Wieso senkrecht ins All?

[volumic]

auf jedenfall schneller als Mach 5

An eine Durchsnittliche Geschwidnigkeit von Mach 5 glaube ich nicht.

Wie hoch ist die Beschleunigung des Shuttles? 3 G oder so? Wie rechnet man jetzt die Geschwindigkeit nach 20km aus?

Es kommt ja noch dazu, dass in der Höhe mit der höchsten Luftdichte, die Geschwindigkeit am geringsten ist. Die Geschwindigkeit nimmt zu, aber die Luftdichte nimmt ab.

 

[Schorsch]

Die Fluchtgeschwindigkeit von 7,92km/s braucht man auf jedenfall um in eine Kreisbahn zu kommen.

Wirklich? Die Fluchtgeschwindigkeit ist das Wegintegral der Erdanziehungskraft von Erdboden bis unendlich. Dies ergibt eine multipliziert mit der Masse eine Energie, und somit kann ich eine Geschwindigkeit angeben, welche an der Erdoberfläche ausreichen würde, um das Gravitationsfeld zu verlassen.
Für einen Orbit gilt die Gleichung:
Kreisbeschleuingiung=Erdbeschleunigung

v²/r = g

für r=6.37E6m (Erdradius) + 150E3m (Höhe des Orbits) und g=9.33m/s²

ergibt sich:
v=7800m/s oder 28080km/h. Das hat aber mit der Fluchtgeschwindigkeit nichts zu tun, oder?

 

[radist]

Natürlich können Raketen waagerecht gestartet werden, siehe Pegasus, hab ich weiter oben schonmal geschrieben und verlinkt ;)

Und ich denke waagerecht heißt in diesem Fall nur soviel wie "nicht senkrecht" :D

o.k. aber "waagerecht" reicht dann von 0 bis "fast" 90°

Aber mal im Ernst, mit senkrecht und waagerecht benutzen wir recht erdgebundene Termini für so ein kosmisches :engel: Thema. Das muss zu Missverständnissen führen!

Ich finde es auf jeden Fall toll, zu welch interessanten Problemdiskussionen man nach einer so einfachen Fragestellung wie "Warum immer senkrecht ins All?" kommt.

radist

 

[Schorsch]

An eine Durchsnittliche Geschwidnigkeit von Mach 5 glaube ich nicht.

Wie hoch ist die Beschleunigung des Shuttles? 3 G oder so? Wie rechnet man jetzt die Geschwindigkeit nach 20km aus?

Es kommt ja noch dazu, dass in der Höhe mit der höchsten Luftdichte, die Geschwindigkeit am geringsten ist. Die Geschwindigkeit nimmt zu, aber die Luftdichte nimmt ab.

Das ist ja besser als ein Physik-Grundkurs hier!

20km = 3g/2 * t² -> t=36.5 Sekunden
v= 3g*t = 1095 m/s

Also etwa Mach 3 bis 4.

Ob es stimmt? :?!

 

[Gargelblaster]

Und dieser Sänger,
- gibt es den: nein
- gibt es überhaupt ein Flugzeug, das Mach 5 fliegt und nicht in eine Garage passt: nein
- gibt es Erfahrungen im Hyperschallbereich: nur sehr bedingt
- wäre es Deiner Ansicht nach günstig, ein 80m-Mach5 Flugzeug zu bauen? Wie hoch wären die Kosten? 15E9$?
- thermische Probleme wirst Du bei Mach5 reichlich haben.

Sr-71

-gibt es die gerade im flugfähigen zustand: nein
- gibt es grade einflugzeug das hoch un schnell fliegt und dann ncoh ne große nutzlast hat: nein
- gab es vor 100 jahren überschallerfahrungen: nein, bzw. nur an gewehrkugeln
- kosten: es geht hier ums prinzip, und erstmals net um die kosten Zur not tuts auch ne an-225 die ein raumschiff hochschleppt

Ohne den Vergrößerungsfaktor oder wie auch immer zu rechnen ist ja reichlich aussagelos
denn der ist doch das Hauptproblem bei den jetztigen Nutzlastanteilen.

EDIT: Und wenn der Waagerecht Start soviel Nachteil hat warum forschen dann viele Instiitutionen daran ?

EADS hat auch net zuviel Geld sondern will dern Hopper ja vermarkten

 

[radist]

Das ist ja besser als ein Physik-Grundkurs hier!

20km = 3g/2 * t² -> t=36.5 Sekunden
v= 3g*t = 1095 m/s

Also etwa Mach 3 bis 4.

Ob es stimmt? :?!

v=SQR(2*a*s) mit a=3*g und s=20km
Mit meinem CASIO sind es 1085m/s, liegt wohl innerhalb der "Unschärferelation".

radist

radist

 

[VJ101]

@Schorsch:OK ich versteh jetzt das Problem

Die Fluchtgeschwindigkeit ist diejenige die es einem ermöglicht aus dem Anziehungsbereich der Erde dauerhaft zu entkommen, zB um zum Mond zu fliegen oder zum Mars. Die beträgt 11,2km/s.

Um in einen Orbit zu gelangen reichen die 7,8km/s, auch Kreisbahngeschwindigkeit genannt. (hab mich mit den 7,92 versehen)
Ist also mal wieder eine Begriffsverwirrung...(meine raumfahrtprüfung ist schon so lange her :red: )

(Gibt noch 2 weitere Geschwindigkeiten: um aus dem Sonnensystem zu entkommen: 42,1km/s und um aus der Miclhstrasse zu entkommen 129km/s)

Man nennt diese Geschwindigkeiten auch 1., 2., 3., und 4. kosmische Geschwindigkeit. Dies find ich eigentlich besser, da kommts zu weniger verwechslungen.


Edit: ich hab auch 1085 m/s raus, 3 Ergebnisse von 3 leuten unabhängig berechnet, das muß stimmen

 

[volumic]

So, jedenfalls plediere ich dafür, dass die Rakettentriebwerke über den Luftwiederstand bis in 20 km Höche nur lachen. ;)

 

[Schorsch]

Sr-71

-gibt es die gerade im flugfähigen zustand: nein
- gibt es grade einflugzeug das hoch un schnell fliegt und dann ncoh ne große nutzlast hat: nein

Ohne den Vergrößerungsfaktor oder wie auch immer zu rechnen ist ja reichlich aussagelos, denn der ist doch das Hauptproblem bei den jetztigen Nutzlastanteilen.

Ich habe mich an der SR-71 orientiert, weil das als möglich bezeichnet werden kann, ein Flugzeug derartiger Leistung zu bauen .
Ja, lieber GB, wenn ich jetzt noch den Vergrößerungsfaktor einrechnen könnte, dann könnte ich auch gleich bei der ESA anfangen. Ich weiß gar nicht, was Du hast. Ich habe doch niemals behauptet, dass meine Rechnung alles umstößt. Das war nur ein kleines Beispiel um das physikalische Verständnis etwas zu erweitern. Wenn Du das dann aussagelos nennst, bitte.

 

[Gargelblaster]

@volumic

vielen dank für den hilfreichen beitrag :(
Die luftreibung ist nicht zu verachten, immerhin mach 3 bis 4

@schorsch

ich meine ja nur das Du nur di eenergie betrachtest, die ist von mir aus ungfähr gleich pro Kg das ich dach oben wuchte.
Aber das Problem mit wieviel kg ich starte und mit wieviel ich ankomme.

Und das ist der große vorteil von waagrecht startenden und auftriebsunerstützten Raketen

MfG

GB

 

[Schorsch]

Aber das Problem mit wieviel kg ich starte und mit wieviel ich ankomme.
Und das ist der große Vorteil von waagrecht startenden und auftriebsunerstützten Raketen.

Ja, das kann stimmen. Der Rest ist wohl ne Kostenfrage.

 

[volumic]

@volumic
immerhin mach 3 bis 4

Nein, mach 1,5 - 2. Eben durchschnittlich. Das schaft auch eine Concorde, und die fliegt stundenlang. Vergleich mal die Schubkraft von der Concorde und der des Shuttles!


Ich habe jetzt eine Lösung für die Missverständnisse gefunden!

Folgendes: Es geht nicht direkt um einen Waagerechten Start, sondern darum so lange wie möglich mit Triebwerken zu fliegen welche die Luftmasse als Antriebsmittel ausnutzen. Es is nun mal so, dass solche Triebwerke normalerweise nicht genug Schub für einen senkrechten Start bieten, deswegen bedient man sich der Tragflächen als Stütze! Deswegen auch der "Waagerechte" Start. Waagerecht ist eigentlich nur ein Nebeneffekt!

 

[Schorsch]

Nein, mach 1,5 - 2. Eben durchschnittlich. Das schaft auch eine Concorde, und die fliegt stundenlang. Vergleich mal die Schubkraft von der Concorde und der des Shuttles!


Ich habe jetzt eine Lösung für die Missverständnisse gefunden!

Folgendes: Es geht nicht direkt um einen Waagerechten Start, sondern darum so lange wie möglich mit Triebwerken zu fliegen welche die Luftmasse als Antriebsmittel ausnutzen. Es is nun mal so, dass solche Triebwerke normalerweise nicht genug Schub für einen senkrechten Start bieten, deswegen bedient man sich der Tragflächen als Stütze! Deswegen auch der "Waagerechte" Start. Waagerecht ist eigentlich nur ein Nebeneffekt!

In der Tat ein großes Problem. Dafür kann ich noch kurz mit chemischen Kenntnisse prahlen ( :D ): Wasserstoff wiegt ja etwa 1/8 vom Sauerstoff.
Ich schleppe also etwas mit mir rum, dass eigentlich bis 30km ausreichend vorhanden ist.

Und immer Zukowsky's Raketengleichung bedenken: Die höchste Beschleunigung sollte eigentlich kurz vor Brennschluss der Booster vorliegen, dass sind glaub ich bis zu 5 oder 6g.

 

[radist]

Und immer Zukowsky's Raketengleichung bedenken: Die höchste Beschleunigung sollte eigentlich kurz vor Brennschluss der Booster vorliegen, dass sind glaub ich bis zu 5 oder 6g.

Der mit der Raketengleichung war Ziolkowsky, Shukowsky war der russiche "Erfinder" ;) des Auftriebs.

Ich hätte gedacht, der Schub ist vom Abheben bis zum Brennschluß relativ konstant und damit auch die Beschleunigung. Hast Du genauere Angaben, wie sich der Schub ändert bzw. was die Tribwerke so leisten?

radist

 

[Schorsch]

Der mit der Raketengleichung war Ziolkowsky, Shukowsky war der russiche "Erfinder" ;) des Auftriebs.

Ich hätte gedacht, der Schub ist vom Abheben bis zum Brennschluß relativ konstant und damit auch die Beschleunigung. Hast Du genauere Angaben, wie sich der Schub ändert bzw. was die Tribwerke so leisten?

radist

Tja, da will man angeben und es geht in die Hose!

Aber der Schub ist soweit ich weiß konstant, aber die Masse ändert sich ja ganz rapide, daher steigt die Beschleunigung.

 

[radist]

aber die Masse ändert sich ja ganz rapide, daher steigt die Beschleunigung.

Ja klar, mit der Masse hast Du recht.

Für das RD-170 von Energija/Buran habe ich einen Schub von 7.000kN gefunden, kann das stimmen? Was leisten Booster und Triebwerke vom Shuttle?

radist

 

[Jarlaxle]

Na ja, das es technisch machbar ist habe ich nicht gesagt. Speziell in einem tiefen Orbit würde ich halte sofort beginnen zu fallen. Wenn ein Raumschiff ausreichend Zeit hätte, wäre es allerdings möglich (oder Trägheitsdämpfer :D ). Oder wenn ich eine Antriebsquelle habe, die mein Raumschiff beim Wiedereintritt verzögert, quasi Gegenschub liefert.
Wenn ich 5g für eine Minute für mein Shuttle und seine Besatzung für zulässig halte, könnte ich 60% der kinetischen Energie abbauen.

Der Trägheitsdämpfer (der war gut)...
60% Energieabbau halte ich trotzdem für sehr zweifelhaft, da es doch nur 3 km/s sind, und Geschwindigkeiten von 5 km/s gibt es nicht mal auf der Erdoberfläche (im Falle, dass die Zentrifugalkraft gleich der Schwerkraft ist)...

bei den ersten Rechnungen dürftest Du dich verrechnet haben
2% Treibstoffersparniss ist viel zu wenig, mein Gefühl sagt das es mindestens 50% sein muss.

Z.B: startet/startete die NASA X-15, Pegasusraketen, ...
von Trägerflugzeugen.
Warum?

Um Sprit zu sparen, und wegen 2% so viel Aufwand zu betreiben wäre ja aberwitzig

Pegasus ist zum Fenster rausgeschmiessenes Geld, das Projekt wird sich nie rentieren... 3-Stufige Rakete für 450 kg Nutzlast und dann noch vom Flugzeug gestartet Man könnte die russische "Start" nehmen (NL 600 kg) --> viel billiger, falls es genügend Nutzlasten in der Größe gäbe... Raketen in der Größe fliegen nicht allzu oft...

Und das geht so:
kinetische Energie vom Launchpad: 1/2*Masse*(V_Orbit)²
vom Trägerflugzeug: 1/2*Masse*((V_Orbit)²-(V_TFlz)²)

Rechnet doch mal mit deltaV und ihr werdet sehen, dass der Gewinn eines Unterschallflugzeug bei ca. 0,3 km/s liegt (bei Gesamtbedarf für LEO von ca. 9 km/s) --> nicht sinnvoll....
Hyperschall kann man vergessen, wirds noch lange nicht geben...

Die Booster sollten ja theoretisch wiederverwendbar sein, aber es wurde noch nie einer 2mal benutzt.

Denk ich genauso, die Dinger sind nicht ganz unproblematisch (nur eine Vermutung)...

Tatsache ist, das eine Rakete oder was auch immer erst noch eine relativ starke Kursänderung vornehmen muß um nach oben zu kommen. Bei der Pegasus sieht das immer sehr merkwürdig aus.

Was sich natürlich auf die Strukturmasse niederschlägt, da Raketen normalerweise für keine Querkräfte ausgelegt sind (das ist auch die Antwort auf die Frage, warum sie senkrecht starten)...

wäre es Deiner Ansicht nach günstig, ein 80m-Mach5 Flugzeug zu bauen? Wie hoch wären die Kosten? 15E9$?

sehr optimistische Schätzung :D

20km = 3g/2 * t² -> t=36.5 Sekunden
v= 3g*t = 1095 m/s

Ganz ganz falsch. Man hat einen konstanten Schub zunächst --> Beschleunigung ändert sich ständig im Flug, da sehr viel Masse abgeworfen wird...

Und wenn der Waagerecht Start soviel Nachteil hat warum forschen dann viele Instiitutionen daran?

Weil diejenigen, die Geld haben und investieren keine Ahnung von Raumfahrt haben und die Projektverantworlichen das gaz genau wissen und somit sehr gut verdienen können...

So, jedenfalls plediere ich dafür, dass die Rakettentriebwerke über den Luftwiederstand bis in 20 km Höche nur lachen.

Der Luftwiderstand ist für den senkrechten Start beinahe unbedeutend in jeder Höhe, der Gesamtverlust beträgt im Schnitt 150 m/s, beim flugzeugbasierten System siehts ganz anders aus...

Für das RD-170 von Energija/Buran habe ich einen Schub von 7.000kN gefunden, kann das stimmen? Was leisten Booster und Triebwerke vom Shuttle?

RD-170 hat etwas höheren Schub, Booster haben Schub von jeweils ca. 12000 kN...

 

[Gargelblaster]

Zitat:
Zitat von Gargelblaster
Und wenn der Waagerecht Start soviel Nachteil hat warum forschen dann viele Instiitutionen daran?


Weil diejenigen, die Geld haben und investieren keine Ahnung von Raumfahrt haben und die Projektverantworlichen das gaz genau wissen und somit sehr gut verdienen können...

[IRONIEMODE]
So wird es sein.
Besonders bei Betreiben wie der EADS wird immer geschaut das möglichst viel Geld verplempert wird und nur wahnwitzige Dinge erforscht werden.
Da dieses System ja eh nicht klappen kann wird ja schon so lange daran geforscht
[/IRONIEMODE]

Also ich weis ja nicht!

Z.B. hat unsere Uni vor ein paar Jahren an einem SFB (Sonderfoschungsberich) gearbeitet das sich genau damit Beschäftigt.

Unser Strömungslehre Professor war auch von der Idee (waagerechter Auftriebsbasierter Start) überzeugt. Und ich denke nicht das solch hochkarätige Leute sich nur dafür interessieren um Geld zu kassieren.

MFG

GB

 

[Jarlaxle]

Was macht denn EADS genau? Welche Projekte sind jemals über Konzeptphase hinausgekommen?
Papier ist geduldig, es hält alles aus...
Aus Kostengründen ist die normale 2- bis 3-stufige Verlustrakete optimal...

 

[Gargelblaster]

aktuell an der Phönix

Aus Kostengründen ist die normale 2- bis 3-stufige Verlustrakete optimal...

heutzutage vielleicht, aber muss das auch bei ausgereifter waagerecht Start Technik in Zukunft so sein?

Wegwerfraketen sind echt verschenktes Geld