Межпланетный Транспорт: двигатели и стратегии

[Андрей Астрофизический]

Очень даже может. Вы флагманы попробуйте.

"Нормальный экран" - это не только разрешение, но и, банально, размер)
Потому его, в карман и не засунешь. А так то да, с остальным, в основном согласен.

[Mercury127]

Именно суррогат, потому что телефон априори не может иметь нормальной клавиатуры, нормальной мыши, нормального экрана... вообще ничего нормального он иметь не может.

все так. но вы смотрите исключительно с позиции разработчика - программиста, инженера, дизайнера, писателя, наконец...
здесь, да, "нормальному компу", сиречь огнедышащему ящику под столом, альтернативы нет. просто потому, что он и создавался как рабочее место для людей, а даже не для игр. и разумеется, он у меня есть...

но этот взгляд - крайне однобокий. огнедышащий ящик ровно так же неудобен без нормальной клавиатуры, нормальной мыши, нормального экрана. более того, без даже ненормального монитора ящик вообще бесполезен.
в отличие от смарта, который пригоден к употреблению сразу и без ничего... причем с гораздо большим набором датчиков и интерфейсов.
к смарту тоже можно подключить нормальную клавиатуру, нормальную мышь, нормальный экран.

при этом внутри комп и смарт - вещи совершенно идентичные: с точки зрения физики и то, и это - Тьюринг-полные машины по переработке высокопотенциальной электрической энергии в низкопотенциальную тепловую. и то, и это способно вычислить и отобразить "что угодно", если это "что угодно" алгоритмизуемо в принципе - разница будет лишь в затраченном времени.

лично я уже лет 10 назад понял, что "я-разработчик" и "я-пользователь" - личности совершенно разные, пусть даже и в одном теле. и что у нет никакого желания включать комп только для того, чтоб узнать новости, почитать/ответить форумы, найти и изучить какую нибудь пдфку, потрепаться в чатах с начальником, наконец. и тем более нет желания тащить его на диван, даже в виде ноутбука. со всем этим прекрасно справлялась еще старая кнопочная Нокия. и тем более справляются современные смарты.

поэтому большинство пользователей нынче сидят со смартов. огнедышащий ящик под столом им и раньше не был нужен, просто ничего другого не было, поэтому на этот ящик навесили мультимедию, а затем и интернет.

но как только появились более удобные вещи - ящики стали исчезать. по моей статичтике (несколько сайтов админю) уже за 80% сидят со смартов. а компы, которые еще отмечаются в статистике - 15-летнее старье, доживающее свой век. с большой долей вероятности, когда он сломается, ему на замену придет очередной смарт.

это будущее, которое уже здесь. и относиться к нему нужно объективно.

[Ronin]

кто сказал "бомболет"?! три наряда вне очереди! красить зеленым траву на газоне!

Трава сгорела, разрешите покрасить зелёным бомболёт?
АВБПМ
Масса взрывчатого вещества: 7.1т
Тротиловый эквивалент: 44т
Т.е. использование забортного воздуха в качестве окислителя и рабочего тела Как вот в этих всех модных скайлонах и небесных стартах. Только по-нашему, по-бразильски
И никакого страшного атома))
На начальном участке (а может быть даже на всём этапе тупого бустера-разгонника ?) подкидывать заряды со стартовой площадки (РСЗО/ТОС). На заатмосферном - отбрасывать бомбуэ-бустер и продолжать на ЖРД-водороде

http://www.youtube.com/watch?v=S-8Z5Xc78r8#

[Андрей Астрофизический]

Ronin
А вам известен принцип действия "вакуумных бомб"?
И в особенности, как их мощность зависит от атмосферного давления, и содержания кислорода.

В космос на этом не полететь.

[Mercury127]

так он вроде в космос и не предлагает - это, как я понял, вместо бустера...

[SpaceEngineer]

На начальном участке (а может быть даже на всём этапе тупого бустера-разгонника ?) подкидывать заряды со стартовой площадки (РСЗО/ТОС).

А вот это - здравая идея! Первая ступень это только плита с амортизаторами. А топливо в виде тротиловых шашек остаётся на земле.
Правда дорого это будет. Ладно если на земле - пушка, а шашки "глупые" (т.е. дешёвые). Но достанет ли пушка до 50-100 км? Скорее всего, нет. Поэтому шашки должны быть умными, самонаводящимися ракетами земля-воздух. А это дорого.
Зато бонусом космодром сам себе ПВО, может сбивать вражеские дроны. Спейсам на заметку

[alex_semenov]

Эх...

Трава сгорела, разрешите покрасить зелёным бомболёт?

Нет.
Вообще говоря, работа атомного бомболетного двигателя в атмосфере (до 40-60 км) ВЫНУЖДЕННАЯ мера. Да, тут есть "нищаки" в том смысле, что режим работы в атмасфере отличается пониженной мощностью зарядов и использование забортного рабочего тела. Но это не такая уж и выгода на самом деле (работа и в атмосфере). И учитывая издержки, возможно есть смысл вообще не пускать бомболет близко у земли. Ну хотя бы чтобы не загрязнять стартовую площадку (с нее можно еще пускать и пускать!) и (возможно главная причина) чтобы не возникало проблем с рассеянным гамма-излучением от взрывов для экипажа по ту сторону плиты (пока корабль движется в атмосфере, некоторая часть излучения будет рассеиваться вокруг корабля в воздухе и окружать корабль как ореол. Экипажу что-то да достанется. Надо его защищать).



То есть. Если у вас есть хороший бустер, который поднимет все эти 4 000-10 000 тонн ("типичная" стартовая масса первых разведывательных взрыволетов) на высоту хотя бы 40-50 км, то нужно, наверное пользоваться им.
Кстати, если бы мы сделали сверхтяжелую ЖРД ракету (выводящую 1000 тонн на орбиту, то есть со стартовой массой  ~10 000 тонн) то паро-метано-кислородный бустер, разработанный для старта такой ракеты из воды, мог бы пригодится и для запуска взрыволета. Хотя, если вы будете поднимать более тяжелые врзыволеты-"контейнеровозы" (до миллиона тонн) для колонизации глубокого космоса, то никакими бустерами это от Земли не оторвать. Поэтому, развивая технологию, все же придется же работать над взрыво-воздушным режимом такого аппарата (когда он пускает атомный двигатель еще в атмосфере. Очень большому кораблю, даже если он пилотируемый, рассеянное вокруг гамма-излучение, даже если то и буде, то уже не страшно).
НО! Главное.  Участок в первые 50 км - это НЕЗНАЧИТЕЛЬНЫЙ участок, если вы поднимаетесь по-началу вертикально вверх. И главное достоинство атомного взрыволета именно работает уже в вакууме. Направленный ядерный взрыв. Импульсная природа аппарата хоть и создает проблемы в системе (маятниковый привод) но позволяет на 100% использовать преимущество ядерной энергии над химической в 10 000 000 раз.
10 миллионов, КАРЛ!!!!
Если у вас есть это в полный рост (а там это в полный рост) то это "окончательное решение вопроса". Для планетолетов - однозначно. Лучшего и желать не приходится.
Мы должны благодарить природу, что она все-таки  дала нам хоть одну такую лазейку оседлать столь чудовищную мощь (все остальные типы ЯРД НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ - это использование этой мощи в час по чайной ложке или совсем-совсем по-чуть-чуть, говоря о терическом ЯРД)!
Но мы крутим носом.
Ибо дебилы. Не доросли...

***
Однако. Я не очень хочу сосредотачиваться тут на взрыволетах. Именно потому что они слишком заманчивы как ультимативное решение.
Можте показаться что если бы мы решили проблему загрязнения (для этого надо искать не столько технические, сколько политические решения) то мы бы прорубили ими окно во вселенную.
Но нет.
Это мощный но все же специфический вид транспорта. Одним им не обойтись. Нельзя решить проблему выхода из колыбели неким одним ультимативным рывком. Нужна инфраструктура, нужен техном (набор взаимосвязанных, взаимодополняемых, как гены в геноме) решений.
Я уверен что химия была и будет ключевой частью технома.
В своей нише или наборе ниш.
И главное. Химия достаточно СЛАБАЯ в энергетическом смысле, что бы использовать НЕПРЕРЫВНЫЕ циклы. ЖРД. ГПВРД и т.д.
Хотя, скажем, для воздушно-прямоточных систем для 10-15 махов, возможно пульсирующий режим работы таки мог бы уже понадобится (учитывая что температура плазмы на входе как на солнце уже... )



Сылка еще на статью с крастчными картинками по ГПВРД

[cybertron]

Наиболее реальная замена химическим ракетным двигателям при старте с Земли:

https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0005814

Мы предлагаем прототип двигателя малой тяги, в котором используется воздушная плазма, индуцированная микроволновой ионизацией.
Такой реактивный двигатель просто использует только воздух и электричество для производства высокотемпературной плазмы под
давлением для реактивного движения. Мы использовали самодельный прибор для измерения подъемной силы и давления струи при
различных настройках мощности СВЧ и расхода воздуха. Мы продемонстрировали, что при таком же энергопотреблении его давление в
силовой установке сравнимо с давлением в обычных самолетных реактивных двигателях, использующих ископаемое топливо. Следовательно,
такой двигатель малой тяги без выбросов углерода потенциально может быть использован в качестве реактивного двигателя малой тяги в
атмосфере.
Подобно твердым телам, жидкостям и газам, плазма - нормальное состояние вещества. Плазма естественным образом возникает из-за
ионизации молекул при высоких температурах (например, на солнце) или в сильных электрических полях (например, при молнии).
В лаборатории плазму можно генерировать с помощью электрической дуги, микроволнового резонатора, лазера, пламени или разрядной
иглы высокого напряжения. Плазма имеет широкое применение во многих областях, включая обработку металлов, 1,2 выращивание кристаллов,
3,4 лечение, 5-7 пищевая промышленность, 8,9 энергетика, 10,11 и экологические отрасли.12,13 Плазменные реактивные двигатели также
имеют много лет использовался в аэрокосмической отрасли14,15. Реактивный двигатель малой тяги, использующий ксеноновую плазму, в
космическом корабле оказывает лишь крошечную движущую силу и может использоваться в космическом пространстве только при отсутствии
трения в воздухе. Несмотря на то, что такой плазменный двигатель имеет очень маленькую движущую силу, после месяцев и лет постоянного
ускорения космический корабль в конечном итоге может достичь высокой скорости. Однако этот тип двигателя, как и у космического зонда
NASA Dawn16, бесполезен в атмосферной среде.17,18
Недавно исследовательская группа из Массачусетского технологического института продемонстрировала планер с плазменным приводом,
который может работать в воздухе с помощью Набор игольчатых разрядов для генерации воздушной плазмы для обеспечения полета.
Эта команда продемонстрировала время непрерывного полета 12 с и дальность полета 55 м. Однако этот тип плазменного двигателя Tesla
имеет подъемную силу и давление струи всего 6 Н / кВт и 3 Н / м2 соответственно.19 Очень сложно реализовать этот подход в качестве
мощного двигателя для реальных воздушных перевозок. . В этом отчете мы рассматриваем СВЧ-воздушно-плазменный реактивный двигатель,
использующий высокотемпературную плазму высокого давления, создаваемую микроволновой ионизационной камерой с частотой 2,45 ГГц для
нагнетаемого сжатого воздуха. Мы предлагаем простой прототип плазменного реактивного двигателя, который может создавать тягу
примерно 10 Н при мощности 400 Вт с расходом 0,5 л / с для воздушного потока, что соответствует подъемной силе 28 Н / кВт и
давлению струи 2,4 × 104 Н / м2. При более высокой мощности микроволн или большем воздушном потоке могут быть достигнуты тяговые
силы и реактивное давление, сравнимые с таковыми у реактивных двигателей коммерческих самолетов.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Только придется подождать беспроводной передачи энергии. Или же легких аккумуляторов. Или легких реакторов.

[crazy_terraformer]

Вообще говоря, работа атомного бомболетного двигателя в атмосфере (до 40-60 км) ВЫНУЖДЕННАЯ мера. Да, тут есть "нищаки" в том смысле, что режим работы в атмасфере отличается пониженной мощностью зарядов и использование забортного рабочего тела. Но это не такая уж и выгода на самом деле (работа и в атмосфере). И учитывая издержки, возможно есть смысл вообще не пускать бомболет близко у земли. Ну хотя бы чтобы не загрязнять стартовую площадку (с нее можно еще пускать и пускать!) и (возможно главная причина) чтобы не возникало проблем с рассеянным гамма-излучением от взрывов для экипажа по ту сторону плиты (пока корабль движется в атмосфере, некоторая часть излучения будет рассеиваться вокруг корабля в воздухе и окружать корабль как ореол. Экипажу что-то да достанется. Надо его защищать).

Щас защищу. И тебя защищу, и тебя, и тебя..., всех. Бомболёт межпланетный на парковочну околоземну орбиту или точки Лагранжа системы Земля-Луна надоть запускать в беспилотном режиме без экипажу и пассажиров. А те уж на химии прилетят туды.
Не хошь площадку загрязнять стартову? — Взлетай с воды. Хошь с моря-окияна, хошь с озера, хошь с бассейна.

[alex_semenov]

Щас защищу. И тебя защищу, и тебя, и тебя..., всех. Бомболёт межпланетный на парковочну околоземну орбиту или точки Лагранжа системы Земля-Луна надоть запускать в беспилотном режиме без экипажу и пассажиров. А те уж на химии прилетят туды.
Не хошь площадку загрязнять стартову? — Взлетай с воды. Хошь с моря-окияна, хошь с озера, хошь с бассейна.

Да, конечно. 
Тут надо изучать конкретные обстоятельства...
Наша планета даже имеет особое место, где сейчас часто хоронят все всякие космические аппараты...



Океанический полюс недоступности
Южная часть Тихого океана - самое удаленное от всех суш (не говоря уже о поселениях людей) на Земле.
Из этой точки мы могли бы пускать взрыволеты уже лет 30 к ряду каждый год и хрен бы какой "зеленый" дурак заметил бы.
Будь всемирный заговор взрыволетчиков...
Но увы!

[Mercury127]

у меня идея... как породнить коня и трепетную лань...
но сначала вопрос:
имеет ли смысл подсасывать в выхлоп РДТТ внешний газ?
ну там, азотом или водичкой чуть чуть УИ или тягу бесплатно поднять...

[alex_semenov]

у меня идея... как породнить коня и трепетную лань...
но сначала вопрос:
имеет ли смысл подсасывать в выхлоп РДТТ внешний газ?
ну там, азотом или водичкой чуть чуть УИ или тягу бесплатно поднять...

А почему РДТТ?
Это очень специфический двигатель. Для очень специфических задач.
Да, как бустер он прекрасен. Но бустер это вообще говоря ракета с большой тягой и относительно небольшим УИ.
Почему я и пытаюсь тут придумать "паровой" бустер. Замену РДТТ.
Для повышения уи (скорости истечения) вам нужно снизить молярную массу "мю" отбрасываемой массы:



Для этого выхлоп "разбавляют" водородом. Сильно много выиграть нельзя, но кое-что  можно. Те же водородные ракеты имеет соотношение массы водорода к массе кислорода не 1 к 8 (как должно быть для полного выгорания), а 1 к 6 или даже 1 к 5. То есть избыток топливо. Топливо не догорает, но это в среднем повышает удельный импулсь (скорость истечения).
Но возможен и другой размен.
Скорость истечения менять на тягу. И тут возможен (как мне кажется) куда более широкий обмен. В этом и суть парового бустера. Если  мы добавим воду (перегретуд до 200 С) в специальным образом спроектированный метан-кислородный ЖРД-двигатель (как - надо спрашивать у специалистов), то мы можем получить, скажем импульс 1000-2000 м/с но очень большую тягу. Ну просто за счет того что мы снизим температуру в камере сгорания но прогоним через нее очень большой секундный расход рабочей массы. То есть, то что не получилось в начале (надо поднять давление пара в котле паровой ракеты до 220 атм) мы можем в принципе получить "по ходу" хотя для этого надо запастить "котельным топливом" для такого космического "паровоза".
Тяга это же mv за секунду. И покупать ее лучше увеличивая m за секунуд, чем увеличивая v (ибо у вас в итоге растет расход необходимая мощность двигателя).
Где-то так.

[Mercury127]

Это очень специфический двигатель. Для очень специфических задач.

патамушта ему не нужен окислитель или топливо из внешней среды, не нужно заботиться о том, чтоб топливо успело сгореть в гиперзвуковом потоке, не нужна идиотская машинерия по ожижению кислорода из раскаленного гиперзвукового потока жидким водородом через гелий...
РДТТ просто работает и делает свое дело.
идея же моя в том, чтоб прицепить десяток РДТТ к двум вложенным друг в друга летающим лодкам, к меньшей из которых прицеплена собственно нормальная ракета.
получается как бы три ступени, две - крылатые на РДТТ, и третья - обычная ЖРД ракета на гидролоксе.
0) конструкция изначально плавает на воде, стартует горизонтально, как самолет,
1) сначала стартует все махина, опираясь на большие дозуковые крылья первой ступени, движки - РДТТ,
2) при подходе к 1 М на высоте 10 км первая ступень отделяется и садится обратно на воду,
2) вторая ступень оптизимирована под гиперзвук, до 10-15 М, движки - также РДТТ,
3) на высоте 50 км вторая ступень отделяет ЖРД ракету и садится обратно на воду.
вот я и думаю, есть тут смысл поддувать внешним газом, или ну его...

[alex_semenov]

Не туда парни смотрите! Хватит изобретать велосипед!
Надо смотреть шире!
Я тут, эта...
Подумал-подумал (вдали от интернетоВ).
Составил и поигрался с рядом простых формул...
Интересно девки, оказывается, пляшут!
Кое-что сильно удивило!
Но...
У меня  вопрос (что бы закончить с подборов примеров и аргументов).
Подскажите.
КАКУЮ ПЕРЕГРУЗКУ (в смысле 1.5g? 1.25g?) выдерживает ТИПИЧНЫЙ транспортный самолет при полной загрузке?
Например Илюха-работяга (за одно и музыкальная пауза)...



Я нашел на вскидку, что когда из такого сарая делают "рвотную комету" (да, в таком трюме полетать... аж страшно! шею свернуть можно!) то аппарат вполне себе держит 2g. Значит наверняка может и 2.5 и 3g, наверное...
Но это - пустой.
А мне надо загруженный. Скажем по-максимому. 60 тонн груза плюс 87 тонн керосина.... Так под завязку, сколько g он выдержит не сломавшись?
Есть данные, или подходы к оценке? Скажем, минимальный радиус разворота на 180 градусов (или время разворота) при такой загрузке мог бы уже вывести на оценочный расчет.

[Mercury127]

туда, туда я смотрю.
в моем случае вообще никаких поворотов/разворотов не нужно.
аппарат буксируют в нужную точку, ну или он сам налегке прилетает (хоть на экваторе, хоть на северном полюсе), прямо на воде нацеливают на нужное наклонение, и адью...

[Mercury127]

Есть данные, или подходы к оценке?

сопромат же.

[alex_semenov]

Есть данные, или подходы к оценке?

сопромат же.

Я понимаю что не термодинамика. Но мне нужно сразу и быстро. Надежно и просто.
Ибо это всего лишь пример.
Нет подхода? Идеи? Роюсь в сети. Даже уцепиться не могу. Везде под перегрузкой имеется в виду загрузка грузовой палубы.
В общем нет прямых указаний. Был бы разрешенный радиус разворота, можно было бы посчитать из этого максимальную центробежную силу ну и сложить вектора через пифагоровы штаны... Это - самое простое что я придумал.

туда, туда я смотрю.
в моем случае вообще никаких поворотов/разворотов не нужно.
аппарат буксируют в нужную точку, ну или он сам налегке прилетает (хоть на экваторе, хоть на северном полюсе), прямо на воде нацеливают на нужное наклонение, и адью...

Не обижайтесь, но все это - вилами по воде.
Изначально неверный подход. Нужна теория, которая бы более менее обобщала бы все решения космолетов и ЧЕТКО указала какие характеристики-параметры аппарата нас интересуют при достижении тех или иных целей.
Скажем, как вы думаете какой многоразовый космолет лучше? На 100 полетов или 1000?
Ась?

То есть, я вам предлагаю бросить играться с конкретной арифметикой и перейти даже не к алгебре, а к анализу.
Иначе мы можем безконца тыкаться в поисках чудо-решения (которого нет) не видя вообще всего "поля боя".
Повторяя товарища Сталина, без теории нам смерть, смерть смерть!

[Mercury127]

Нужна теория, которая бы более менее обобщала бы все решения космолетов

приходите лет через 500, авось к тому времени гомосапы не только не сдохнут, но и перепробуют "все решения космолетов" на практике, которая и поставит точки на всяких теориях...

[alex_semenov]

Mercury127, как-то вы... не верите в Дурную Силу Чистого Разума! Это упадничество!

Я тупо прикинул, что нагрузка p (доля превышение нагрузки над земной гравитацией =1) при развороте любого самолета будет (с очевидностью):



И время разворота на 180 градусов:



Тогда при скорости на вираже 300 км/с (минимальная у Ил-76 220 км/с) и радиусе разворота 2 км, время разворота 75 секунд, а перегрузка почти не чувствуется. Где-то 1.06. Но при R=1 км, время 38 с и перегрузка 1.23g. При радиусе 500 метров, 19 секунд разворот и перегрузка 1.73
2 км, думаю это слишком много, 500 метров - слишком мало (Ла-5 за такое время делал вираж, хотя это 360 градусов, кажется...). Значит, допускаю что 1 км - самое то (и значит что при проходе вдоль полосы  она будет в 2 км на траверсе). И значит 1.25 - скорей всего правильная оценка перегрузки при развороте хорошо загруженного транспортного самолета.
Есть возражения?
Вот тут наши люди на "сарае" "падают"  в Кабул и по авиагоризонту видно что крен до 45 градусов:

Посадка Ил-76 в г.Кабул (Афганистан, 1989 год)

Интересно, они тут с грузом, или как?

Вы спросите: причем тут самолеты?
А при том, что мы можем сравнивать их обобщенные характеристики (то же Q, но не только) с подобными же характеристиками космолетов и видя разницу понять какие шансы у космолетов (того же гения Маска) приблизиться  к самолетной  "массовости" (многоразовости) и "простоте" эксплуатации.
Я вдруг обнаружил, что по некоторым параметрам космолеты НИКОГДА не приблизятся к самолетам.
Просто от слова "совсем".
По другим их отделяют несколько порядков что как бы тоже своего рода приговор идее "летать в космос как летают самолеты".



То есть я вынашиваю ковартные планы...



...  показать даже теоретическую недостижимость некоторых планов нашего, Илона, не побоимся это сказать, Маска...
Что космолет есть космолет, а самолет - есть самолет. И вместе им никогда не сойтись.
Ни в какой многоразовости...
Кстати, друзья!
Подскажите, если не трудно, "как пройти в библиотеку"... где бы посмотреть ЦЕНЫ на ракетное топливо (жидкие кислород, ортоводород (так это кажется назывется?), метан ну и давайте авиационный керосин за одно, как базу...)

[-Asket-]

1.2. Определение максимального коэффициента подъемной силы (C_yamax) для заданного самолета
В полете весь самолет и его крылья, в частности, испытывает напряженное состояние в результате взаимодействия с воздухом. Это
напряженное состояние в каждой точке характеризуется тензором напряжений, который состоит из напряжений нормальных и касательных, или из напряжений давления и трения. Результатом интегрирования этих напряжений по поверхности летательного аппарата будет полная аэродинамическая сила и моменты, из которых различают изгибающий и крутящий. Вектор полной аэродинамической силы может быть разложен на оси выбранной (в данном случае «скоростной») системы координат. Одной из его составляющих будет подъемная сила Y_a. Ее величина будет зависеть от интенсивности распределенной нагрузки (напряжений), действующей на самолет. Распределение нагрузки по размаху и по хорде крыла зависит от режима полета самолета. От этой нагрузки возникают изгибающий и крутящий моменты. В некоторых случаях максимальным будет изгибающий момент, в других – крутящий, а могут быть и такие случаи, когда и изгибающий момент не максимален, и крутящий тоже, однако совместное их действие вызывает максимальные напряжения в элементах конструкции. Такие предельные режимы полета называются расчетными случаями и представляют они собой крайние точки эксплуатационных ограничений самолета.
Интенсивность распределенной нагрузки должна быть такой, чтобы подъемная сила, действующая на самолет, была равна:
Y_a=f·N_y·m, где: N_y=n_y·g; (10)
где f – коэффициент безопасности (не путать с запасом прочности);
N_y – максимальная эксплуатационная перегрузка, которая записана в регламенте летной эксплуатации (РЛЭ) в разделе ограничения;
m – масса летательного аппарата.
Коэффициент безопасности f показывает во сколько раз разрушающая перегрузка больше максимальной эксплуатационной.
Авиационные конструкции рассчитываются не по допустимым напряжениям, как в общем машиностроении, а по разрушающим.
Диапазон величин коэффициента безопасности для многоразового летательного аппарата лежит в пределах f=1,5…2,5 в зависимости от режима полета. Эта рекомендация следует из требований к авиационным конструкциям, поскольку при эксплуатации самолета должны отсутствовать необратимые пластические деформации материала. То есть при достижении предельных эксплуатационных перегрузок самолет не должен потерять форму безвозвратно. Это связано с пределом текучести материала. А разрушающие напряжения для большинства металлов примерно в 1,5 раза больше предела текучести.
Относительная близость к разрушающим перегрузкам компенсируется высокой точностью определения нагрузок на самолет и
применением различных методов для получения уверенного результата расчета.
Максимальная эксплуатационная перегрузка может реализоваться при полете на углах атаки, близких к критическим (C_yamax) или при максимальном скоростном напоре (θ_max). Это случаи ввода самолета в энергичный вертикальный маневр, действие на самолет вертикального порыва ветра, ввод в пикирование. Для этих случаев можно принять коэффициент безопасности равным 1,5 (f=1,5).
Если при максимальном скоростном напоре отклонить элероны, возникнут изгибающий и крутящий моменты. Они могут быть умеренными по величине или крутящий будет максимальным при нулевом изгибающем, например, «вертикальная бочка». Для этих случаев надо принять коэффициент безопасности равным 2,0 (f=2,0).
Максимальная эксплуатационная перегрузка N_y зависит от типа проектируемого летательного аппарата. Различают несколько групп самолетов, разделенных по величине максимальной эксплуатационной перегрузки:
– неманевренные самолеты – это самолеты с максимальной N_y не более (2,0–2,5)g. Это все пассажирские и транспортные самолеты;
– ограниченно маневренные самолеты с максимальной эксплуатационной перегрузкой N_y, лежащей в интервале от 2,5 до 6 g. Сюда относятся фронтовые бомбардировщики, штурмовики, перехватчики (Су-24, Су-25, МиГ-25, МиГ-31). Расчеты показывают, что, например, для СУ-25 не следует выбирать N_y более 4g.
– маневренные и спортивно-пилотажные самолеты – это те экстремальные самолеты, которые могут выходить на перегрузки до
9 и более g. (Су-29, Су-31, Як-55 и зарубежные аналоги). Расчеты для СУ-29 при пикировании (V=125 м/с) максимальная перегрузка N_y=9.
Исходя из класса самолета, определяется и природа возникновения максимальных эксплуатационных перегрузок. Для неманевренных самолетов выход на максимальные перегрузки связан с полетом в неспокойном воздухе, для остальных – максимальные перегрузки достигаются, вследствие криволинейного полета – маневрирования.
Масса самолета. Можно предположить, что самолет должен без осложнений выходить на максимальную перегрузку при максимальной взлетной массе. На значительном числе самолетов такое условие выполняется. Правда, чтобы не «перетяжелять» конструкцию, вводятся некоторые ограничения на максимальные массы и максимальные перегрузки.
Пример выбора C_yamax для заданного самолета
Самолет В-52 – бомбардировщик. Масса – 1/10 веса. Вес самолета задан – 1,2·10⁶ H.
Высота полета – 9·10³ м, плотность воздуха на этой высоте – ρ=0,467 кг/м². Площадь крыла самолета – S=371,6 м².
Для ограниченно маневренных самолетов рекомендованный коэффициент безопасности f=1,5, а эксплуатационная перегрузка N_y=2,5 g.
Тогда по формуле (10): Y_a=1,5·2,5·9,8·1,2·10⁵=44·10⁵ H.
C_yamax= Y_a·(0,5·ρ·V_k²·S) _yamax=1,05
Таким образом, полет на высоте 9 км будет проходить при C_yamax=1,05, а полет на высоте 7,0 км при тех же характеристиках за счет увеличения плотности воздуха будет проходить при C_yamax=0,83. Эксплуатационная перегрузка может быть увеличена до (3–4)g.
https://xn--5-ctbskp.xn--p1ai/upload/uf/b23/Zegzhda.pdf

Из руководства по Летной Эксплуатации самолета Ил-76Т/ТД

Допустимый диапазон маневренных перегрузок в полете

Вес         Механизация убрана      Механизация выпущена
170 т                –0,3...+2,0            +0,2...+1,7
170 т и более   –0,3...+1,8            +0,2...+1,5

Максимально допустимые перегрузки при полетах в неспокойной атмосфере

Вес самолета         100     120     140     160     180
n_у макс доп           2,9       2,6      2,4      2,2      2,1
https://www.avsim.su/f/dokumentaciya-obshego-znacheniya-16/rle-dlya-il-76ttd-3739.html