В них уже есть окислитель, и при взлете сжигается топливо, подъем происходит посредством очень сильной реактивной тяги. Но если у вас сейчас возникла мысль сменить двигатели самолета на ракетные, то это опять же невозможно. Все из-за конструкции, которая не рассчитана на полеты в космос. Ракетным двигателям нужно очень много топлива, а значит, они нуждаются в огромных топливных цистернах, установить такие на самолет нельзя. Хоть космос, казалось бы, не так уж и далеко от нас, с современными возможностями полететь туда на самолете не получится.
Источник
Сможет ли самолёт летать в космосе?
Отвечая на этот вопрос нужно для начала определиться с тем, что считать космосом, ведь одно дело — достичь формальной границы космоса в 100 км над уровнем моря, а совсем другое — хотя бы орбиты МКС.
Надо сказать, что ни один современный самолёт, используя подъёмную силу крыла, подняться на высоту даже в 100 километров не может. Плотность атмосферы быстро падает с набором высоты и очень скоро она становится просто недостаточной для создания подъёмной силы.
При этом не составляет большой сложности с помощью ракетных двигателей вывести самолёт на орбиту и затем использовать крылья посадить самолёт. Для этого потребуется специально сконструированный самолёт, но в целом это реализуемо.
Первым «космическим» самолётом стал гибрид самолёта и ракетоплана North American X-15. До высоты 8.5 км его поднимает обыкновенный самолёт (бомбардировщик B-52) после чего самолёт использует реактивные двигатели. Этот самолёт совершил несколько полётов на высоте выше 50 миль (80 километров), что по стандартам ВВС США считается границей космоса, а также дважды этот самолёт превысил высоту в 100 километров.
Однако если понимать под космосом хотя бы низкоземельную орбиту, то самолёта Х-15 будет уже недостаточно. Для этих целей было разработано (и разрабатывается в настоящее время) несколько орбитальных самолётов или космопланов.
К орбитальным самолётам относятся такие машины, как американский Space Shuttle и отечественный Буран, а также построенные частными компаниями SpaceShipOne, SpaceShipTwo, Boeing X-38 и др.
Если же мы ограничимся самолётами в привычном понимании этого слова. Т.е. самолётами, использующими воздушно-реактивные двигатели и подъёмную силу крыла, то, увы, ни один из них даже близко не смог бы приблизиться к границе космоса. Рекорд высоты принадлежит самолёту Lockheed S-71 Blackbird, который сумел подняться на высоту чуть меньше 26 километров.
26 километров — это очень высоко, но все же всё ещё внутри земной атмосферы. Без атмосферы ни один из обычных самолётов не сможет летать. Строго говоря, даже двигатели самолёта не смогут работать, так как воздушно-реактивный двигатель постоянно набирает воздух из атмосферы и использует его как часть реактивной массы. Крылья, разумеется, также не смогут создавать подъёмную силу.
Если каким-то образом любой современный самолёт окажется на орбите, то возможны три варианта. Если космический аппарат, который выведет самолёт на орбиту также придаст ему необходимую орбитальную скорость, то какое-то время самолёт будет вращаться вокруг Земли как искусственный спутник. Через некоторое время, впрочем, он сойдёт с орбиты и сгорит в атмосфере.
Если же скорость самолёта будет недостаточна, то независимо от действий экипажа самолёт упадёт на Землю и сгорит в атмосфере. Никакие действия пилотов вывести самолёт на контролируемое планирование, как делают шаттлы. Проблема в том, что самолёт успеет сгореть ещё до того, как атмосфера станет достаточно плотной, чтобы планирование было возможным.
Космопланы оборудуются специальным тепловым щитом, который принимает на себя львиную долю тепловой энергии и защищают корабль от перегрева. Обычный самолёт, не оборудованный чем-то подобным, будет обречен.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.
Источник
Может ли самолет улететь в космос?
Для начала давайте установим границы космоса. Международная авиационная федерация установила планку на высоте в 100 километров. Европейское космическое агентство считает границей космоса высоту в 118 км, а NASA — в 122 километра.
На сегодняшний день рекорд высоты для самолета с турбореактивным двигателем составляет 37 650 метров. Он был поставлен 21 августа 1977 года на советском МиГ-25М — экспериментальной модификации, которая в серию не пошла.
Если мы хотим взлететь выше, то тут же сталкиваемся с проблемой — разреженность воздуха.
Для работы турбореактивному двигателю необходим окислитель — кислород, который забирается из окружающего воздуха. Если кислорода будет недостаточно, то двигатель не сможет работать — топливо попросту перестанет воспламеняться.
Гипотетически мы могли бы установить на самолет ракетный двигатель — это, фактически, все тот же реактивный двигатель, который питается топливом с уже подмешанным к нему окислителем. Но тогда топливо будет занимать гораздо больший объем, нам потребуются топливные баки большего объема, да и самого топлива больше. В результате это приведет к увеличению массы самолета настолько, что он даже взлететь не сможет.
Но представим, что проблему мы решить смогли — нашему самолету больше не нужен забирать кислород из окружающего пространства и с массой самолета все в порядке.
Тогда мы сталкиваемся с новой проблемой — в условиях разреженного воздуха крылья самолета перестают справляться со своей задачей. Крыло разрезает поток воздуха таким образом, что под крылом создается зона повышенного давления, а над крылом — пониженного. Благодаря этому самолет и летит. Фактически, он скользит по потоку воздуха.
С ростом высоты атмосфера становится все более разреженной, а значит, плотность воздуха уменьшается. Площади крыльев становится недостаточно, чтобы обеспечивать полет самолета. Теперь нам нужно увеличивать размах крыльев, чтобы подниматься все выше и выше.
И снова, это ведет к утяжелению конструкции, а также снижению ее прочности.
Таким образом, снабдив самолет ракетными двигателями и увеличив его размах крыльев во много раз, при условии, что каким-то магическим образом, такой самолет не развалится и не окажется слишком тяжелым, мы смогли бы долететь на нем до границы космоса.
Источник