Frage an die Physiker/Ballistiker

[Der SID]

Nur als Vergleich: würde man die Kanone statt auf einem 13 Tonnen schweren Flugzeug in einem 1 Tonne schweren Kleinwagen verbauen

sähe sicher nett aus - ergibt ein Gesamtgewicht von etwa 2,8 Tonnen, da die Kanone voll geladen etwa 1,8 Tonnen wiegt),

so würde dieser (vorausgesetzt die Handbremse ist gelöst) innerhalb einer Sekunde auf ca. 6,5 m/s, also 23 km/h beschleunigt werden.

Damit kommt man immerhin in ca. viereinhalb Sekunden von 0 auf 100. Wer braucht schon nen Motor wenn er eine Vulcan-Kanone...

Tausche gut gebrauchten Mitsubishi 2,5l V6 24V- Motor gegen funktionsfähige Vulcan-"Engine"

[Codewolf]

Tausche gut gebrauchten Mitsubishi 2,5l V6 24V- Motor gegen funktionsfähige Vulcan-"Engine"

Ich mag Tauschgeschäfte

aber was soll ich mit dem Motor ?

[Sniper]

Tausche gut gebrauchten Mitsubishi 2,5l V6 24V- Motor gegen funktionsfähige Vulcan-"Engine"

Schon mal an die "Treibstoffkosten" gedacht, wenn Du das erstemal auf 100 km/h beschleunigt hast ?

[Fyodor]

Schon mal an die "Treibstoffkosten" gedacht, wenn Du das erstemal auf 100 km/h beschleunigt hast ?

Das wollte ich auch gerade anmerken... außerdem noch, daß die tatsächliche Beschleunigung etwas schneller sein dürfte, weil der "Motor" recht schnell leichter wird, da der "Treibstoff" verbraucht wird .

[Jake Cutlass]

Beide Geschütze (20 mm Vulcan und 30 mm GAU 8A) sind übrigens mit Fremdantrieb, der ziemliche Energien aufbringen muß. Die Vulcan hat als Antrieb einen 25 PS Elektromotor, der sie innerhalb einer Zehntelsekunde auf die Maximaldrehzahl von 1000 U/min (6 Rohre) beschleunigt, die erheblich größere und schwerere A-10 30 mm Kanone wird hydraulisch angetrieben und hat eine maximale Drehzahl von 600 U/min (7 Rohre).

Die Vulcan hat eine so hohe Energieaufnahme, daß sie auch nur einzeln eingebaut wird, 2 Einheiten würden die Energieversorgung überfordern, aber die Feuerdichte ist ja auch so schon hoch genug. Die Geschoße fliegen im Abstand von 40 cm hintereinander her. Der Munitionsvorrat ist 1000 Schuß und reicht also nur für 10 Sekunden, wobei wohl eine Sekunde für einen Feuerstoß schon recht lang bemessen ist.

Der Mun-Vorrat der A 10 ist 1350 Schuß und die leeren Hülsen werden nicht aus dem Flugzeug ausgeworfen, sondern im hinteren Teil der Mun-Trommel gesammelt, da sie sonst eigene Truppen gefährden könnten. Die kinetische Energie einer Hülse, die mit ca. 600 Km/h Anfangsgeschwindigkeit über Grund das Flugzeug verläßt, ist nicht von Pappe und macht ziemliche Beulen...

Die GAU 30 mm Kanone hat ca. die zwanzigfache Mündungsenergie der 75 mm Kanonen die seinerzeit vereinzelt in WK II Flugzeuge eingebaut waren (B 25, für Bodenziele).

Just my 0,02 €, Jake C.

[Sniper]

Der Mun-Vorrat der A 10 ist 1350 Schuß und die leeren Hülsen werden nicht aus dem Flugzeug ausgeworfen, sondern im hinteren Teil der Mun-Trommel gesammelt,

Da lächelt der geneigte Wiederlader wohlwollend ....

[Hermes]

Da lächelt der geneigte Wiederlader wohlwollend ....

Vergiss es,..... alles nur Alu.

[Sniper]

Vergiss es,..... alles nur Alu.

Nöö, da ging's mir nur ums Prinzip ... ich verabscheue es, wenn Hülsen weggeworfen werden (außer sie verdienen es)

Eine Vulcan würde ich wiederladetechnisch nicht betreuen wollen ...

LG

[Beretta_92]

...

Weitere Fragestellung: Auswirkung des Rückstoßes?

....

[...

auch bei wiki geklaut:

"Beachtenswert ist die sehr hohe Rückstoßkraft der Waffe (44,5 kN), welche über der Schubkraft eines einzelnen A-10- Triebwerks (40,32 kN) liegt. Auch deshalb gibt der Pilot meist nur kurze Feuerstöße ab, um die Abbremsung des Flugzeuges in Grenzen zu halten."

Avanger / Quelle

[Valynor]

Oder die Lichtgeschwindigkeit, die ja bekanntermaßen nicht überschritten werden kann.

Was ist dann mit den Positionsleuchten am dem Flieger ( Lichtgeschwindigkeit + 300m/s )??

Die Lichtgeschwindigkeit "c" ist im Gegensatz zum hier diskutierten ballistischen Problem eine universelle Konstante d.h. das nach (vorne) abgestrahlte Licht aus einem Auto/Flugzeug/Raumschiff hat weiterhin die Geschwindigkeit von 1*c und nicht c + Eigengeschwindigkeit. Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch abhängig vom Medium, in dem sich das Licht ausbreitet (Luft, Wasser, Vakuum etc.).

-Valynor

[Lews Therin]

auch bei wiki geklaut:

"Beachtenswert ist die sehr hohe Rückstoßkraft der Waffe (44,5 kN), welche über der Schubkraft eines einzelnen A-10- Triebwerks (40,32 kN) liegt. Auch deshalb gibt der Pilot meist nur kurze Feuerstöße ab, um die Abbremsung des Flugzeuges in Grenzen zu halten."

Avanger / Quelle

Jup die Stelle hab ich auch gelesen. Das Problem ist nur, was bedeutet das nun genau? Diese 44,5 KiloNewton sagen so ziemlich gar nichts aus, da diese Angabe soweit ich sie verstehe nur ein Spitzenwert ist, der beim Abschuß einer Patrone erreicht wird; sozusagen die Maximalkraft die auf der Aufhängung der Kanone bei Abgabe eines Schusses lastet. Da die Zeitdauer, in der diese Kraft wirkt jedoch extrem gering ist, wird praktisch keine Energie übertragen. Das Flugzeug erhält dadurch einen kleinen Stoß, diesen Vorgang kann man durch Impulserhaltung abdecken, indem man die Masse und Geschwindigkeit des Flugzeugs und des Geschosses betrachtet, ohne sich um die wirkenden Kräfte zu kümmern (s.o.).

Der direkte Vergleich dieser beiden Kräfte sieht zwar toll aus, ist aber nicht aussagekräftig. Der Rückstoß der Kanone kann keineswegs den Schub eines Jet-Triebwerks kompensieren.

(Für die mathematisch versierten unter uns: um den Schub während einer gewissen Zeitdauer vollständig zu kompensieren, müßte das Zeitintegral über die Kraft über eben diese Zeitdauer anschaulich die gleiche Fläche ergeben. Während F(t) der Triebwerke eine annähernd konstante Funktion ist, kommt die Kraft-Zeit-Kurve der Kanone eher einer Deltafunktion gleich. Das Maximum erreicht zwar die Höhe der Vortriebskraft, das Integral ist aber wegen der extrem schmalen Funktion praktisch Null. Noch anschaulicher: ein Rechteck hat ne größere Fläche als ein senkrechter Strich, selbst wenn der Strich höher ist als das Rechteck... alle Klarheiten beseitigt?)

EDIT @ Valynor: argh, bitte nicht wieder aufkochen. Können wir nicht den Relativitätskrams aus dem Spiel lassen, der ist hier absolut nicht von Belang. Ich weiß, du hast nur auf ne Frage geantwortet, aber diese Diskussionen driften jedesmal so unglaublich ab ;-)

[bouffie]

Die Lichtgeschwindigkeit "c" ist im Gegensatz zum hier diskutierten ballistischen Problem eine universelle Konstante d.h. das nach (vorne) abgestrahlte Licht aus einem Auto/Flugzeug/Raumschiff hat weiterhin die Geschwindigkeit von 1*c und nicht c + Eigengeschwindigkeit. Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch abhängig vom Medium, in dem sich das Licht ausbreitet (Luft, Wasser, Vakuum etc.).

-Valynor

Ist doch ganz einfach.

wenn e = m*c² und c eine Konstante ist, dann ist e nur über die Änderung der relative Masse des Lichts änderbar.

Wie Valynor aber schrieb, wird die Lichtgeschwindigkeit nur im Vakuum als konstant betrachtet. Daher wirkt sich die Verdichtung der Luft durch das fliegende Flugzeug auch als eine Änderung der Lichtgeschwindigkeit aus. Interessant könnten auch die Lichtbrechungseffekte der Luft und ihrer Änderungen aufgrund der Störung durch das fliegende Flugzeug sein.

[Dagobert]

Morgen zusammen,

das

könnte euch gefallen.

Dagobert

[Martin Gritsch]

Nun Knut, den Ansatz sehe ich darin, dass die (angenommen immer gleichen) 1000 m/s Steigerung der Geschwindigkeit aus der "Ruhelage" während des Fluges eben einen immensen Energiezuwachs bedeuten, wenn das Flugzeug mit hoher Geschwindigkeit unterwegs ist.

Am Boden Schafft das Geschoss 50.000 J,

bei Flugzeug mti Schallgeschwindigkeit liefert das Flugzeug 6.000 J (100 g in"Ruheposition" im Flugzeug), während das abgeschossene Projektil dann schon 90.000 J hätte. Somit schafft die Patrone hier eine Energiesteigerung von 84.000 J.

Fliegt das Flugzeug 1000 m/s hat die Ruheposition eine Energie von 50.000 J, im abgeschossenen Flug bei dann 2000 m/s eine Energie von 200.000 J - also 150.000 J aus der Patrone - das dreifache, was sie am Boden an Energie liefern kann.

um das perpetuum mobile dass einige schon vermuten wieder zu zerstören:

ja es stimmt. die patrone die am boden abgeschossen 50 kJ hat, hat solange sie in einem schall-schnellen jet auf den abschuss wartet bereits eine energie von 6 kJ. nachdem sie abgefeuert wurde hat sie aber auf einmal 90 kJ, das heisst: 50+6 = 90?

fast denn aufgrund der impulserhaltung tritt das ein was schon beschrieben wurde: der große schwere jet wird "durch den rückstoß" etwas langsamer. genau das bisschen das er langsamer wird ist aber der "energieverlust", den wir auf der anderen seite als "energiegewinn" des geschosses wiederfinden. die aus dem nichts entstandenen 34 kJ wurden einfach dem jet "geklaut". damit ist die welt wieder in ordnung, es wird doch wieder nix mit perpetuum mobile...

wer es nachrechnen will: es geht sich aus. das gesamtsystem jet+geschoss gewinnt in summe genau die 50.000 J der geschossenergie. im beispiel (jet = 350 m/s, geschoss fliegt mit insgesamt 1350 m/s weg, geschoss = 0,1kg, jet = 10 to ergibt sich für den jet ein geschwindigkeitsverlust von 0,01 m/s. soviel zum thema bremsen durch feuerstöße. 100 schuss = 1 m/s weniger.)

lg

Martin

[627 PC]

"Beachtenswert ist die sehr hohe Rückstoßkraft der Waffe (44,5 kN), welche über der Schubkraft eines einzelnen A-10- Triebwerks (40,32 kN) liegt. Auch deshalb gibt der Pilot meist nur kurze Feuerstöße ab, um die Abbremsung des Flugzeuges in Grenzen zu halten."

Avanger / Quelle

Hi Martin,

Deine Berechnung mag in sich stimmig sein. Es scheint jedoch, das die Flieger in Vietnam einem anderen physikalischen Denkmodell gefolgt sind. Sie wurden bei den Feuerstößen in der Tat wesentlich langsamer. Die Rückstoßkraft der Kanone hat - und das so lange der Pilot den Daumen auf dem Knopf hatte - die Vortriebleistung von mehr als einem Triebwerk eliminiert. Halber Schub bedeutet allerdings mehr als ein Geschwindigkeitsverlust von 1 m/s.

Übrigens: Diese Information stammt aus ziemlich direkter Quelle. Es soll tatsächlich noch Leute geben, die damals in NAM dabei waren.

Manfred

[The Hun]

Siehe hier:

Recoil myth

A persistent urban legend is that the recoil force of the Avenger matches that of the A-10's engines and as such the plane would slow down, stall, and subsequently crash if the gun was to be fired for long periods of time (some even claim that the aircraft would begin to fly backwards). However, the GAU-8/A product homepage states the recoil force as 10,000 pounds-force, or about 45 kN, which is less than the maximum combined output of the A-10 engines (80 kN). Hence the recoil force of the gun is slightly more than half of the total thrust of the engines. While this is quite significant and can noticeably slow the aircraft, it is not sufficient to stop the aircraft. During test firing of the gun in the A-10 in the early 1970s the USAF experimented with putting a muzzle brake on the end of the gun and extending the nose of the plane out around this muzzle brake to vent the gun gases backwards. It was decided during this testing that the effect of the gun was not significant enough to warrant the added expense and complexity of adding this to every plane in the inventory.

The gun is mounted off the centerline of the plane as the bullets leave the gun when the barrels reach roughly the 9 O'clock position when looking at the nose of the plane, thus the recoil forces of the gun are directed down the centerline of the plane. This was done because it was discovered during development of the platform that having the gun mounted on the centerline and thus the recoil forces off the centerline was enough to push the plane off target when firing the gun.

According to 355th Fighter Wing Weapons and Tactics Chief at Davis-Monthan AFB in Tucson, AZ, there is no recoil problem with the GAU-8/A. The GAU-8/A utilizes recoil adapters. They are the interface between the gun housing and the gun mount. By absorbing (in compression) the recoil forces, spread the time of the recoil impulse, and counter recoil energy transmitted to the supporting structure when the gun is fired.

Some claims have been made that the A-10 engines are susceptible to flame-out when subjected to gases generated in the firing of the gun, such that when the GAU-8 is being fired, the smoke from the gun can make the engines stop, and this did occur during initial flight testing. Gun exhaust is essentially oxygen-free, and is certainly capable of causing flame-outs of gas turbines. However, the A-10 is now designed so that the gun exhaust passes underneath the fuselage, and never ventures near the high-mounted turbines, even during negative-G maneuvers.

http://en.wikipedia.org/wiki/GAU-8_Avenger

TheHun

[David K]

Hi Martin,

Deine Berechnung mag in sich stimmig sein. Es scheint jedoch, das die Flieger in Vietnam einem anderen physikalischen Denkmodell gefolgt sind. ...

Übrigens: Diese Information stammt aus ziemlich direkter Quelle. Es soll tatsächlich noch Leute geben, die damals in NAM dabei waren.

Manfred

die a-10 gab es aber erst seit ende der 70er.

[Martin Gritsch]

Recoil mythhttp://en.wikipedia.org/wiki/GAU-8_Avenger

danke

das beweist doch dass die physik recht hat und nicht der freund eines freundes der sicher gehört hat dass einer glesen hat dass...

sollte jemand genauere gewichtswerte von so fliegern bzw genauere angaben zu v0 und geschossgewicht haben kann ich ja nochmal nachrechnen. das war nur eine ungefähre abschätzung der größenordnung. sollten die gewichts- und geschwindigkeitsverhältnisse anders liegen könnte da schon mehr draus werden. wer hat fakten, fakten, fakten?

lgmartin

[627 PC]

die a-10 gab es aber erst seit ende der 70er.

Uhhps - wie Recht Du hast.

Da muß ich wohl was vertauscht haben. Ich war wohl beim Schreiben des Posts "im falschen Krieg". Es war selbstverständlich der 2. Golfkrieg.

Manfred

[Proud NRA Member]

A persistent urban legend is that the recoil force of the Avenger matches that of the A-10's engines and as such the plane would slow down, stall, and subsequently crash if the gun was to be fired for long periods of time (some even claim that the aircraft would begin to fly backwards). However, the GAU-8/A product homepage states the recoil force as 10,000 pounds-force, or about 45 kN, which is less than the maximum combined output of the A-10 engines (80 kN).

Ist doch eine Menge Holz. Die Triebwerke werden ja nicht immer auf Vollast betrieben, und wenn einem auf 50 Meter Höhe plötzlich 5 Tonnen Schub wegbrechen, dann wird man das schon merken, zumal die A-10 meines Wissens kein System hat um das durch Trimmung o.Ä. auzugleichen.

[The Hun]

Ist doch eine Menge Holz. Die Triebwerke werden ja nicht immer auf Vollast betrieben, und wenn einem auf 50 Meter Höhe plötzlich 5 Tonnen Schub wegbrechen, dann wird man das schon merken, zumal die A-10 meines Wissens kein System hat um das durch Trimmung o.Ä. auzugleichen.

Lies den Artikel ganz durch, sowohl Triebwerke als auch die Kanone sind so angeordnet, dass bei einem Schubwechsel kein Nickmoment auftritt. Das ist übrigens der Grund warum die Triebwerke leicht "noch oben" zeigen.

Alles in allem ein sehr schönes Flugzeug und laut Aussage eines Piloten auch sehr leicht zu fliegen!

Ich war sehr erstaunt, wie leise die A-10 ist.

Wenn ich Zeit habe, stelle ich mal ein paar Bilder bei Imageshack ein.

TheHun

[Gast]

um das perpetuum mobile dass einige schon vermuten wieder zu zerstören:

ja es stimmt. die patrone die am boden abgeschossen 50 kJ hat, hat solange sie in einem schall-schnellen jet auf den abschuss wartet bereits eine energie von 6 kJ. nachdem sie abgefeuert wurde hat sie aber auf einmal 90 kJ, das heisst: 50+6 = 90?

fast denn aufgrund der impulserhaltung tritt das ein was schon beschrieben wurde: der große schwere jet wird "durch den rückstoß" etwas langsamer. genau das bisschen das er langsamer wird ist aber der "energieverlust", den wir auf der anderen seite als "energiegewinn" des geschosses wiederfinden. die aus dem nichts entstandenen 34 kJ wurden einfach dem jet "geklaut". damit ist die welt wieder in ordnung, es wird doch wieder nix mit perpetuum mobile...

wer es nachrechnen will: es geht sich aus. das gesamtsystem jet+geschoss gewinnt in summe genau die 50.000 J der geschossenergie. im beispiel (jet = 350 m/s, geschoss fliegt mit insgesamt 1350 m/s weg, geschoss = 0,1kg, jet = 10 to ergibt sich für den jet ein geschwindigkeitsverlust von 0,01 m/s. soviel zum thema bremsen durch feuerstöße. 100 schuss = 1 m/s weniger.)

lg

Martin

3 Seiten für die eine Antwort, nach der ich gesucht habe!!

Danke,

thecyclone

[Jake Cutlass]

Beide Geschütze (20 mm Vulcan und 30 mm GAU 8A) sind übrigens mit Fremdantrieb, der ziemliche Energien aufbringen muß. Die Vulcan hat als Antrieb einen 25 PS Elektromotor, der sie innerhalb einer Zehntelsekunde auf die Maximaldrehzahl von 1000 U/min (6 Rohre) beschleunigt, die erheblich größere und schwerere A-10 30 mm Kanone wird hydraulisch angetrieben und hat eine maximale Drehzahl von 600 U/min (7 Rohre).

(...)

Ich habe mich mal bei WaffenHQ informiert und muß meine Angaben bzgl. M61 Vulcan etwas korrigieren:

sie wird von einem 35 PS leistenden Aggregat angetrieben und braucht 0,3 Sekunden für die Höchstdrehzahl. Abgebremst von 1000 U/min auf Null wird sie in 0,5 Sekunden. Der Antrieb erfolgt meist hydraulisch, selten elektrisch und pneumatisch wäre auch noch möglich.

Gruß, Jake C.

[bouffie]

...

Ich war sehr erstaunt, wie leise die A-10 ist.

...

Was meinst Du, wie leise es um unsere Flughäfen wäre, wenn die Flugzeugbauer die Triebwerke nicht einfach billig unter die Flügel flanschten, sondern sie auf die Flügel bauten?

[linr_76]

Was meinst Du, wie leise es um unsere Flughäfen wäre, wenn die Flugzeugbauer die Triebwerke nicht einfach billig unter die Flügel flanschten, sondern sie auf die Flügel bauten?

das wiederum würde die Kosten für ein Flugzeug nicht gerade unerheblich in die Höhe treiben...

allerdings - wer hat heutzutage noch genügend Geld zum fliegen?

oder ist es schon wieder Zeit für eine neue Abgabe - hat wer was übrig?