Den flyvende sannheten

Jeg har lenge vært en “lurker” her på forumet, da det hender jeg trenger en god latter en gang i blandt. Jeg har dog unlatt og kommentere noe, da jeg som prinsipp ikke uttaler meg om ting jeg ikke har greie på.

Men nå klarte jeg ikke la være.

Før jeg begir meg ut på å svare skal jeg avgrense meg litt. Jeg kommer ikke til kommentere de mest høytsvevende spekulasjonene her ang. TR-3B, Darkstar ol. Hvorfor ikke? Se første paragraf i posten min…

Men det jeg vil ta for meg er F-22 og B-2 mytene som blir fremstilt her.

Først må vi definere noen begrep:

Lydens hastighet = Mach 1.0 per definisjon. Den er dog IKKE variabel med “trykk, høyde over havet, fuktighet osv” som Seitasis hevdet her. Lydens hastighet i luft er KUN avhengig av en ting: temperatur. Formelen er kvadratrot(ro*R*T) Der ro og R er konstante for luft. Men siden atmosfæren vår som regel har synkende temperatur med høyde (så sant det ikke eksisterer en inversjon) opp til tropospausen, så er det en vanlig missforståelse at lydhastigheten varierer med høyde og trykk…

Transsonic = Definisjonene på transsonic varierer, men den mest brukte er en hastighet mellom Critical Mach number og Mach 1.2.

Critical Mach number: Dette er mach nummeret der den første delen av flyet bryter lydmuren. Dette kan kanskje virke litt rart, men det er faktisk ikke slik at når et fly flyr i f.eks 500 knop, så er luftstrømmen over alle delene av overflaten lik 500 knop. Store variasjoner i hastighet forekommer. F.eks. finnes det stagnasjonspunkter der lufthastigheten er lik 0 i et gitt øyeblikk eller for en stabil situasjon. (F.eks ved vingens leading edge, jfr “Kutta condition”)
Det finnes også steder der lufthastigheten over flyets overflate er høyere en hastigheten selve flyet beveger seg i. Dette kommer av trykkforandringer som oppstår når luft former seg rundt flykroppen. Et enkelt eksempel er en flyvinge, der oversiden av vingen har en luftstrøm som beveger seg fortere en flyet. Dette skjer som følge av loven om massekonservering.
Critical mach number er derfor den hastigheten flyet beveger seg i (f.eks Mach 0.83) når den del av luftstrømmen over flyets overflate bryter lydmuren.

AOA = Angle of attack. Dette er vinkelen mellom Flyvingens korde, og flyets flightpath.

Korde = Tenkt rett linje mellom vingens fremste punkt og vingens bakerste punkt.

Flightpath = Flyets faktiske vektor i rommet. Altså den retningen flyet beveger seg i.

Thrust vectoring = Styrbare nozzler (“eksosrør”) som gjør at man kan bevege hvilken retning kraften fra motorene skal påvirke flyet.

Center of Gravity = Et tenkt punkt i flyets kropp der flyet er i “balanse” Hvis man plasserte flyet på en påle som var festet akuratt i dette punktet så ville det balansere på toppen av pålen.

Center of lift = Et tenkt punkt langs flykroppen der alt løft er “konsentrert”. I virkeligheten genereres løft på mange forkjellige steder på en flykropp, men hvis man samler alle disse løftekreftene og tar hansyn til momentarmene til disse kreftene, så kommer man frem til Center of Lift.

Fly-by-wire = flight controls blir styrt av datamaskin istedet for av kabler og trinser som på “vanlige” fly.

Ok, tror det er nok definisjoner og forklaring for nå. Over til mytene:

1. Påstand: F-22 har en antigravitasjons device som gjør at det kan “stå stille i lufta”.

Forklaring: F-22 er et 5. gen jagerfly med meget kraftige motorer og avanserte flight control systemer. Flyet har thrust vecroting, og er i stand til å utføre meget høye AOA manøvere. Hvor mange grader AOA det kan ha vet jeg ikke, men tviler ikke på at det er over 60 grader. (Hvis jeg husker rett hadde F-18 ca 60 grader max AOA, så vil anta at F22 har mulighet for mer)
Flyet er designet som et ustabilt fly. Det vil si at hadde ikke datamaskiner i flyet kontinuerlig gjort ørsmå korreksjoner ville det fly seg ut av kontroll på et sekund eller to. (F-16 er også designet på samme vis, men har ikke like store AOA kapasiteter, og har ikke thrust vectoring) Dette gjøres ved at Center of gravity er plassert bak eller like langt frem som Center of lift. Dette gjør at man får et meget manøvrerbart fly. (Det ideelle hadde vært et fly som alltid hadde center of lift på samme sted som center of gravity, men dette er ikke praktisk mulig da både center of lift forandrer seg (som funksjon av flyhastigheten) og center og gravity forandrer seg (brennstoff som blir brukt opp, våpenlast som slippes)
“Normale” fly har en stabil design (CG forran CL) som gjør at det kan flys av vanlige flight controls, og ikke trenger Fly-by-wire.

Dette er grunnen til at det ser ut som F-22 står stille i lufte. I videoen ser det ut som flyet har meget høy AOA (+60 grader). Hastigheten gjennom luften er nok under 100 knop her vil jeg tro. Flyet er filmet nesten rett underifra, men “faller” faktisk mot fotografen.
Men pga høy AOA (som lar seg gjøre med ustabilt design og thrust vectoring) peker flyets nese nesten på horisonten. Derfor ser det ut som flyet “svever”.

2. Påstand: Denne antigravitasjons devicen skaper en triangelformet “tåke” rundt F-22.

Forklaring: Denne tåken kalles en Prandtl-Glauert Singularity på fagspråket. Disse karene kalkulerte mange år før noe fly brøt lydmuren at trykkforandringen når et objekt skulle igjennom lydmuren ville være uenderlig stor. Dette førte også til at mange på den tiden trodde at det var umulig å fly fortere en lyden. I realiteten skjer ikke denne singulariteten, da den er byggd på en liniær tilnærming til komprimerbar, uviskøs “flow”.

I virkeligheten har man ikke “uendelig trykkøkning” over en sjokkbølge (da ville antagelsen om at det ikke var mulig å bevege seg fortere enn lyden vært sann…), MEN det er en STOR trykkforandring over en sjokkbølge. Den bygger seg kraftig opp før sjokkbølgen, og rett etter sjokkbølgen så faller trykket drastisk.

Fra Gay-Lussacs gasslov så vet vi at når trykket forandrer seg, så må temperaturen forandre seg også. Mao. Hvis trykket faller, så må temperaturen falle også.
Derfor over et sjokk så vil trykket falle drastisk, og derfor også temperaturen.

Når temperaturen faller vil ikke luften klare og holde på fuktigheten lengere, og det vil dannes “tåke”

Hvofor det skjer må jeg ta i neste innlegg, de jeg ikke har tid til å skrive mere nå. Vil også ta for meg B-2 da.