Ab wann macht eine Geschwindigkeit deutlich über Mach 2 wieder Sinn

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Ta152

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Ich hatte es ja schon mal ein einem anderen Thead angesprochen. Im zweiten Weltkrieg war grob gesagt immer das schnellerer Jagdflugzeug das überlegen, den dieses kann entscheiden ob es den Kampf annehmen will. NAch dem zweiten Weltkrieg ist es erst so weiter gegangen. Die Geschwindigkeit von Jagdflugzeugen (aber ich Bombern und Jagdbombern) ist extrem gestiegen. Ab den 70er ging es dann aber im durchschnitt eher wieder runter. Bei so rund Mach 2 hatte man eine Grenze erreicht bei der der Aufwand sie zu überschreiten größer ist als der Nutzen. Hauptproblem wohl die Triebwerke (bzw. der Lufteinlass). Was ich mich frage, wie viel schneller müste ein Jäger sein um gegen einen "Typischen Mach 2 Jäger" einen brauchbaren Vorteil zu haben? Ab wann steigert sich die Chance eines Jagdbombers oder Bombers durch seine Geschwindigkeit durch einen Jagdschirm durchzubrechen wieder deutlich?
 

Philipus II

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Von der real nutzbaren Geschwindigkeit mit 6 Lenkflugkörpern dürfte die F-22 abgesehen von den sehr spezialisierten schweren Jägern MiG-25 und MiG-31 alle anderen Jagdflugzeuge übertreffen. Die hohen Geschwindigkeiten, die mit Nachbrenner-Schub erzielt werden, sind praktsich wenig hilfreich, weil der Spritverbrauch zur Rückkehr zur Basis zwingt. Mach 1,8 "Supercruise" und mit Bewaffnung ist in der Praxis deutlich relevanter als Mach 2,5 und mehr, aber eben nur mit Nachbrenner und ohne Waffen. Ein Gegner ohne Waffen und mit wenig Sprit ist auch im theoretisch schnellsten Flugzeug ein perfektes Ziel.
 

alois

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Geschwindigkeit bringt eigentlich nicht mehr all zu viel. Hohe Geschwindigkeit kann man nur in großer Höhe bekommen. Aber dort ist man ein ideales Ziel für Fla-Raketen. Selbst im Luft-Luft-Kampf hat man mit großer Geschwindigkeit kaum noch Beweglichkeit. Auch für Luft-Luft-Lenkwaffen ein leichtes Spiel in dieser Höhe.

Vielleicht mit Mach 5 in 80 Km Höhe? Da gibt es derzeit keine Fla-LW die das können und keine AAM, die in solchen Geschwindigkeitsbereichen reagieren könnte. :whistling:
 
Schorsch

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Mal ganz theoretisch betrachtet, was will ein Jagdflugzeug erreichen:
  1. ein gegnerisches Flugzeug einholen/abfangen
  2. einer Gefechtssituation entkommen
  3. einer eigenen Lenkwaffe einen Energievorteil verschaffen
  4. in einen Manöverluftkampf mit einem möglichst hohen Energieniveau eintreten
In WK2 war wohl (4) oft entscheidend. (1) und (2) hatten auch ihre Relevanz, angesichts der geringen Reichweite der MGs konnte man einem Gegner schlicht davon fliegen, wenn der nicht schneller war.

Nach WK2 und speziell in den 1950ern war ja die klassische Zeit des Abfangjägers. Hier ist vor allem (1) gefragt, mit Lenkwaffen kommt (3) hinzu. Es war ausgemachte Sache, dass spätestens ab Mitte der 60er alle Bomber "supersonic" sein werden, so mussten es ja auch die Jäger sein.
(4) hingegen ist sicherlich auch relevant, hier bringt mir aber >M1.5 in der Regel nichts, weil ich bedingt durch katastrophale Gleitzahl und beschränkte Manövrierfähigkeit meine ganze schöne Energie schnell weghuste in einer großen langen Kurve.


Für ein Angriffsflugzeug (ob nun als Bomber oder Jagdbomber tituliert) ergibt sich die Chance, den Verteidigern zu entkommen und für Luftabwehr ein sehr schweres Ziel darzustellen. Brause ich mit Mach1.8 statt M0.9 über die Landschaft, sinkt die effektive Reichweite der Luftabwehr, fliege ich noch schneller, sinkt sie immer weiter.

Man sieht an dem Diagramm in dem Link, dass ich schon ganz schön schnell fliegen muss, um selbst einer jetzt nicht gerade hoch-energetischen Rakete wie der SA-2 zu entkommen.
Das war das Prinzip von B-58 und B-70, und A-12/SR-71. Das klappt auch, so lange, bis sich der Gegner darauf einstellt. Man kann einer SAM immer noch einen Feststoff-Booster verpassen, damit sie am Ende auch das Space Shuttle abfangen kann (was physikalisch möglich wäre). Das führte dazu, dass etwa die Russen das Reich mit diesen niedlichen Dingern voll stellten:

Wiegt mehr als eine F-104. Damit schießen die Syrer derzeit fleißig um sich, nachdem ihnen die Russen freundlicherweise die Dinger repariert haben. Getroffen haben sie bisher allerhand: die Insel Zypern, den Süden Israels, und einen russischen Aufklärer. Nur noch kein israelisches Flugzeug.
 

arneh

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Ich hatte es ja schon mal ein einem anderen Thead angesprochen. Im zweiten Weltkrieg war grob gesagt immer das schnellerer Jagdflugzeug das überlegen, den dieses kann entscheiden ob es den Kampf annehmen will. NAch dem zweiten Weltkrieg ist es erst so weiter gegangen. Die Geschwindigkeit von Jagdflugzeugen (aber ich Bombern und Jagdbombern) ist extrem gestiegen. Ab den 70er ging es dann aber im durchschnitt eher wieder runter. Bei so rund Mach 2 hatte man eine Grenze erreicht bei der der Aufwand sie zu überschreiten größer ist als der Nutzen.
Ich würde behaupten, dass das Aufkommen mehr oder weniger zuverlässiger Lenkwaffen die Hauptursache ist. Wenn man nur mit Bordkanonen kämpft, kann man mit Geschwindigkeitsüberschuss (da können 5% mehr einen großen Unterschied ausmachen) Hit- and Run Taktiken fliegen und der langsamere Gegner kann sich praktisch nicht dagegen wehren. Effektive Kampfentfernung im WK2 lag so bei <1km, wenn gekurbelt wurde oft nur 200 -300m. Bin ich jetzt 10 oder 20m/s schneller, bin ich nach wenigen Sekunden in Sicherheit. Mit Lenkwaffen verliert ein Geschwindigkeitsüberschuss selbst von 10% dagegen praktisch jeden Wert. Dann trifft einen auf der Flucht die Rakete ins Heck halt 1s später. Hinzukommt, das in dem Geschwindigkeitsbereich >>Mach 1 die Wenderaten massiv abnehmen. Man ist g limitiert (z.T. noch mit der Geschwindigkeit abnehmend). Will sagen mit jedem km/h was man schneller wird, opfert man Wenderate. Einziger Vorteil ist, dass man seiner Lenkwaffe etwas mehr Energie und damit Reichweite mit gibt. Für Positionierung im Raum ist Geschwindigkeit natürlich auch gut, das muss man aber ohne Brenner machen können, sonst geht man schon mit Bingo Fuel ins Duell. Das iss' dann ganz blöd.
 
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Also aus Sicht eines Air Defenders sind hohe Geschwindigkeit und womöglich noch Hohe Flughöhe eines Gegners ein ernst zu nehmendes Problem. Das Fenster für einen erfolgreichen Lenkwaffeneinsatz ist sehr klein, wenn man nicht von vorn herein ideale Bedingungen vorfindet. Man muss versuchen möglichst Head-on zu schliessen, ansonsten ist die Gefahr gross, dass die Lenkwaffe nicht mehr am Ziel ankommt, da die Winkelgeschwindigkeit sehr hoch ist und man schnell Tail Aspekt rauskommt. Wenn man nun überrascht wird, muss schnellstmöglich gehandelt werden. Für sogenannte High-Fast-Targets gibt es spezielle Taktiken. Ohne es genau zu sagen will man, wie gesagt, schnellstmöglich einen hohen Aspect Angle (180° zur Nase des Gegners ist das Sahnetörtchen, da dann durch die Annäherungsgeschwindigkeit des Gegners selber, das Launch Window am grössten ist) und so nah wie möglich auf die Flughöhe des Gegners. Es wird mehr als nur eine Rakete abgefeuert und man muss schauen, dass noch ein eigener Quarterback weiter hinten verteitigt, falls die eigenen Waffen ihr Ziel nicht bekämpfen.
Ich hatte mal als Ausbilder beim TLP eine Mission mit High-Fast-Target für Blue Air geplant. Und der italienische EF Pilot, der es ausführen sollte hat es bestens ausgeführt. Mit 1,5M in 50,000 Fuss. Da bewegte er sich 28km in der Minute vorwärts. Sobald AWACS ihn ausgerufen hat, liessen alle blauen Jäger von Ihren Zielen ab und versuchten Ihn zu bekämpfen. Den konnte jedoch niemand aufhalten. Sowas wird genutzt , um Hochwertziele (AWACS, Rivet Joint etc.) anzugreifen.
Gruss
Michael
 

alois

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Naja, stimmt schon, dass sie am Rand des effektiven Schirmes durchaus Chancen haben. Aber wenn eine Abwehr gestaffelt wird und es immer mehr Fla-Stellungen gibt, dann wird es immer enger. Genau das haben die Russen bei ihren Hochwertzielen ja auch gemacht. Die haben ihr Land mit Dvina und Neva regelrecht zugesch... Und selbst an der Frontlinie hatten die weit mehr Fla-Assets als der Westen. Deswegen ist man ja von hoher Geschwindigkeit in großer Höhe auf Tiefflug übergegangen. Da hat man als Fla-Asset noch weniger Zeit zu reagieren und hat als Pilot größere Chancen.
 
HoHun

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Moin!


Man sieht an dem Diagramm in dem Link, dass ich schon ganz schön schnell fliegen muss, um selbst einer jetzt nicht gerade hoch-energetischen Rakete wie der SA-2 zu entkommen.
Für mich sieht es aus, als ob die Umhüllende durch einen toten Winkel des Radars über der eigenen Stellung künstlich limitiert wird, so daß auch die möglichen Abfanggeometrien der SA-2 stark eingeschränkt sind. Aber ich bin nicht sicher, daß ich das Diagramm da richtig lese ...

Tschüs!

Henning (HoHun)
 

alois

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Dumm war halt nur, dass die Dvina nicht allein war, sondern auch die Vega aufgestellt wurde. Die erste Batterie wurde rund zwei Jahre vor Indienststellung der SR-71 an der Ostsee bei Talin aufgestellt, wo die SR-71 gerne ihre Runden drehten. Somit ergab sich eine Staffelung mit Dvina/Volga und Vega für den höheren Bereich.
 

arneh

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Mit 1,5M in 50,000 Fuss. Da bewegte er sich 28km in der Minute vorwärts. Sobald AWACS ihn ausgerufen hat, liessen alle blauen Jäger von Ihren Zielen ab und versuchten Ihn zu bekämpfen. Den konnte jedoch niemand aufhalten. Sowas wird genutzt , um Hochwertziele (AWACS, Rivet Joint etc.) anzugreifen.
Ich vermute, das hat aber nur deswegen so gut geklappt, weil der EF das mit wenig bis kein Nachbrenner durchgehalten hat. Wer dafür mit vollem Ofen unterwegs ist, wird sich das kaum leisten können. Hohe Geschwindigkeit ohne Brenner ist ganz sicher ein riesiges Asset. Mit einem vergrößerten Brenner Mach 2,5 statt Mach 2,0 halte ich persönlich dagegen für nicht so wirkungsvoll.
 
Schorsch

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Bisher haben wir ja wenig schlagende Argumente für eine M2+ Fähigkeit gefunden. Nun fragt man sich, warum Flugzeuge dies hatten und darauf explizit ausgelegt wurden.

Ein Blick auf die Physik.

Mit erhöhter Flügelpfeilung und generellen Rumpfauslegung (Flächenregel) lässt sich die transonische Widerstandsspitze soweit reduzieren, dass ich mit einem erträglichen Bedarf an Schub in Überschall komme. Die "Zutaten" waren Anfang der 50er vorhanden. Wenn ich mein Flugzeug entsprechend optimiere (siehe Design-Historie F-102) reicht ein Schub/Gewichtsverhältnis von etwa 0.6 bis 0.7. Dabei ist zu beachten, dass ein Turbojet mit zunehmender Geschwindigkeit mehr Schub produziert. Erste Supersonic Fighter wie die F-100 und F-102 hatten eine marginale Fähigkeit, beschränkt auf ein schmales Höhenband und meist nur clean. Schon eine halbe Generation später (F-104, F-105) reichte es für Mach 2. Im Prinzip ist eine erträgliche Überschallfähigkeit (also Supersonic in einem breiten Höhenband, in relevanter Konfiguration) fast automatisch immer mit einer Mach2-Fähigkeit (clean, opt altitude) verknüpft, da ich entsprechenden Schubüberschuss habe.

Mach 2 stellt dabei keine magische Grenze da, ist einfach Zufall. Rein physikalisch ändert sich ab M1.3..1.5 nichts mehr schlagartig. Mit zunehmender Machzahl habe ich einen anderen Mach-Konus ums Flugzeug, und meine laterale Stabilität wird zusehends schlechter. Will ich noch schneller werden, stellt das größte Problem der Antrieb da. Denn aufgrund von Verdichtungsstößen am Triebwerkseinlauf bekommt mein Triebwerk schnell Schnappatmung, und erzeugt zusehends weniger Schub. Also entweder auf hohe Machzahl optimierter Einlauf mit entsprechend schlechterer Performance subsonic oder verstellbarer Einlauf. Ich muss aber noch mehr anpassen: ich benötige mehr Leitwerksfläche (siehe MiG-23, ausfahrbare Heckflosse). Hier degradiere ich mein Flugzeug <M1.5 um >M2.0 zu fliegen. Ab M2.2 für längere Zeit bekomme ich thermische Probleme.

Spannend ist, dass etwa die Franzosen und noch konsequenter die Schweden nie ihre Flugzeuge für mehr als M2.2 auslegten. Die Saab 35 und 37 waren meines Erachtens sogar konsequent nicht auf mehr als M2 ausgelegt. Die Mirage III, F.1 und 2000 haben die M2-Fähigkeit mehr aus Konsequenz der generellen Überschallfähigkeit.

Ich glaube ja, dass dieses ganze M2-Gedöns Zeitgeist war. Da haben sich verdiente Generäle der USAF wohl eingetrichtert, dass schneller immer besser ist. Noch heute beeindruckt ja der Stempel auf der F-15, dass sie M2.5 fliegen kann, obwohl das genau genommen nicht stimmt. Gleiches bei der F-14 (welche lange redlined bei M2 war). Politisch war es wohl nicht zu verklickern, dass der neue Jäger langsamer ist als der alte, und die Erklärung, dass er es eigentlich nicht ist (weil er schneller durch die Mauer beschleunigt, nur halt eben bei M1.8 keinen Excess Thrust mehr hat), ist zu kompliziert.
So sind F-14, F-15, Tornado, Suchoi-27 und MiG-29 irgendwie alle etwas diesem Zeitgeist auf den Leim gegangen.
Komplett in die Büchse ist es bei der MiG-23 gegangen.
 
Herby

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Eine Sache wurde noch nicht angesprochen, ist aber vielleicht ganz interessant.

Für mich als alten Gütersloher waren die Lightning der der 19. und 92.Sqn. immer zum Greifen nah. Die Versionen F.2 und F.2A gelten ja praktisch als erste Generation des Musters. Diese wurden und werden noch heute noch immer als Mach-2-Jäger gehandelt, was ja faktisch nur bedingt stimmt. Das mir vorliegende Flughandbuch der Lightning F.2/A sagt dagegen eindeutig und klar, dass mehr als Mach 1,7 unbedingt zu vermeiden und in keinem Fall zu empfehlen sind. Das liegt u.a. an der mangelnden Längststabilität bei dieser Geschwindigkeit. Es mag natürlich sein, dass im Ernstfall diese Einschränkungen eher nicht gegolten hätten.

Das führt mich zu der Annahme, dass von Seiten des Herstellers und natürlich der einsetzenden Nationen und Luftwaffen gerne etwas gemogelt wurde, was die tatsächlich möglichen Höchst-Geschwindigkeiten eines Typs bzw. einer Version des Typs angeht.
 
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Eine Sache wurde noch nicht angesprochen, ist aber vielleicht ganz interessant.

Für mich als alten Gütersloher waren die Lightning der der 19. und 92.Sqn. immer zum Greifen nah. Die Versionen F.2 und F.2A gelten ja praktisch als erste Generation des Musters. Diese wurden und werden noch heute noch immer als Mach-2-Jäger gehandelt, was ja faktisch nur bedingt stimmt. Das mir vorliegende Flughandbuch der Lightning F.2/A sagt dagegen eindeutig und klar, dass mehr als Mach 1,7 unbedingt zu vermeiden und in keinem Fall zu empfehlen sind. Das liegt u.a. an der mangelnden Längststabilität bei dieser Geschwindigkeit. Es mag natürlich sein, dass im Ernstfall diese Einschränkungen eher nicht gegolten hätten.

Das führt mich zu der Annahme, dass von Seiten des Herstellers und natürlich der einsetzenden Nationen und Luftwaffen gerne etwas gemogelt wurde, was die tatsächlich möglichen Höchst-Geschwindigkeiten eines Typs bzw. einer Version des Typs angeht.
Man möchte halt gerne beim Quartett gewinnen.
9 von 10 Leuten denken, dass das schnellste Flugzeug automatisch das beste ist.
Hier im Forum liegt die Quote bei nur 5 von 10.

Tornado: erreicht Mach2 komplett ohne Nutzlast, also nutzlos. Die meisten "Mach-2" Flugzeuge erreichen Mach2 nur als Stunt ohne Nutzlast, bzw. verbrennen ihren ganzen Sprit auf der Reise zu Mach2. F-15: erreicht M2.5 nur in einem merkwürdigen "Overspeed Regime" des Triebwerks

Bei der F-15 (-220 Triebwerk) braucht etwas über 3min um von M.85 auf M1.6 zu beschleunigen. Nach 5 Minuten wird M2 gekreuzt. Das ist mit 4AIM7 und 4AIM9, also einer realen Konfiguration. Pro Minute rüsselt der Flieger etwa 1500lbs Sprit, bei einer internen Spritmenge von 13500lbs, also leidlich ein Drittel bis ein Viertel um auf M1.6 zu kommen. Mach 2 kostet folglich etwas mehr als die Hälfte des Tanks. Für ein Abfangmanöver, welches man unmittelbar nach Abgabe seines Drop Tanks beginnt, machbar.

Bei einer F-18 (mit 4 AAM) sind nach 3 Minuten M1.5 erreicht und 2000lbs Sprit evaporiert, etwa ein Fünftel des Tanks.

Eine F-4F mit 4 AIM-9 braucht etwas über 3 Minuten bis M1.6 und etwas 4,5 Minuten bis M1.8, bei einer maximalen Geschwindigkeit von M1.95 in der Konfiguration. Dann sind 3500lbs Sprit oxidiert, bei 13500lbs internen Volumen, also vergleichbar mit der F-15, sogar etwas weniger.

Eine F-104G (mit 4x AIM9) ist nach weniger als 3 Minuten bei M1.6 und erreicht M1.9 nach weniger als 5 Minuten, verbrät dabei etwa ein Viertel seines internen Sprits. Also durchaus im Bereich des möglichen. Im Prinzip nicht schlechter als eine F-15, wobei die natürlich mehr Nutzlast schleppt (wobei relativ zum Leergewicht nicht so viel mehr).

Die "Fighter Mafia" aus den 60ern und 70ern, welche maßgeblichen Einfluss auf die F-15 und vor allem auf die F-16 hatten, sahen M1.6 also sinnvolle Obergrenze an. Allerdings mit Bewaffnung. Und wie man sieht, erreichen alle und speziell bei der F-18 erstaunlich gleich schnell wie die schnellere F-15, und mit weniger Sprit. Dass bei der F-18 tatsächlich in der Konfig bei M1.55 Schluss ist, das ist eine andere Sache.

Daten für die F-16 habe ich leider nicht.
 
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Bei der F-15 (-220 Triebwerk) braucht etwas über 3min um von M.85 auf M1.6 zu beschleunigen. Nach 5 Minuten wird M2 gekreuzt. Das ist mit 4AIM7 und 4AIM9, also einer realen Konfiguration. Pro Minute rüsselt der Flieger etwa 1500lbs Sprit, bei einer internen Spritmenge von 13500lbs, also leidlich ein Drittel bis ein Viertel um auf M1.6 zu kommen. Mach 2 kostet folglich etwas mehr als die Hälfte des Tanks.
Gilt das für Flug in konstanter Höhe oder für ein optimiertes Flugprofil?

Tschüs!

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Gilt das für Flug in konstanter Höhe oder für ein optimiertes Flugprofil?
Das ist Beschleunigung in Level Flight, ich habe das aus den Handbüchern die mir vorliegen. Spritverbrauch bei der F-15 musste ich etwas schätzen, weil es nicht direkt im Chart angegeben ist.
Beim Starfighter sieht es etwa so aus:

 
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Mir ist klar warum man von der Mach 2+ Forderung bei Kampfflugzeugen fallen gelassen hat. Es ist einfach viel Aufwand für wenige Zusatznutzen. Aber wenn man ein Flugzeug komplett nur auf Hochgeschwindigkeitsflug auslegt fällt ja ein Teil der Probleme weg. Da denke ich vor allem an den Sprittverbrauch/Reichweite. Ich denke da z.B. an Concord oder XB-70 oder relevanter die geplante F-108. Wenn man Aerodynamik und Triebwerke entsprechend auslegt kommt da schon eine brauchbare Reichweite raus. Mein Gedanke ist das die Reaktionszeiten für die generische Luftwaffe, egal ob Boden oder Luftgebunden deutlich sinkt. nur wie viel schneller muß man sein damit das ganze wirklich regelmäßig funktioniert. Reicht Mach 3? Da wäre man immerhin rund 1000km/h schneller als ein typischer Jäger der versucht das Ziel zu beschützen. Sprich der würde auf keinen Fall mehr hinterher kommen, seine Waffen kann er nur in einem relativ kleinen Anflugvektor verwenden.
 
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Mir ist klar warum man von der Mach 2+ Forderung bei Kampfflugzeugen fallen gelassen hat. Es ist einfach viel Aufwand für wenige Zusatznutzen. Aber wenn man ein Flugzeug komplett nur auf Hochgeschwindigkeitsflug auslegt fällt ja ein Teil der Probleme weg. Da denke ich vor allem an den Sprittverbrauch/Reichweite. Ich denke da z.B. an Concord oder XB-70 oder relevanter die geplante F-108. Wenn man Aerodynamik und Triebwerke entsprechend auslegt kommt da schon eine brauchbare Reichweite raus. Mein Gedanke ist das die Reaktionszeiten für die generische Luftwaffe, egal ob Boden oder Luftgebunden deutlich sinkt. nur wie viel schneller muß man sein damit das ganze wirklich regelmäßig funktioniert. Reicht Mach 3? Da wäre man immerhin rund 1000km/h schneller als ein typischer Jäger der versucht das Ziel zu beschützen. Sprich der würde auf keinen Fall mehr hinterher kommen, seine Waffen kann er nur in einem relativ kleinen Anflugvektor verwenden.
Die Frage ist: was willst Du dann machen mit M3@70000ft im gegnerischen Luftraum.
Klar, kannst ein Foto machen.
Alles andere fällt weg: Bomben werfen ginge nur wenn die ne Megatonne Sprengkraft haben. Und auch nur auf ein vorher exakt aufgeklärtes Ziel. Also ein "Raketenjob". Andere Flugzeuge abschießen: müsste erst mal eins da sein.

Richtig ist, man kann auch Supersonic erträgliche Reichweiten erzielen. Dann hat man allerdings ein stark eingeschränktes Flugverhalten überall anders: SR-71 hatte subsonic weniger spezifische Reichweite als supersonic, bei Concorde und B-58 weiß ich es nicht, aber da müssten die etwa ähnlich gewesen sein. Start- und Landeleistungen sind meist unterirdisch, und bei den genannten Flugzeugen hat man lieber nach dem Start aufgetankt. Abgesehen davon, dass alle Flieger derartig kompliziert waren, die ein Betrieb von allen anderen als der Heimatbasis sich eigentlich verbot.
 
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