Ich bin durchaus der Meinung, dass ich mit "Schwierig" hier in diesem Fall ein "mit ziemlicher Sicherheit an Unmöglich grenzendes Schwierig" meine. Also so ein "Umöglich im Rahmen der uns bekannten Physik". Weil Unmöglich ja nun eine Kategorie ist, die echt schwer empirisch zu belegen ist, muss man halt einen Rahmen haben, in dem man das als Unmöglich tituliert. Und ich bin mir recht sicher, dass dieses Ding sich in dem Bereich, den wir als Menschheit derzeit physikalisch beschreiben können, unmöglich recht gut als Beschreibung für den Helicarrier herhalten kann.
Aber kommen wir kurz zurück zu laut, windig und großen Kräften. Wenn ich eh langsam eingearbeitet bin, kann das sicher lustige Werte liefern. Aaaaalso.
Erst ein Mal ein paar Annahmen. Selbst 30 Mi-26 haben eine Startmasse von knapp 1700 Tonnen unter voller Last. Davon sind 600 Tonnen Nutzlast und die Dinger fliegen nicht lange. 800 km Einsatzreichweite bei der Geschwindigkeit deuten auf so rund drei Stunden Einsatzdauer hin. Die 30 Mi-26 braten dabei mit ca. einem halben GW rum, deutlich mehr als ein Träger der Gerald-B.Ford-Klasse von mehr als 100.000 Tonnen mit zwei Nuklearreaktoren zur Verfügung hat. Ein Helicarrier muss ein Momentchen länger fliegen, zumindest sollte er schon ein bisschen länger in der Luft bleiben als die Flugzeuge, die er trägt. Also ziehen wir die nukleare Option und unterschlagen großzügig, wie unfassbar schwer die sein sollte.
Flugzeuge ballern auch gut Treibstoff raus, dazu ein Haufen Waffen, die auch nicht zwingend leicht sind. Von den 23 Tonnen (normal) bis 30 Tonnen (maximal), mit der eine F-35 startet, landen nur rund 15 Tonnen, wenn die trocken und leer geschossen ist, sie verbraucht also durchaus mal 8 bis 15 Tonnen Material auf einer Mission. Beim Harrier II ist das Verhältnis ähnlich (7 Tonnen leer vs. 14 Tonnen vollgepackt bei der STO-Version). Wenn ich meinen Träger also nicht nur ins Einsatzgebiet fliegen will, um ihn dann abzusetzen und auf die Tanklastzüge warten zu lassen, muss der halt auch als Tanker für die Flieger dienen. Dazu Werkstätten, Material, um Waffen und Treibstoff auch ins Flugzeug zu kriegen, Leute, die das alles machen. Ein eher kleiner Träger, der im Normalfall ein Dutzend Harrier und ein Dutzend Helikopter rumschipperte scheint mit rund 16.700 Tonnen die Príncipe de Asturias gewesen zu sein. Deutlich drunter gibt es wahrscheinlich wenig. Und das Ding hätte sicher keinen Platz für einen Nuklearreaktor in den Dimensionen, die der Helicarrier braucht.
Noch was zu den Reaktoren: U-Boote mit Atomreaktor gehen runter bis einige Tausend Tonnen Verdrängung, aber die brauchen auch verhältnismäßig "alberne" Leistungen. Eine Ohio-Klasse hat die Verdrängung der Príncipe de Asturias bei "läppischen" 43 MW Leistung auf der Welle. Also etwa die Leistung der Triebwerke von zwei Mi-26. Merke: Hubschrauber brauchen völlig affenartig bizarr hohe Leistungswerte.
Ich hoffe also, dass mir jeder zustimmt, wenn ich sage, dass 5.000 Tonnen für den Helicarrier WEEEEEIT unter dem liegen, was der realistisch betrachtet wiegen müsste angesichts von Hangars, Fliegern, Treibstoff, Waffen, Reaktor, Kühlwasser (mein Gott, wie will der einen einigermaßen brauchbaren Kühlkörper realisieren?!?), Turbinen, Generatoren, Motoren, Getrieben, Rotoren, Grundgerüst, Panzerung(?!?), Mannschaft, Mannschaftsunterkünften, Sensorik, CIC und so weiter und so fort. Das Ganze war jetzt nur Vorgeplänkel, damit niemand hinterher sagt, dass der Schub im folgenden Teil viel zu hoch angesetzt sei. Für einen Flugzeugträger ist der wahrscheinlich eher noch zu niedrig.
Für 5.000 Tonnen brauche ich also einen Schub von ca. 50 MN. Ich nehme weiterhin die Zauberrotoren mit 2000 N/m^2. Das ist schon so langsam an der Grenze zum Propeller, aber geschenkt. Macht also eine Fläche von 25.000 m^2. Das waren ja schon mal sehr optimistische Werte, die ich angeführt hatte. Die dafür nötige Leistung zum Schweben ohne irgendwelche Wirbelbildung (Himmel, wird es da realistisch die Wirbelbildung aus der Hölle geben!!!) wird also ungefähr 1,44 Gigawatt betragen, um so viel Fluid in Bewegung zu versetzen. Auf Meereshöhe. Nach oben braucht man mehr.
Witzigerweise habe ich gerade festgestellt, dass das die Effizienz ja auf ein Maximum von 3,5 kg/kW festnagelt. Ich rechne gleich noch ein Mal das ganze mit größeren Rotoren durch. Im Moment ist das ja nur die Fläche eines halben Polofeldes. Oder von fünf American-Football-Feldern. Zweieinhalb Fußballfelder (wenn man das Maximum nach DFB-Statut nimmt, fünf beim kleinsten erlaubten). Die Energieerhaltung sorgt natürlich dafür, dass NIEMALS ein Kilowatt Motorleistung 3,5 kg dieses Dings trägt.
Aber zurück zur bewegten Luft. Das da oben führt zu einer induzierten Geschwindigkeit von rund 29 m/s, rund 100 Stundenkilometer. Das ist lustig. Hubschrauber haben eher so 6 m/s. Ok, ich sollte definitiv größere Rotoren nehmen. Egal, weiter. Induzierte Geschwindigkeit beschreibt die Geschwindigkeit, mit der die Luft im Mittel nach unten aus den Rotoren rausgeschubst wird. In der Rotornabe ist die geringer, denn da ist die Bahngeschwindigkeit der Rotorblätter nahe null. Nach außen wird sie zunehmend höher, bis sie irgendwo in der Mitte des Blattes den Höchstwert erreicht. Zum Rand wird es wieder wegen des sogenannten Wirbelrings weniger. Mittelwert für das Fluid muss in diesem Fall ca. 29 m/s sein, in der Mitte des Rotorblatts schneller, innen und außen niedriger.
Wir bewegen jetzt also Luft über eine Fläche von 25.000 m^2 mit einer Geschwindigkeit von 29 m/s. Das sind also etwa 720.000 m^3 pro Sekunde. 866 Tonnen Luft pro Sekunde, die mit 100 Stundenkilometer gen Boden geschickt werden. Vergiss die Flugzeuge. Das Ding macht Wetter. Und bei einem Start oder bei einer Landung werden die Luftbewegungen um den Helicarrier - Stichwort Wirbelring - sicher für totalen Spaß sorgen.
Aber gut, ihr werdet jetzt einwenden, dass der Helicarrier ja alberne Rotoren hat. Stimmt. Nehmen wir mal effiziente Rotoren, die auch wirklich nur 6 m/s induzierte Geschwindigkeit und eine hohe Effizienz von in diesem Fall 17 kg/kW haben. Dann passiert folgendes:
Wir brauchen eine Rotorfläche von 600.000 m^3. Das wären 750 Mi-26-Rotoren. Und die sind schon echt groß. 56 Fußballfelder. Wäre das ein Rotor, hätte der eine Rotorblattlänge von knapp einem halben Kilometer (440m), was aber nicht geht, weil der dann nicht gerade schnell drehen kann wegen der Bahngeschwindigkeit außen. Mal abgesehen vom Angstschweiß, den ein Materialwissenschaftler bekommt, wenn er einen derart langen Rotor bauen soll. Das Vorbild hat ja vier Rotoren. Die hätten dann eben immer noch einen Radius von 220 Metern. Mit solchen Rotoren braucht der Helicarrier jetzt aber auch nicht mehr arg so viel Leistung. Läppische 300 Megawatt, bevor solche Details wie Wirkungsgrade zuschlagen. Siehe hohe Effizienz weiter oben.
Witzigerweise passiert jetzt was lustiges. Obwohl sich die induzierte Geschwindigkeit auf 5,9 m/s absenkt, steigt der Volumen- und Massendurchsatz massiv an. Das liegt daran, dass ich ein umso höheres Druckgefälle am Rotor bekomme, umso schneller ich die Luft durchpresse. Und das ist überproportional. Entsprechend muss ich bei halber Geschwindigkeit deutlich mehr als die doppelte Luft durchschicken. Darum auch die riesige Fläche. Das bedeutet, dass da nun 3,5 Millionen Kubikmeter Luft mit einer Masse von 4200 Tonnen pro Sekunde durch all die Rotoren gejagt werden müssen.
Das sind natürlich alles jetzt recht diffuse Werte, mit denen man wenig anfangen kann. Aber ich finde leider keine Daten dazu, wie schnell wie viel Luft denn so in einem Tornado nach oben steigt. Ich habe wenig Zweifel, dass sich der Helicarrier in ähnlichen Bahnen bewegen könnte.
Und das sind übrigens Sachen, bei denen ein optimierteres Rotorprofil nichts bringt. Das ist schon das Resultat für den real nicht existierenden perfekten Rotor. Ab hier geht's nur noch bergab.
@Lichtschwerttänzer, Eulenspiegel:
Butter bei die Fische! Nicht nur "Unmöglich kann ja viel heißen". Empirie, meine Freunde! Naturgesetze! Fakten! Alternative Fakten!
