Die Concorde hatte 2 diskrete Windschutzscheiben für verschiedene Flugphasen. Während des Unterschallfluges (hauptsächlich Start und Landung) wurde die Nase gesenkt und die innere Windschutzscheibe freigelegt. Für den Überschallflug hob die Concorde ihre Fallnase an, die auch eine äußere Windschutzscheibe enthielt, die die inneren Fenster bedeckte. Diese äußere Windschutzscheibe bestand aus speziell hitzebeständigem Glas, das ebenfalls getönt war. Es ist davon auszugehen, dass diese äußere Windschutzscheibe auch jedem Druck standhalten kann, der während des Überschallfluges ausgeübt wird. Das größere Problem in der Concorde war die Hitze: In die Nase musste Kraftstoff gepumpt werden, um sie kühl genug zu halten. Für das, was es wert ist, flog die Concorde bei Überschall in einer Höhe von etwa 50.000 Fuß. Dies liegt weit über den meisten Wettersystemen.

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Wenn Sie interessiert sind, finden Sie hier ein altes Papier, das Windschutzscheibenfehler behandelt und die Concorde als das zweitgrößte Flugzeug auflistet (747 kommt auf Platz 1). im Laufe der Jahre deckt das Papier ab. Interessanterweise finden Sie hier eine Tabelle mit Ursachen:

Hitzeermüdung und Herstellungsfehler (was ich davon ausgehe, wenn sie sagen, dass die Windschutzscheibe selbst ist das Problem) sind die Hauptursache des Problems nach diesen Daten. Hier ist eines der angemeldeten Patente für die scheinbar Concorde-Windschutzscheibe; Es ist eine interessante Lektüre!

Wenn wir uns den extremsten Fall von Überschallflugzeugen ansehen, die SR-71 Blackbird, lag die Innenseite der Windschutzscheibe über 120 ° C und die Außenseite des Nasenbereichs wäre während des Überschallfluges näher an 260 ° C. Dies würde jedes Wasser in Dampf verwandeln, wenn es mit der Oberfläche in Kontakt käme. Obwohl ich die Einzelheiten nicht kenne, flog die Amsel mit einer Geschwindigkeit von fast 80.000 Fuß, so dass auch sie über dem meisten (wenn nicht allen) Wetter lag. Ich kann noch kein offizielles Zitat darüber finden, woraus diese Windschutzscheibe bestand, aber Hitze war immer noch ein größeres Problem als Regen.

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Hier ist eine interessantes Papier darüber, was mit Wassertropfen passiert, wenn sie plötzlich auf einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom treffen. Dies könnte darauf hindeuten, dass ein solcher Aufprall auf ein Flugzeug neben der Hitze der Oberfläche, die es verursacht, auch eine Verdampfung verursachen würde.

Selbst Windschutzscheiben für Unterschallflugzeuge sind extrem stark. Sie können fortlaufende Treffer von festen Hagelkörnern erhalten und nicht zerbrechen.

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Der erste Trick, um Windschutzscheiben stärker zu machen, wird auch in der Aerodynamik angewendet: Sweep reduziert die Auswirkungen der Geschwindigkeit. Wenn Sie der Windschutzscheibe eine Neigung sowohl nach hinten als auch zur Seite geben, wird die Aufprallenergie von allem, was sie in Flugrichtung trifft, verringert.

X-15 getragen von einer B-52 (Bild Quelle). Beachten Sie die abgewinkelten Fenster: Sie waren in einem Winkel von 75 ° zum Luftstrom ausgerichtet, sodass sich ein Objekt, das sie mit 2.000 m / s (Mach 6,65 in der Höhe) trifft, wie ein Aufprall mit 500 m / s gegen eine Oberfläche im rechten Winkel "anfühlt" . Nicht, dass es in 80 km Höhe regnen würde, also hauptsächlich für die Aerodynamik.

Und der zweite Trick wird immer angewendet, wenn die Gefahr besteht, dass Dinge brechen: Machen Sie sie dicker! Die Dicke eines Überschalljägers beträgt ungefähr 20 mm und die eines Verkehrsflugzeugs sogar 50 mm, während Ihr durchschnittliches Autoglas nur 4 bis 6 mm dick ist. Auch Windschutzscheiben sind vielschichtig: In Verkehrsflugzeugen wie in Autos bestehen sie aus gehärtetem Glas und Polyvinylbutyrat und die kugelförmigen Überdachungen von Kampfjets aus Polycarbonat, Polyurethan und Acryl.

Schließlich besteht das Ziel der Ingenieure darin, die Struktur nur über einen bestimmten Zeitraum hinweg den Stößen standhalten zu lassen, was für Überschallflüge nur Minuten dauern kann. Vogelschläge sind einmalige Ereignisse, aber Regeneinschläge sind ein fortlaufender Prozess, der jede Oberfläche im Laufe der Zeit erodiert. Der einzelne Regentropfen- oder Hagelschlag verursacht nur lokale mikroskopische Schäden, aber genug davon wird im Laufe der Zeit jede Struktur zermürben.

Wie reißen Flugzeugwindschutzscheiben nicht, wenn sie mit Überschallgeschwindigkeit durch Niederschlag fliegen?

Sie sprechen von einem Phänomen namens Regenerosion bei Überschallgeschwindigkeit.

Siehe: UNTERSUCHUNG DER PHÄNOMENE DER REGENEROSION BEI SUBSONIC- UND SUPERSONIC-GESCHWINDIGKEITEN

Nur weil eine kleine Stahlkugel der Masse m, die sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegt, eine Windschutzscheibe knacken kann, kann sie bedeutet nicht, dass ein Wassertropfen mit der gleichen Masse und Geschwindigkeit den gleichen Effekt erzeugt, selbst wenn er die gleiche Energie hat.

Eine einfache Erklärung kann auf der Grundlage der Theorie der elastischen und unelastischen Kollisionen gegeben werden, die Sie aus der Schule kennen. Die auf das Glas treffende Stahlkugel befindet sich im elastischen Kollisionsfall, der zumindest bis zu dem Moment, in dem das Glas bricht, durch hohe Wechselwirkungskräfte gekennzeichnet ist. Der Wassertropfen befindet sich in einer unelastischen Situation, wobei die Aufprallkräfte geringer sind.

Wir sind im Fall einer weichen Kugel und eines Steins derselben Masse, die mit derselben Geschwindigkeit gegen ein Fenster schlagen. Im ersten Fall überlebt das Glas in den zweiten Pausen.

Weil Flugzeuge in Höhen, in denen dies ein Problem sein könnte, nicht regelmäßig mit solchen Geschwindigkeiten fliegen.

Das angegebene Problem (einen Wassertropfen schneller treffen als die Schallgeschwindigkeit im Wasser) ist nie mit einem echten Flugzeug konfrontiert . Selbst wenn es aufgrund der Stoßwelle keine Windschutzscheibe gäbe, die diesen Aufprall überstehen würde, wäre dies kein Problem, da kein Flugzeug mit Mach 4 in einer Höhe fliegt, in der es auf Regen treffen kann.

Eigentlich war kein Flugzeug jemals in der Lage, mit Mach 4 zu kreuzen. Abgesehen von einigen experimentellen Prototypen konnte kein Flugzeug mit Mach 4 fliegen.

Selbst die Handvoll Flugzeuge, die ungefähr Mach 3 erreichen können, können dies nur Es ist hoch in der Stratosphäre, wo die Luft viel dünner ist und es nicht regnet.

Daher ist es kein Problem, bei Mach 4 einen Regentropfen zu treffen, da kein Flugzeug so schnell fliegen kann. Tatsächlich fliegt kein Flugzeug in Höhen, in denen Regen möglich ist, viel schneller als Mach 1. Sogar die geplanten zukünftigen Flugzeuge, die in der Lage sein werden, über Mach 4 dauerhaft zu fliegen, werden nur dann mit dieser Geschwindigkeit fliegen, wenn sie hoch über den Wolken sind, da sie nicht so schnell fliegen könnten, wenn die Luft dicker ist.

BEARBEITEN:

Selbst wenn die Probleme bei Mach 1 auftreten würden, fliegen Flugzeuge regelmäßig nur in der Stratosphäre, in der es nicht regnet, mit Überschall. Tatsächlich fliegen nur sehr wenige Flugzeuge Überschall: Flugzeuge (mit Ausnahme der Concorde) sind alle Unterschallflugzeuge, und selbst die Concorde flog nur dann mit Überschall, wenn sie hoch genug flog. Militärflugzeuge, obwohl viele von ihnen zum Überschallflug fähig sind, fliegen selten Überschall und selbst dann nur für kurze Ausbrüche.

Zusammenfassend:

• Überschallflugzeuge fliegen normalerweise nicht viel über der Schallgeschwindigkeit und können daher bei Regen leicht auf Unterschallgeschwindigkeit verlangsamen. (Vielleicht kann jemand helfen, ob im Concorde-Flughandbuch etwas über die maximal zulässige Geschwindigkeit bei Regen steht.)

• Flugzeuge fliegen selten (wenn überhaupt) in Höhen, in denen Regen ein Problem darstellt, mit Überschall.

Denken Sie auch daran, dass ein Wassertropfen, wenn er sich einer Überschallflugzeug-Windschutzscheibe nähert, zuerst auf eine Überschallhaut-Luftschicht trifft, die dazu neigt, einen Teil der Kraft zu puffern und abzulenken, bevor sie auf die Windschutzscheibe selbst trifft. Das heißt nicht, dass Objekte daran gehindert werden, auf das Glas zu treffen ... sie tun es die ganze Zeit ... sondern dass ein Großteil der Kraft abgebaut wird, was die Dringlichkeit des Problems verringert.