Physikalische Frage, es geht um einen Flug in einem Jet, und um die Kräfte, die auf den Piloten wirken?

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7 Antworten

"... ob mit oder ohne Schleudersitz+Fallschirmpack" 

Na ja, wie sonst? Niemand steigt heute (genauer, seit 1944) mehr "zu Fuß" aus einem Kampfflugzeug. 

Der Schallgeschwindigkeit ist das sowieso egal. Für die Berechnung musst Du wissen, wie hoch die Luftdichte in der Höhe des Ausstiegs ist; daraus resultiert die Luftkraft, also die Energie, die auf den Brustkorb (bzw. Schwimmweste oder Einsatzweste) wirkt. 

Allerdings drückt die Luftsäule den Sitz nach hinten weg. Es ist zwar, als ob Du jemanden gegen eine Betonmauer fährst, um ihn zu retten, aber es funktioniert. 

Wenn Du also die Luftdichte kennst und die Speed und die Beschleunigung des Sitzes beim Ausschuss, kannst Du die einwirkende horizontale Kraft berechnen. 

Senkrecht wirken beim Ausschuss rund 14 g für etwa 0,10 sec. auf die Wirbelsäule, aber wie hoch die waagerechte Komponente ist, weiß ich nicht, jedenfalls noch so hoch, dass heutzutage nicht, wie ganz früher, nur die Beine, sondern auch die Arme durch Rückholgurte bis zur Sitz-Mann-Trennung "gefesselt" werden. 

Such mal auf YT nach "Ejection Seat" oder "How Ejection Seats work". Irgendwo verbirgt sich da ein alter Lehrfilm der USAF, in dem sehr gut erklärt wird, wie ein Sitz in allen Höhen- und Geschwindigkeitsbereichen arbeitet und warum man sich auch aus einem auf dem Rücken fliegenden Jet retten kann. 

Und dann gibt es noch Martin-Baker, DIE Firma mit den meisten produzierten Schleudersitzen. Da gibt es auch Firmenvideos. 

Habe mal auf die Schnelle ein paar (alte) Filme) durchgesehen, finde aber leider diesen speziellen nicht mehr. 

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Kommentar von Mangomati
10.02.2017, 21:06

Es ist schwer zu sagen wieviel g auf den piloten wirken würden aber mit Sicherheit kann ich dir sagen dass der pilot, wenn er den schleudersitz bei überschallgeschwindigkeit aktiviert, kaputt ist! 

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Ein Freund von mir musste beim Tiefflugtraining des AG 51 in Goose Bay, Labrador Kanada im subsonic Flug in 30 m Höhe aussteigen. Das ging nicht ohne Knochenbrüche. Der Helm ging zu Bruch aber das Bewusstsein ging nicht verloren, d.h es waren nicht mehr als 6 oder 7G.

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das kann man nicht pauschal beantworten, da hier einige Parameter von Einfluß sind.
1) die Luft-Angriffsfläche und  der "Formfaktor" des "Körpers" ( Pilot, Kleidung, Fallschirmsack u.a.) z.Zeitpunkt des Ausstieges
2) die Masse !
3) die Geschwindigkeit mit der der Pilot aus dem "Sog" des Flugzeuges entweicht
4) die Flughöhe bzw. Luftdichte
5) die relative Fluggeschwindigkeit zur umgebenden Luft.
6) die Luftfeuchtigkeit
7) und vielleicht noch "Kleinigkeiten" von denen ich keine Ahnung habe.

Wenn möglich bitte angeben, ob mit oder ohne 
Schleudersitz+Fallschirmpack

Das meinst du doch nicht im Ernst.
Welche Kräfte auf einen Piloten beim Ausstieg aus dem Flugzeug wirken wurde bestimmt schon erforscht, auch empirisch ermittelt.
Dazu wird es bestimmt irgendwo Forschungsergebnisse geben.
Aber wie soll hier einer deine Frage beantworten.

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Eine erste sehr kräftige g-Belastung erfolgt da durch den Mechanismus des Schleudersitzes.

Für die (Brems-) Beschleunigung durch den Luftwiderstand muss man in erster Linie die entsprechende Luftwiderstandskraft betrachten.

Formeln dazu findet man z.B. da:

https://de.wikipedia.org/wiki/Strömungswiderstand#Abh.C3.A4ngigkeit_des_Str.C3.B6mungswiderstandes

Für die Berechnung der resultierenden Beschleunigungen ergeben sich dann Differentialgleichungen. Man kann sich aber ev. darauf beschränken, die Maximalwerte einigermaßen abzuschätzen.

Ich bin aber nicht bereit, diese Sachen hier vorzurechnen .....

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Kommentar von Viktor1
07.02.2017, 13:31
Ich bin aber nicht bereit, diese Sachen hier 
vorzurechnen

gib doch zu - du kannst es nicht. Das kann hier keiner, auch nicht Jemand der wirklich Ahnung davon hat, wenn die zu berücksichtigenden Parameter nicht bekannt sind.
Kenntnisse über Strömungswiderstand reichen hier nicht aus, und Abschätzen schon garnicht.

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Gerade habe ich zum Thema Schleudersitze (auch solche, die sich für Überschall eignen) eine ausführliche Dokumentation bei N24 DOKU gesehen. Sie wird im April wiederholt:

MO 10.4.20:05   Air-Tech - Schleudersitze

MO 10.4.21:15   Air-Tech - Schleudersitze

MI  12.4.07:05    Air-Tech - Schleudersitze

Tatsächlich wurden auch Schleudersitze mit Schutzkapseln für den Piloten entwickelt. Einzelne Piloten sollen Beschleunigungen über 20 und sogar angeblich bis ca. 40g (zwar mit erheblichen Verletzungen: Knochenbrüche und schwere Augenschäden etc.) knapp überlebt haben ...

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Dazu brächte man die Beschleunigung durch den Schleudersitz.

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