Erststufe mit Hubschrauber einfangen

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tobi453

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Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« am: 20. Juli 2007, 18:04:27 »
Khrunichev hat ein System entwickelt, dass es erlaubt einen bis zu 10 Tonnen schweren Booster in der Luft wiedereinzufangen. Dazu soll der Booster mit einem Fallschirm ähnlichen Teil verlangsarmt und dann in der Luft mit einem Hubschrauber eingefangen werden,  also so ähnlich wie Genesis. Das System könnte in 2-3 Jahren fertig sein und bei bestehenden Raumtransportsystemen eingesetzt werden.

Mehr Informationen dazu hier>>>
http://www.flightglobal.com/articles/2007/07/16/215444/khrunichev-proposes-first-stage-booster-mid-air-recovery.html
« Letzte Änderung: 20. Juli 2007, 18:05:42 von tobi453 »

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Offline berni

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #1 am: 20. Juli 2007, 19:51:27 »
was bringt das? dass sie nicht nass werden? oder zerschellen russische booster in der steppe?

berni

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Offline Schillrich

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #2 am: 21. Juli 2007, 13:53:58 »
Mir fallen folgende Aspekte zu dem System ein:
  • Man koennte sich Bergesysteme und deren Masse fuer Land- und Wasserlandung sparen. Ob man diese aber ganz weg lassen wuerde, oder als Notfallsysteme immer noch mitfuehren wuerde, ist dann die Frage. Welches System oder welche Kombination mehr Masse einspart, muesste natuerlich noch untersucht werden.
  • Die Operationscharakteristika des Auffangens halte ich erst mal fuer sehr eng bzw. schwierig. Wahrscheinlich braeuchte man mehrere Helikopter im Abstiegsgebiet des Boosters, um alle seine Gleitpfade fuer ein Abfangmanoever erreichen zu koennen, bzw. bei mehreren Boostern so und so.

Ausserdem hat der Helikopter eigentlich nur einen Versuch fuer das Einfangen. Bei mehreren Helikoptern pro Booster koennte man die aber in der Hoehe staffeln, um mehrere Anlaeufe zu haben.
  • Allerdings find ich die Nutzlastkapazitaet eines Helikopters stark limitierend. (Grosse) Erststufenbooster sind oft Feststofftriebwerke, mit entsprechender Masse (s. Stahlsegmente der SRBs des Shuttles). Fluessigbooster gibt es ja fast nur noch bei den Russen. Beim Einfangen einer kompletten ersten Stufe sehe ich auch ein Gewichtsproblem, da die erste Stufe eigentlich immer die groesste Stufe ist.

Ein langsam fliegendes Turboprop-Flugzeug (Militaertransporter) mit seiner Nutzlastkapazitaet koennte diesen Flaschenhals zwar umgehen, aber was taete das mit "dem Fisch am Haken" ;)?
[/list]
Hatten nicht die Amis mal so eine Auffangtechnik fuer die Rueckkehrkapseln ihrer ersten Aufklaerungssateliten?
« Letzte Änderung: 21. Juli 2007, 13:54:42 von Schillrich »
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knt

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #3 am: 21. Juli 2007, 16:58:00 »
Zitat
Hatten nicht die Amis mal so eine Auffangtechnik fuer die Rueckkehrkapseln ihrer ersten Aufklaerungssateliten?
Von Aufklaerungssateliten weiß ich nichts, aber für diese Sonde die Sonnenwind Partikel in Gel einfangen sollte, haben sie einen Stuntpiloten engagiert der die Sonde per Hubschrauber einfangen sollte. Grund war, das man befürchtet das das fragile Gel beim Aufprall beschädigt wird.



Das ganze ist dann auch deftig schief gegangen - der Bremsfallschrim hat sich nicht geöffnet so das der Hubschrauber garnicht erst zum Einsatz kam:



 :'( Unglaublich: Die Fehlerursache war ein falsch herrum eingebauter Beschleunigungssensor:

Zitat
Ein Sensor zur Messung der Erdbeschleunigung, der die Bremsfallschirme auslösen sollte, war falsch herum eingebaut worden. Wegen des Zeitdrucks beim Bau der 260 Millionen Dollar teuren Sonde hatte der Hersteller Lockheed Martin auf einen umfassenden Test verzichtet

Das Gel hat den ungebremsten Aufprall allerdings teilweise überlebt. ;D Alles für die Katz! Hätte man sich mal auf den Bremsfallschirm konzentriert anstatt mit Hubschraubern zu spielen!

Ich finde das jedenfalls ne alberne Art zu landen. Anstatt sich solchen Mist auszudenken sollen sie lieber an der "vertical take off and landing single stage to orbit" arbeiten! :D
« Letzte Änderung: 21. Juli 2007, 17:33:18 von knt »

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Offline Schillrich

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #4 am: 21. Juli 2007, 18:02:37 »
Zu den angesprochenen Aufklaerungssatelliten:

http://en.wikipedia.org/wiki/Key_Hole


[size=9]Bild: Wikipedia[/size]

Die Rueckkehrkapseln der ersten Keyhole/Corona-Satelliten wurden (s. Bild) in der Luft gefangen. Die Idee war wohl, dass sie nicht in fremde Haende fallen sollten, sollten sie ausserhalb des Zielgebiets niedergehen. Das Ganze hat wohl auch ganz gut funktioniert.
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Offline Schillrich

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #5 am: 22. Juli 2007, 17:49:22 »
Mir ist noch etwas zu dem Boosterfang durch den Kopf gegangen:

Booster wieder zu verwenden soll ja Kosten sparen. Zum Einfangen mehrerer Booster bräuchte man dann eine ganze Flotte von betriebsbereiten (und evtl. auch spezialisierten) Hubschraubern. Außerdem gibt es nicht wirklich viele Hubschrauber mit 10t Nutzlast (v.a. Außennnutzlast), wodurch man ziemlich großes Gerät benötigt.
Mit all dem wird aber eine "Fang-"Operation ziemlich teuer im Vergleich zu ein oder zwei Bergeschiffen im Ozean oder Bergehubschraubern in der Steppe.
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ILBUS

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #6 am: 22. Juli 2007, 19:12:00 »
Das die sich was besonderes Einfallen lassen müssen ist schon klar. Womit ich nicht ganz einferstanden bin, dass ein Hubschrauber nur ein Versuch hat. Die Drehflügler sind so manönvrierfächig, dass sie ohne weiterees mehrere Fangversuche durchführen können. Vor allem Militerhelikopter. Die Bosster werden bestimmt Transponder tragen, was deren einwandfreie Abfangpeilung gewärleisten würde. Daher sehe ich nicht ganz wozu die ganze Flotte?

Aber generel zweifle ich sehr an der Machbarkeit. Ich habewieder bilder vor augen, als ein Feuerlöschvlieger seine Flügel verliert, weil seine Nutzlast sich schlagartig geändert hat. Ähnliches befürchte ich hier.
« Letzte Änderung: 22. Juli 2007, 19:12:29 von ILBUS »

H.J.Kemm

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #7 am: 22. Juli 2007, 19:22:50 »
Moin,

für welche Booster eigentlich? Die von *Sojus*? Das sind schon einmal 4 Stück und die sollen nun mit dieser angedachten Technik *gerettet* werden? Dann wäre noch die Hauptstufe, die hat ein Leergewicht von unter 10 t, könnte dann also auch durch diese Methode gerettet werden.

Oder hat da mal wieder einer laut im Schlaf gesprochen, denn Sinn macht diese Aktion ja wohl kaum.

Jerry

knt

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #8 am: 22. Juli 2007, 20:29:33 »
Zitat
Das die sich was besonderes Einfallen lassen müssen ist schon klar.
Was ist den deiner Meinung nach der Grund für diese Idee?

Mir ist der Sinn und Vorteil hinter dieser Methode garnicht klar. Booster wieder verwenden, ist ja schön und gut - aber warum nicht "einfach" per Fallschirm wie bei Energija geplant, beim SpaceShuttle praktiziert und vieleicht ggf. noch durch ein Airback ergänzt wie es bei Kistler geplant ist.

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Offline Schillrich

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  • 19601
Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #9 am: 22. Juli 2007, 22:41:49 »
Zitat
Die Drehflügler sind so manönvrierfächig, dass sie ohne weiterees mehrere Fangversuche durchführen können. Vor allem Militerhelikopter. Die Bosster werden bestimmt Transponder tragen, was deren einwandfreie Abfangpeilung gewärleisten würde. Daher sehe ich nicht ganz wozu die ganze Flotte?

Hallo ILBUS,

die Flotte braucht man, da eine Rakete normalerweise mindestens 2 Booster oder mehr hat. Man möchte ja alle fangen. Dann ist da noch die Frage, die ich oben schon gestellt habe, ob ein Helikopter pro Booster reichen würde, oder ob man mehre braucht.
Militärhelikopter sind zwar wendig, sind aber keine Transporthelikopter. Außenlasten können die Wenigsten tragen und 10 Tonnen Nutzlast haben nur ganz wenige Modelle, und eben keine Militär- /Kampfhelikopter.
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ILBUS

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #10 am: 22. Juli 2007, 22:51:05 »
Ich habe heute Abend ein wenig recherchiert. Tatsächlig liegt die Nutzlast meisten Kampfhubschrauber (russische Kamov und Mill Familien), oder Militärtransporter unter 10t (3t bis 8t). Vielleicht sind andere Booster gemeint... :-?...etwa eine Neuentwicklung :-/

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Offline Schillrich

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #11 am: 22. Juli 2007, 22:54:51 »
Du darfst diese Nutzlastangaben auch nicht einfach so übernehmen, das sind dann Waffen an mehreren Aufhängungen. Außerdem gehen bei hohen Kampfnutzlasten Manövrierfähigkeit und Flugleistung in den Keller, sind also reduziert. Diese Kampfnutzlasten und deren Aufhängungen kann man auch nicht mit einer einzelnen Schwerlastaufhängung eines Transporthubschraubers vergleichen.
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ILBUS

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #12 am: 22. Juli 2007, 23:29:19 »
Es ist mir schon bewusst, Daniel  ;) Aber es ist ein guter Mass um den Eindrück für die Machbarkeit zu gewinnen.

knt

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #13 am: 23. Juli 2007, 07:00:18 »
Die Mi-10 kann bis 12t Nutzlast heben, die Mi-26 sogar 20t. Mi-32 sollte bis zu 142t tragen - wurde aber wohl nicht realisiert:

Bild:
http://avia.russian.ee/helicopters_eng/mi-32.php

Der amerikanische Sikorsky S-64 kann 12t heben. Das sind auch schon alle Schwerlasthubschrauber die ich kenne.


EDIT:
Habe das Bild aus urheberrechtlichen Gründen durch einen Link ersetzt.

tobi453
« Letzte Änderung: 27. Juli 2007, 19:12:31 von tobi453 »

Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #14 am: 23. Juli 2007, 19:37:16 »
Die Mil Mi-26 kann bis zu 20t heben da sollte selbst die Erststufe der Angara mit 10.5t kein Problem sein.

https://images.raumfahrer.net/up017035.jpg

[EDIT]
Hab das Bild mal durch einen Link ersetzt,
tobi453
« Letzte Änderung: 28. Juli 2007, 12:34:29 von tobi453 »

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Offline berni

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #15 am: 23. Juli 2007, 20:41:20 »
servus.

ich weiß ja nicht wie schnell/langsam die booster fallen, aber 10 t vom boden wegheben und 10 fallende tonnen aus der luft abfangen ist ja dann doch noch mal ein unterschied.

berni

ILBUS

  • Gast
Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #16 am: 23. Juli 2007, 22:07:21 »
Macht ja nix. Kennst du die Geschichte von einem sich vom Lock abgelösten wagen, der von einem dahinter  fahrenden Lock abgefangen wurde?  Man kann ja für den Zeitpunkt des Kontakts die Geschwindigkeiten ein wenig angleichen
« Letzte Änderung: 23. Juli 2007, 22:47:31 von ILBUS »

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Offline berni

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #17 am: 23. Juli 2007, 22:26:32 »
stümmt. aber das manöver dafür stell ich mir sehr interessant vor :)

Matthias1

  • Gast
Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #18 am: 23. Juli 2007, 23:21:30 »
Ich bezweifele auch stark die Machbarkeit: Die SRB's schlagen so weit ich weiß mit knapp 80 km/h am Wasser auf. Wie mag der arme Pilot über den ganzen Luftverwirbelungen des Fallschirms den Hubschrauber im Sturzflug einigermaßen ruhig halten?


Wenn er es dann doch geschafft hat, müsste der Fallschirm noch abgeworfen oder zumindest eingeholt werden, der hat eine viel zu große Angriffsfläche, als dass damit ein Heli anständig fliegen kann. Das macht alles noch komplizierter.

Vor allem ist die Boosterrettung via Heli auch nur bei gutem Wetter möglich, und dass erfordert doch wieder ein Startkriterium, dass man umbedingt vermeiden möchte


Matthias

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Offline tomtom

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #19 am: 23. April 2015, 19:27:51 »
Die Vulcan soll 100 Mio $ kosten und 11 mal im Jahr starten, um wirtschaftlich zu sein. Dazu sind auch kommerzielle Starts erforderlich.

http://spaceflightnow.com/2015/04/22/ula-needs-commercial-business-to-close-vulcan-rocket-business-case/

Interessant ist ja das Wiederverwendungskonzept, wobei mir gefällt, dass es nur die Triebwerke der Hauptstufe umfaßt. Die Stufe soll sich in ca. 22km Höhe lösen und der Triebwerksteil ca. 11 t schwer sein. Ein Chinook-Hubschrauber soll das Teil am Fallschirm einfangen.

http://www.wsj.com/articles/how-to-catch-a-rocket-with-a-helicopter-1429055300

An der Stelle wird es interessant. Wie groß muß ein Fallschirm sein, um 11 t zu tragen? Ein Chinook-Heli kann zwar 11t Last tragen, dürfte aber auch dessen Grenze sein, dessen Einsatzhöhe auf ein paar km beschränkt sein dürfte. Vom Einfangen ganz zu schweigen, so ein Rotor erzeugt einiges an Abwind, das einen Fallschirm nicht unbeeindruckt lassen dürfte und die mögliche Rondevous-Zeit von Fallschirm und Heli dürfte auch nur sehr kurz sein.
Im Zweifel hilft die Such-Funktion:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?action=search

tobi

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #20 am: 23. April 2015, 19:46:29 »
Ich denke technisch lässt sich das sicher machen. Aber ob es wirtschaftlich gegen das Konkurrenzkonzept mit dem Rückflug zum Startplatz bestehen kann?

Nachtrag: die Vulcan benutzt zusätzlich noch Feststoffbooster, bei Stufentrennung dürfte die Rakete vermutlich schneller als die Falcon sein. Damit kommt sie noch weiter draußen runter. Dadurch muss der Hubschrauber vermutlich seegestützt sein. Das ist nicht billig. ;) Ich frage mich außerdem wie die Geschwindigkeit für den Wiedereintritt abgebaut werden soll. Auch mit einem Bremsmanöver mit den Triebwerken wie bei der Konkurrenz oder gibts nen Hitzeschild?

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Offline MR

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #21 am: 23. April 2015, 19:56:59 »
Ob die geplante Bergung klappt, bleibt abzuwarten. Man hat zwar in der Vergangenheit schon diverse Nutzlasten per Hubschrauber geborgen, aber das waren lediglich diverse Filmbehälter von Aufklärungssatelliten. Die wogen nur einige 100 kg, keine 11 t. Ob es wirtschaftlich gegen das Rückflugkonzept von SpaceX bestehen kann muss man abwarten, ich vermute aber ja. Selbst wenn es SpaceX schafft, Stufen intakt zu landen, so wird man nie 100 % schaffen. Mehr als 60 - 70 % dürften nicht machbar sein, dazu ist das Konzept einfach zu komplex. Daneben stellt sich dann aber noch die Frage, ob eine intakt gelandete erste Stufe auch wirklich wirtschaftlich wieder verwendbar ist. Daran habe ich massive Zweifel. Bei Triebwerken hat man immerhin Erfahrung: Jedes Triebwerk absolviert vor dem Einsatz eine Reihe von Tests, zum Teil deutlich länger als die Zeit, die sie beim Aufstieg brennen. Danach müssen sie noch einmal überprüft und gewartet werden, ehe sie in den Träger für ihren Einsatz eingebaut werden. Diese Kosten sind kalkulierbar, da man sie bereits kennt. 

Zumindest hat man korrekt erkannt, das eine Wiederverwendung nur dann möglich ist, wenn die Triebwerke nicht in Kontakt mit Salzwasser kommen. Ein Triebwerk, das kurz nach dem Einsatz (noch mehrere 100 ° heiß) in Kontakt mit kaltem Salzwasser kommt, kann mit Sicherheit nicht mehr wiederverwendet werden. In sofern ist das, was ULA geplant hat, deutlich realistischer als die ersten Planungen von SpaceX (weiche Landung im Meer). Kritisch ist dabei lediglich das Gewicht des Triebwerksblocks. Gelingt die Bergung auf die geplante Art, spricht nichts gegen eine Wiederverwendung der Triebwerke. Mit den Triebwerken des Shuttle hat man da schon Erfahrung, auch die F1 der Saturn 5 hätten ohne Probleme 10 mal eingesetzt werden können.

Die Kostenziele halte ich für erreichbar. Zumindest für die Ariane tut sich da eine sichtbare Konkurrenz auf. Auch die geplante Startrate von mindestens 11 Starts im Jahr ist machbar, sofern man das aktuelle Clean-Pad-Konzept von LC-41 für die neuen Rampen übernimmt. Nutzlasten dürfte man genug gewinnen können, vor allem auf Kosten von Ariane und den Russen. Aber Achtung: Gelingt es nicht, von Anfang an genug kommerzielle Nutzlasten zu gewinnen, so kann es ganz schnell Probleme geben. Schafft man es nicht, mindestens 11 mal im Jahr zu starten, schreibt man ganz schnell rote Zahlen und muss die Preise hochnehmen.

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Offline Gertrud

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #22 am: 23. April 2015, 20:28:31 »
Hallo @MR

Ob die geplante Bergung klappt, bleibt abzuwarten. Man hat zwar in der Vergangenheit schon diverse Nutzlasten per Hubschrauber geborgen, aber das waren lediglich diverse Filmbehälter von Aufklärungssatelliten. Die wogen nur einige 100 kg, keine 11 t. (.............)
Es gibt schon länger Lastenhubschrauber die sehr viel mehr bewegen können.!
Der größte Hubschrauber der Welt Mil Mi-26

Mit den besten Grüßen
Gertrud
die Erklärung zu meinem Avatar:
http://de.wikipedia.org/wiki/NGC_2442
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap070315.html
***
Die Gabe des Staunens lässt uns die Welt aufgeschlossener sehen und ihre Wunder würdigen. (Richard Henry Lee)

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Offline MR

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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #23 am: 24. April 2015, 00:47:20 »
Es gibt schon länger Lastenhubschrauber die sehr viel mehr bewegen können.!
Der größte Hubschrauber der Welt Mil Mi-26

Ja, das ist mir bekannt. Aber ich mache mir auch weniger Gedanken um die reine Nutzlast, sondern eher um die Übernahme der Nutzlast in der Luft. Ob es gefahrlos möglich ist, 11 t in der Luft zu übernehmen, ohne das der Hubschrauber die Kontrolle verliert oder massiv an Höhe verliert?

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Offline roger50

  • Raumcon Berater
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Re: Erststufe mit Hubschrauber einfangen
« Antwort #24 am: 24. April 2015, 01:18:16 »
Moin,

Ob es gefahrlos möglich ist, 11 t in der Luft zu übernehmen, ohne das der Hubschrauber die Kontrolle verliert oder massiv an Höhe verliert? 

Nein, ist es nicht, selbst beim größsten Hubschrauber würden im Moment der Lastübertragung die Blätter der Turbine abreißen.

Es gibt eindrucksvolle Videos, wie beim Schnellablaß von Löschwasser die Flügel eines Feuerbekämpfung-Fluzeuges einfach am Rumpf abbrechen. Das ist sozusagen der umgekehrte Lastfall.

Allerdings weiß ich nicht, woher tomtom seine 11 t Masse der Triebwerkssektion hat. Ich finde die nirgends und sie klingen auch mehr als unwahrscheinlich. Selbst wenn jedes der beiden BE-4 Triebwerke um die 1 t wiegen dürfte, sollte die Kapsel insgesamt nicht mehr als 4-5 t Masse haben.

Gruß
roger50