Voy con los helicarriers aquí.
ESTO NO ES SOLO de la película The Avengers, también está en los cómics. Aquí una imagen del helicarrier de SHIELD.
¿Podría algo como esto realmente volar? Déjame ver si puedo usar mi aproximación desde un helicóptero para estimar la cantidad de energía necesaria para volar esta cosa. Primero, algunas suposiciones.
- Usaré el helicarrier que se muestra arriba de la reciente película de The Avengers . Hay otras variaciones de esta cosa en los cómics.
- No hay efectos aerodinámicos especiales para ayudar al helicóptero a flotar, como los efectos de tierra.
- El helicarrier en la película es del tamaño y la masa de un portaaviones real.
- El helicarrier permanece en el aire solo desde los rotores. No flota como un encendedor que el avión. Creo que esta suposición se corresponde con la película, ya que la muestran sentada en el agua flotando como un portaaviones normal.
Solo como recordatorio, para una nave flotante calculé que la fuerza de empujar el aire hacia abajo (y, por lo tanto, el ascensor) sería:
- Eres antifascista, enviado de vuelta a Berlín, 1930, solo y desarmado. ¿Cuál es su curso de acción para cambiar la historia?
- ¿Qué pasaría si comprara una acción de cada acción?
- ¿Cómo terminarías de manera realista en un mundo post-apocalíptico? ¿Dónde te gustaría terminar?
- ¿Qué le habría pasado al mundo si la bomba ‘Little Boy’ se cambiara por una Zar Bomba (50MT) cuando se dejó caer? La línea de tiempo es la misma hasta que se cambia la bomba.
- ¿Y si todos en la tierra se convirtieran en naturistas?
Como recordatorio, la A es el área del aire que se empuja hacia abajo, que sería el tamaño de los rotores y v es la velocidad a la que los rotores empujan el aire.
HELICARRERO MASA Y LONGITUD
Este helicarrier claramente no es un portador de clase Nimitz, sino algo más. Sin embargo, parece ser una buena suposición de que son del mismo tamaño. Aquí hay una comparación con un transportista de clase Nimitz.
Las pistas se ven del mismo ancho, así que voy a decir que la longitud y la masa del helicarrier son casi iguales. Wikipedia enumera la longitud a 333 metros con una masa de aproximadamente 108 kg.
Usando la longitud del helicarrier, puedo obtener una estimación del tamaño de los rotores. Con cada rotor con un radio de aproximadamente 17.8 metros, esto pondría el área total del rotor en 4000 m
2
(suponiendo que todos los rotores sean del mismo tamaño).
VELOCIDAD DE EMPUJE Y POTENCIA
Cuando el helicarrier está flotando, la fuerza de empuje tendría la misma magnitud que el peso. A partir de esto, puedo obtener una estimación de la velocidad en que los rotores moverían el aire hacia abajo.
Solo para hacer las cosas más fáciles, miraré el nivel bajo flotando. Esto significa que solo puedo usar 1,2 kg / m para la densidad del aire. Por supuesto, a mayores altitudes la densidad sería menor. Usando la masa y el área del rotor desde arriba, obtengo una velocidad de empuje de 642 m / s (1400 mph). Para ser claros, esto es más rápido que la velocidad del sonido. Probablemente esté claro que no sé mucho sobre helicópteros reales o motores a reacción, pero sospecharía que un empuje tan alto agregaría otras complicaciones de cálculo. Procederé (como siempre) de todos modos.
Con la velocidad del aire, ahora puedo calcular la potencia necesaria para flotar. Nuevamente, no voy a repasar la derivación (posiblemente falsa) de este poder para flotar, estaba en mi publicación de huma-copter.
Con mis valores de arriba, obtengo una potencia de 3.17 x 10
11
Vatios: bastante más de 1,21 gigavatios. En caballos de fuerza, esto sería 4.26 x 10
8
caballo de fuerza. Eso son muchos caballos. Solo para comparar, los portadores de la clase Nimitz tienen una propulsión de 1.94 x 10.
8
Vatios Supongo que esta es la potencia máxima, por lo que no sería suficiente para levantar el helicarrier. Obviamente, el helicarrier SHIELD tiene una mejor fuente de energía. Supongo que tendría que ser al menos alrededor de 2 x 10
9 9
Vatios para operar. No quieres usar tu potencia máxima solo para quedarte quieto.
Realmente, estoy sorprendido con mis cálculos aproximados de que incluso está parcialmente cerca de la potencia de salida de un operador real.
HELICÓPTEROS REALES
¿Por qué no pensé en mirar algunos helicópteros reales antes? Hay dos cosas que puedo buscar para diferentes helicópteros: el tamaño del rotor y la masa. Por supuesto, no sé la velocidad de empuje del aire, pero puedo encontrar eso. Permítanme obtener la potencia necesaria para flotar en función de la masa y el tamaño del rotor. Comenzando con la fuerza necesaria para flotar, conozco una expresión para la velocidad del aire de empuje. Si sustituyo esto en la expresión del poder, obtengo:
Ahora para algunos datos. Aquí hay algunos valores que encontré en Wikipedia.
¿Qué sucede si miro la potencia real de estos aviones en comparación con mi “potencia mínima para flotar”? Dado que mi cálculo (posiblemente falso) solo depende de la masa y el área de los rotores, no hay nada que me detenga.
Honestamente, no esperaba que esto resultara tan agradable y lineal. La pendiente para esta línea de regresión lineal es 0.41 y la intersección es 14.4 kW. ¿Entonces, qué significa esto? Para la pendiente, esto significa que mi potencia calculada (basada en el área del rotor) es el 41% de la potencia máxima real disponible para estos aviones. Ahora, esto no significa exactamente que un helicóptero sobrevolaría los motores al 41%. Podría significar que también hay algún otro factor que debería estar en mi cálculo.
¿Qué pasa con la intercepción de 14,4 kW? Primero, esto es esencialmente cero en comparación con estas potencias del motor. El motor más pequeño es de 310 kilovatios. En segundo lugar, iba a decir algo sobre la potencia del motor, solo necesito ejecutar las otras cosas (potencia aérea), pero la forma en que planeé que tendría que tener una intercepción negativa. Permítanme seguir con “esto es casi cero”.
¿Qué tal algunas otras parcelas? Aquí hay algo interesante. Esta es una gráfica de la velocidad del aire de empuje versus la masa del helicóptero.
Lo bueno es que no parece haber un patrón real. Los helicópteros más grandes empujan el aire hacia abajo (en mi modelo) de modo que el aire sale a una velocidad de alrededor de 28 m / s. Esto es mucho más lento que la velocidad del aire calculada para el helicóptero a 642 m / s. Sabes lo que viene después, ¿verdad? Ahora calcularé el tamaño que necesitarían los rotores en el helicarrier para dejarlo volar con una velocidad de empuje de 28 m / s. Permítanme continuar y aumentar esto a 50 m / s de velocidad de empuje, porque es SHIELD.
No necesito energía para encontrar el área, solo usaré la expresión que usé para encontrar la velocidad del aire y resolver el área de los rotores.
Ahora solo necesito conectar mis valores para la masa del helicarrier, la velocidad del aire de empuje y la densidad del aire (estoy usando el valor al nivel del mar). Esto da un área de rotor de 6.5 x 10
5 5
metro
2
. Esto es bastante más grande que mis valores medidos de la imagen. Supongo que tendré que arreglar la imagen.
Sí, eso se ve loco. Pero recuerde, incluso utilicé una velocidad de empuje más alta de lo esperado. Si usara 30 m / s, sería aún más loco. Loco.
DEBERES
Recuerde la regla con todos los problemas de tarea asignados: si espera demasiado tiempo para resolver esto, podría hacerlo en su lugar.
1. Esta pregunta es sobre el tamaño del helicarrier. Supongamos que el tamaño NO es el mismo que el de un transportista de clase Nimitz. Suponga que es más pequeño de modo que el área del rotor es del tamaño correcto para una velocidad de empuje de 50 m / s. ¿Qué tan grande es el helicarrier en este caso? (sugerencia: suponga una densidad de portador de aproximadamente 500 kg / m
3
ya que aproximadamente la mitad flota por encima de la línea de flotación).
2. (ALERTA DE SPOILER) Cuando Iron Man intenta reiniciar uno de los rotores, lo empuja para que funcione. Supongamos que el rotor empuja el aire a una velocidad de 642 m / s, y esta es la velocidad lineal de la mitad del rotor. ¿Qué tan rápido fue Iron Man volando en círculo para que la cosa comenzara? Es posible que desee asumir que los rotores en este punto solo estaban a media velocidad. ¿Cuál sería la fuerza g que experimentaría Iron Man al moverse tan rápido en un círculo? ¿Eso lo mataría?
3. ¿Qué sucede con la velocidad de funcionamiento de los rotores? ¿Sería la aceleración de la punta de la pala del rotor? Estime la tensión en las palas del rotor (¿dónde sería la tensión máxima)? ¿Es esta una tensión demasiado alta para los materiales conocidos?
Imágenes cortesía de Walt Disney Pictures ESTO NO ES SOLO de la película The Avengers, también está en los cómics. Aquí una imagen del helicarrier de SHIELD.
¿Podría algo como esto realmente volar? Déjame ver si puedo usar mi aproximación desde el helicóptero propulsado por humanos para estimar la cantidad de energía necesaria para volar esta cosa. Primero, algunas suposiciones.
- Usaré el helicarrier que se muestra arriba de la reciente película de The Avengers . Hay otras variaciones de esta cosa en los cómics.
- Las expresiones de fuerza y poder de mi publicación anterior son en su mayoría válidas. Sé que algunas personas se asustan por esa estimación, pero no es terrible en lo que respecta a las estimaciones.
- No hay efectos aerodinámicos especiales para ayudar al helicóptero a flotar, como los efectos de tierra.
- El helicarrier en la película es del tamaño y la masa de un portaaviones real.
- El helicarrier permanece en el aire solo desde los rotores. No flota como un encendedor que el avión. Creo que esta suposición se corresponde con la película, ya que la muestran sentada en el agua flotando como un portaaviones normal.
Solo como recordatorio, para una nave flotante calculé que la fuerza de empujar el aire hacia abajo (y, por lo tanto, el ascensor) sería:
Como recordatorio, la A es el área del aire que se empuja hacia abajo, que sería el tamaño de los rotores y v es la velocidad a la que los rotores empujan el aire.
HELICARRERO MASA Y LONGITUD
Este helicarrier claramente no es un portador de clase Nimitz, sino algo más. Sin embargo, parece ser una buena suposición de que son del mismo tamaño. Aquí hay una comparación con un transportista de clase Nimitz.
Las pistas se ven del mismo ancho, así que voy a decir que la longitud y la masa del helicarrier son casi iguales. Wikipedia enumera la longitud a 333 metros con una masa de aproximadamente 10
8
kg.
Usando la longitud del helicarrier, puedo obtener una estimación del tamaño de los rotores. Con cada rotor con un radio de aproximadamente 17.8 metros, esto pondría el área total del rotor en 4000 m
2
(suponiendo que todos los rotores sean del mismo tamaño).
VELOCIDAD DE EMPUJE Y POTENCIA
Cuando el helicarrier está flotando, la fuerza de empuje tendría la misma magnitud que el peso. A partir de esto, puedo obtener una estimación de la velocidad en que los rotores moverían el aire hacia abajo.
Solo para hacer las cosas más fáciles, miraré el nivel bajo flotando. Esto significa que solo puedo usar 1.2 kg / m
para la densidad del aire. Por supuesto, a mayores altitudes la densidad sería menor. Usando la masa y el área del rotor desde arriba, obtengo una velocidad de empuje de 642 m / s (1400 mph). Para ser claros, esto es más rápido que la velocidad del sonido. Probablemente esté claro que no sé mucho sobre helicópteros reales o motores a reacción, pero sospecharía que un empuje tan alto agregaría otras complicaciones de cálculo. Procederé (como siempre) de todos modos.
Con la velocidad del aire, ahora puedo calcular la potencia necesaria para flotar. Nuevamente, no voy a repasar la derivación (posiblemente falsa) de este poder para flotar, estaba en mi publicación de huma-copter.
Con mis valores de arriba, obtengo una potencia de 3.17 x 10
11
Vatios: bastante más de 1,21 gigavatios. En caballos de fuerza, esto sería
caballo de fuerza. Eso son muchos caballos. Solo para comparar, los portadores de la clase Nimitz tienen una propulsión de 1.94 x 10.
8
Vatios Supongo que esta es la potencia máxima, por lo que no sería suficiente para levantar el helicarrier. Obviamente, el helicarrier SHIELD tiene una mejor fuente de energía. Supongo que tendría que ser al menos alrededor de 2 x 10
9 9
Vatios para operar. No quieres usar tu potencia máxima solo para quedarte quieto.
Realmente, estoy sorprendido con mis cálculos aproximados de que incluso está parcialmente cerca de la potencia de salida de un operador real.
HELICÓPTEROS REALES
¿Por qué no pensé en mirar algunos helicópteros reales antes? Hay dos cosas que puedo buscar para diferentes helicópteros: el tamaño del rotor y la masa. Por supuesto, no sé la velocidad de empuje del aire, pero puedo encontrar eso. Permítanme obtener la potencia necesaria para flotar en función de la masa y el tamaño del rotor. Comenzando con la fuerza necesaria para flotar, conozco una expresión para la velocidad del aire de empuje. Si sustituyo esto en la expresión del poder, obtengo:
Ahora para algunos datos. Aquí hay algunos valores que encontré en Wikipedia.
¿Qué sucede si miro la potencia real de estos aviones en comparación con mi “potencia mínima para flotar”? Dado que mi cálculo (posiblemente falso) solo depende de la masa y el área de los rotores, no hay nada que me detenga.
Honestamente, no esperaba que esto resultara tan agradable y lineal. La pendiente para esta línea de regresión lineal es 0.41 y la intersección es 14.4 kW. ¿Entonces, qué significa esto? Para la pendiente, esto significa que mi potencia calculada (basada en el área del rotor) es el 41% de la potencia máxima real disponible para estos aviones. Ahora, esto no significa exactamente que un helicóptero sobrevolaría los motores al 41%. Podría significar que también hay algún otro factor que debería estar en mi cálculo.
¿Qué pasa con la intercepción de 14,4 kW? Primero, esto es esencialmente cero en comparación con estas potencias del motor. El motor más pequeño es de 310 kilovatios. En segundo lugar, iba a decir algo sobre la potencia del motor, solo necesito ejecutar las otras cosas (potencia aérea), pero la forma en que planeé que tendría que tener una intercepción negativa. Permítanme seguir con “esto es casi cero”.
¿Qué tal algunas otras parcelas? Aquí hay algo interesante. Esta es una gráfica de la velocidad del aire de empuje versus la masa del helicóptero.
Lo bueno es que no parece haber un patrón real. Los helicópteros más grandes empujan el aire hacia abajo (en mi modelo) de modo que el aire sale a una velocidad de alrededor de 28 m / s. Esto es mucho más lento que la velocidad del aire calculada para el helicóptero a 642 m / s. Sabes lo que viene después, ¿verdad? Ahora calcularé el tamaño que necesitarían los rotores en el helicarrier para dejarlo volar con una velocidad de empuje de 28 m / s. Permítanme continuar y aumentar esto a 50 m / s de velocidad de empuje, porque es SHIELD.
No necesito energía para encontrar el área, solo usaré la expresión que usé para encontrar la velocidad del aire y resolver el área de los rotores.
Ahora solo necesito conectar mis valores para la masa del helicarrier, la velocidad del aire de empuje y la densidad del aire (estoy usando el valor al nivel del mar). Esto da un área de rotor de 6.5 x 10
5 5
metro
2
. Esto es bastante más grande que mis valores medidos de la imagen. Supongo que tendré que arreglar la imagen.
Sí, eso se ve loco. Pero recuerde, incluso utilicé una velocidad de empuje más alta de lo esperado. Si usara 30 m / s, sería aún más loco. Loco.
DEBERES
Recuerde la regla con todos los problemas de tarea asignados: si espera demasiado tiempo para resolver esto, podría hacerlo en su lugar.
1. Esta pregunta es sobre el tamaño del helicarrier. Supongamos que el tamaño NO es el mismo que el de un transportista de clase Nimitz. Suponga que es más pequeño de modo que el área del rotor es del tamaño correcto para una velocidad de empuje de 50 m / s. ¿Qué tan grande es el helicarrier en este caso? (sugerencia: suponga una densidad de portador de aproximadamente 500 kg / m
3
ya que aproximadamente la mitad flota por encima de la línea de flotación).
2. (ALERTA DE SPOILER) Cuando Iron Man intenta reiniciar uno de los rotores, lo empuja para que funcione. Supongamos que el rotor empuja el aire a una velocidad de 642 m / s, y esta es la velocidad lineal de la mitad del rotor. ¿Qué tan rápido fue Iron Man volando en círculo para que la cosa comenzara? Es posible que desee asumir que los rotores en este punto solo estaban a media velocidad. ¿Cuál sería la fuerza g que experimentaría Iron Man al moverse tan rápido en un círculo? ¿Eso lo mataría?
3. ¿Qué pasa con la velocidad de operación de los rotores? ¿Sería la aceleración de la punta de la pala del rotor? Estime la tensión en las palas del rotor (¿dónde sería la tensión máxima)? ¿Es esta una tensión demasiado alta para los materiales conocidos?
TL; DR- No con la tecnología actual
Imágenes cortesía de Walt Disney Pictures
