O Concorde tinha 2 pára-brisas discretos para diferentes estágios de voo. Durante o vôo subsônico (principalmente decolagem e aterrissagem), o nariz ficou caído e o para-brisa interno ficou exposto. Para o vôo supersônico, o Concorde levantaria seu nariz caído, que também continha um pára-brisa externo que cobriria as janelas internas. Este pára-brisa externo era feito de vidro especial resistente ao calor, que também era pintado. Pode-se presumir que este pára-brisa externo também pode suportar qualquer pressão exercida durante o vôo supersônico. O maior problema no Concorde era o calor: o nariz precisava de combustível para ser bombeado apenas para mantê-lo frio o suficiente. Por que vale a pena, o Concorde voou a cerca de 50.000 pés quando era supersônico; isto está muito acima da maioria dos sistemas meteorológicos.

Drooped

_{( fonte)}

No local

_{( fonte)}

Se você estiver interessado, há um artigo antigo que você pode encontrar aqui que cobre falhas no pára-brisa e lista o Concorde como a aeronave nº 2 para ele (747 vem em nº 1) ao longo dos anos, as capas de papel. Curiosamente, aqui está uma tabela de causas:

Fadiga por calor e defeitos de fabricação (o que presumo que eles querem dizer com o próprio pára-brisa é o problema) são a causa principal do problema de acordo com esses dados. Aqui está uma das patentes solicitadas para o que parece ser o para-brisa do Concorde; é uma leitura interessante!

Indo mais longe, se olharmos para o caso mais extremo de aviões supersônicos, o SR-71 Blackbird, o interior do pára-brisa estava com mais de 120 ° C e o exterior da área do nariz estaria mais perto de 260 ° C durante o vôo supersônico. Isso transformaria qualquer água em vapor se entrasse em contato com a superfície. Embora eu não saiba os detalhes disso, o Blackbird voou a quase 80.000 pés, então também estava acima da maioria (se não de todas) as condições meteorológicas. Ainda não consigo encontrar uma citação oficial do que era feito aquele pára-brisa, mas o calor ainda era um problema maior do que cair na chuva.

_{( fonte)}

Aqui está um artigo interessante sobre o que acontece com as gotas de água quando de repente encontram uma corrente de ar em alta velocidade. Isso pode sugerir que tal impacto com uma aeronave também causaria vaporização, além do calor da superfície que a causa.

Mesmo os pára-brisas subsônicos das aeronaves são extremamente fortes; eles podem receber golpes contínuos de pedaços de granizo sólidos e não se estilhaçar.

_{( fonte)}

O primeiro truque para tornar os pára-brisas mais resistentes também é usado na aerodinâmica: a varredura reduz os efeitos da velocidade. Inclinar o pára-brisa para trás e para os lados reduzirá a energia de impacto de qualquer coisa que o atinja na direção do vôo.

X-15 transportado por um B-52 (foto fonte). Observe as janelas angulares: elas foram orientadas a 75 ° em relação ao fluxo de ar, de modo que um objeto atingindo-as a 2.000 m / s (Mach 6,65 em altitude) "pareceria" um impacto a 500 m / s contra uma superfície em ângulo reto . Não que choveria a 80 km de altura, então isso era principalmente para aerodinâmica.

E o segundo truque é usado sempre que as coisas correm o risco de quebrar: engrossar! A espessura de um velame de caça supersônico é de aproximadamente 20 mm e a de um avião comercial até 50 mm, enquanto o vidro de um carro médio tem apenas 4 a 6 mm de espessura. Além disso, os pára-brisas têm várias camadas: em aviões de passageiros como nos carros, eles são feitos de vidro temperado e butirato de polivinila, e as copas esféricas dos jatos de combate são feitas de policarbonato, poliuretano e acrílico.

Por fim, o objetivo dos engenheiros é apenas fazer com que a estrutura resista aos impactos por um certo tempo, que pode ser de apenas alguns minutos para o vôo supersônico. Birdstrikes são eventos únicos, mas o impacto da chuva é um processo contínuo que corrói qualquer superfície com o tempo. O impacto de uma única gota de chuva ou granizo só causará danos microscópicos locais, mas muitos deles com o tempo desgastarão qualquer estrutura.

Como os pára-brisas das aeronaves não racham ao voar através da precipitação em velocidades supersônicas?

Você está falando sobre um fenômeno chamado erosão da chuva em velocidades supersônicas.

Veja: INVESTIGAÇÃO DOS FENÔMENOS DE EROSÃO DE CHUVA NAS VELOCIDADES SUBSÔNICAS E SUPERSÔNICAS

Só porque uma pequena bola de aço de massa m, viajando a velocidades supersônicas, pode quebrar um pára-brisa, ela não significa que uma gota d'água com a mesma massa e velocidade produzirá o mesmo efeito, mesmo que tenha a mesma energia.

Uma explicação simples pode ser dada com base na teoria das colisões elásticas e inelásticas, você sabe da escola. A bola de aço que atinge o vidro está no caso de colisão elástica caracterizada por altas forças de interação, pelo menos até o momento em que o vidro quebra. A gota d'água está na situação inelástica, sendo as forças de impacto menores.

Estamos no caso de uma bola mole e uma pedra da mesma massa atingindo uma janela com a mesma velocidade. No primeiro caso, o vidro sobrevive na segunda quebra.

Porque as aeronaves não voam regularmente em tais velocidades em altitudes onde isso pode ser uma preocupação.

O problema citado (atingir uma gota d'água mais rápido do que a velocidade do som na água) é nunca enfrentado por nenhuma aeronave real . Mesmo se por causa da onda de choque não houvesse pára-brisa que sobrevivesse ao impacto, isso não representaria um problema, porque nenhuma aeronave voa a Mach 4 em uma altitude onde pode encontrar chuva.

Na verdade, nenhuma aeronave jamais foi capaz de voar a Mach 4. Além de alguns protótipos experimentais, nenhuma aeronave poderia voar a Mach 4.

Mesmo o punhado de aeronaves que pode atingir cerca de Mach 3, só pode fazer está no alto da estratosfera, onde o ar é muito mais rarefeito e não há chuva.

Portanto, atingir uma gota de chuva a Mach 4 não é um problema, porque nenhuma aeronave pode voar tão rápido. Na verdade, nenhuma aeronave voa muito mais rápido do que Mach 1 em altitudes onde a chuva é possível. Mesmo as futuras aeronaves planejadas, que serão capazes de voar sustentado sobre Mach 4, voarão nessa velocidade apenas quando estiverem bem acima das nuvens, porque não seriam capazes de voar tão rápido onde o ar é mais denso.

EDITAR:

Mesmo que os problemas surgissem em Mach 1, as aeronaves voam regularmente de forma supersônica apenas na estratosfera, onde não há chuva. Na verdade, muito poucos aviões voam supersônicos: os aviões (exceto o Concorde) são todos subsônicos, e mesmo o Concorde só voava supersônico quando estava voando alto o suficiente. Aeronaves militares, embora muitos sejam capazes de voar supersônico, raramente voam em supersônico, e mesmo assim apenas para rajadas curtas.

Então, resumido:

• aeronaves supersônicas voam geralmente não muito acima da velocidade do som e, portanto, podem facilmente diminuir para velocidades subsônicas ao encontrar chuva. (talvez alguém possa ajudar se há algo no manual de voo do Concorde sobre a velocidade máxima permitida na chuva)

• aeronaves raramente (ou nunca) voam supersônicas em altitudes onde a chuva é uma preocupação.

Também tenha em mente que quando uma gota d'água se aproxima do para-brisa de um avião supersônico, ela primeiro encontra uma camada supersônica de ar, que tenderia a amortecer e desviar algum componente da força antes de atingir o próprio para-brisa. Isso não quer dizer que os objetos sejam impedidos de atingir o vidro ... eles fazem isso o tempo todo ... mas sim que grande parte da força será dissipada, diminuindo a urgência do problema.