Overgang til supersonisk. Lydbarriere

Opphavsrett til bilder SPL

Spektakulære fotografier av jetfighters i en tett kjegle med vanndamp sies ofte å være et fly som bryter lydbarrieren. Men dette er en feil. Observatøren snakker om den virkelige årsaken til fenomenet.

Dette spektakulære fenomenet er gjentatte ganger fanget opp av fotografer og videografer. Et militært jetfly reiser over bakken i høy hastighet, flere hundre kilometer i timen.

Når fighteren akselererer, begynner det å dannes en tett kondenskegle rundt den; inntrykket er at flyet er inne i en kompakt sky.

Tekstingene som hjemsøker fantasien under slike fotografier hevder ofte at vi har et visuelt bevis på en lydbom når et fly når supersonisk hastighet.

Dette er faktisk ikke sant. Vi observerer den såkalte Prandtl-Glauert-effekten - et fysisk fenomen som oppstår når et fly nærmer seg lydhastigheten. Det er ikke forbundet med å bryte lydbommen.

• Andre BBC Future-artikler på russisk

Med utviklingen av flykonstruksjon ble aerodynamiske former mer strømlinjeformet, og hastigheten fly stadig økende - fly begynte å gjøre ting med luften rundt seg som deres tregere og mer tungvint forgjengere ikke var i stand til.

De mystiske sjokkbølgene som dannes rundt lavtflyende fly når de nærmer seg lydhastigheten, og deretter overvinner lydbarrieren, indikerer at luft i slike hastigheter oppfører seg på en veldig merkelig måte.

Så hva er disse mystiske kondensskyer?

I følge Rod Irwin, styreleder for den aerodynamiske gruppen til Royal Society of Aeronautics, ligger forholdene der en dampkegle oppstår umiddelbart foran flyet som bryter lydbarrieren. Imidlertid blir dette fenomenet vanligvis fotografert i hastigheter litt mindre enn lydhastigheten.

Overflateluftlag er tettere enn atmosfæren i høye høyder. Når du flyr i lave høyder, er det økt friksjon og drag.

For øvrig er piloter forbudt å krysse lydbommen over land. "Du kan gå overlyd over havet, men ikke over en solid overflate," forklarer Irwin. - Forresten, denne omstendigheten var et problem for den supersoniske passasjerskipet Concorde - forbudet ble innført etter igangsetting, og mannskapet fikk utvikle supersonisk hastighet bare over vann overflate ".

Videre er det ekstremt vanskelig å registrere en lydbom visuelt når et fly når lyd fra lyden. Du kan ikke se det med det blotte øye - bare ved hjelp av spesialutstyr.

For fotografier av modeller blåst med supersoniske hastigheter i vindtunneler, brukes vanligvis spesielle speil for å oppdage forskjellen i lysrefleksjon forårsaket av dannelsen av en sjokkbølge.

Fotografier innhentet etter den såkalte schlieren-metoden (eller Teplers metode) brukes til å visualisere sjokkbølger (eller, som de også kalles, sjokkbølger) generert rundt modellen.

Kondenseringskjegler opprettes ikke rundt modellene under blåsning, siden luften som brukes i vindtunnlene er fortørket.

Vanndampkegler er assosiert med sjokkbølger (og det er flere av dem) som dannes rundt flyet når det får fart.

Når flyets hastighet nærmer seg lydhastigheten (ca. 1234 km / t ved havnivå), oppstår det et lokalt trykk og en temperaturforskjell i luften som strømmer rundt den.

Som et resultat mister luften evnen til å beholde fuktighet, og kondens dannes i form av en kjegle på denne videoen.

"Den synlige dampkeglen er forårsaket av en sjokkbølge, som skaper et differensialtrykk og temperatur i luften som omgir flyet," sier Irwin.

Mange av de mest vellykkede fotografiene av fenomenet har fanget US Navy-fly, noe som ikke er overraskende med tanke på at varm, fuktig luft nær havoverflaten har en tendens til å være mer uttalt for Prandtl-Glauert-effekten.

Slike triks blir ofte utført av F / A-18 Hornet jagerbombere, den viktigste typen dekkbaserte fly fra den amerikanske marine luftfarten.

Medlemmer av US Navy Blue Angels aerobatiske team flyr i de samme kampvognene og utfører dyktig manøvrer der det dannes en kondenssky rundt flyet.

På grunn av fenomenets spektakulære natur blir det ofte brukt til å popularisere marin luftfart. Pilotene manøvrerer bevisst over havet, der forholdene for forekomst av Prandtl-Glauert-effekten er mest optimale, og profesjonelle marinefotografer er på vakt i nærheten - det er tross alt umulig å ta et klart bilde av et jetfly som flyr med en hastighet på 960 km / t med en vanlig smarttelefon.

Kondensskyene ser mest imponerende ut i den såkalte transoniske flymodusen, når luften delvis strømmer rundt flyet i supersonisk hastighet, og delvis i subsonisk hastighet.

"Flyet flyr ikke nødvendigvis med supersonisk hastighet, men luften strømmer rundt den øvre overflaten av vingen med høyere hastighet enn den nedre, noe som fører til en lokal sjokkbølge," sier Irwin.

Ifølge ham er visse klimatiske forhold (nemlig varm og fuktig luft) nødvendig for forekomst av Prandtl-Glauert-effekten, som luftfartsselskaper med flyselskap kolliderer oftere enn andre fly.

Alt du trenger å gjøre er å be om en tjeneste. profesjonell fotograf, og - voila! - Flyet ditt ble fanget omgitt av en spektakulær sky av vanndamp, som mange av oss feiler som et tegn på å gå til lyd.

• Du kan lese den på nettstedet

Lydbarriere Er et fenomen som oppstår under flyging av et fly eller en rakett ved overgangen fra subsonisk til supersonisk flyhastighet i atmosfæren. Når flyets hastighet nærmer seg lydhastigheten (1200 km / t) i luften, dukker det opp et tynt område foran det, der det er en kraftig økning i trykk og tetthet i luftmiljøet. Denne komprimeringen av luften foran et fly under flyvning kalles en sjokkbølge. På bakken oppleves passering av en sjokkbølge som en pop, som ligner på lyden av et skudd. Etter å ha overskredet lydhastigheten, passerer flyet gjennom dette området med økt lufttetthet, som om det gjennomborer det - det overvinner lydbarrieren. I lang tid syntes å overvinne lydbarrieren å være et alvorlig problem i utviklingen av luftfart. For å løse det var det nødvendig å endre flyvingens profil og form (den ble tynnere og feid), for å gjøre den fremre delen av skroget mer spiss og forsyne flyet med jetmotorer. For første gang ble lydhastigheten overskredet i 1947 av C. Yeager på en Bell X-1 (USA) flytende drivstoffrakettmotor som ble lansert fra et Boeing B-29-fly. I Russland var den første som kom over lydbarrieren i 1948 pilot O. V. Sokolovsky på et eksperimentelt La-176-fly med turbojetmotor.

Video.

Lydhastighet.

Formasjonshastigheten (relativt til mediet) av forstyrrelser med lite trykk. I en perfekt gass (for eksempel i luft ved moderat temperatur og trykk) C. h. avhenger ikke av arten av den forplantende lille forstyrrelsen og er den samme både for monokratiske svingninger av forskjellige frekvenser () og for svake sjokkbølger. I perfekt gass på punktet i rommet under vurdering, C. z. men avhenger bare av gassens sammensetning og dens absolutte temperatur T:
a \u003d (dp / d (()) 1/2 \u003d ((() p / (()) 1/2 \u003d ((() RT / (()) 1/2,
hvor dp / d (() er avledet av trykk med hensyn til tetthet for den isentropiske prosessen, (-) er den adiabatiske eksponenten, R er den universelle gasskonstanten, (-) er molekylvekten (i luft en 20,1T1 / 2 m / s. ved 0 (°) Ca \u003d 332 m / s).
I en gass med fysisk-kjemiske transformasjoner, for eksempel i en dissosierende gass, C. z. vil avhenge av hvordan - i likevekt eller ikke-likevekt - disse prosessene fortsetter i bølgen av forstyrrelser. Ved termodynamisk likevekt S. z. avhenger bare av gassens sammensetning, dens temperatur og trykk. Med et ikke-likevektsforløp av fysiske og kjemiske prosesser, foregår dispersjon av lyd, det vil si S. z. avhenger ikke bare av tilstanden til mediet, men også av vibrasjonsfrekvensen (). Høyfrekvente svingninger ((tm), ()) - avslapningstid) forplantes fra den frosne S. z. aj, lavfrekvens ((,) 0) - med likevekt S. z. ae, og aj\u003e ae. Forskjellen mellom aj og ai er vanligvis liten (i luft ved T \u003d 6000 (°) C og p \u003d 105 Pa, det er omtrent 15%). I S.s væsker z. mye høyere enn i gass (i vann 1500 m / s)

14. oktober 1947 krysset menneskeheten neste milepæl. Grensen er ganske objektiv, uttrykt i en bestemt fysisk størrelse - lydens hastighet i luft, som under jordens atmosfære avhenger av temperaturen og trykket i området 1100–1200 km / t. Den amerikanske piloten Charles Elwood "Chuck" Yeager, en ung veteran fra andre verdenskrig med ekstraordinært mot og utmerket fotogenisitet, erobret supersonisk hastighet, takket være at han umiddelbart ble populær i hjemlandet, akkurat som Yuri Gagarin var 14 år senere.

Og motet til å krysse lydbommen var virkelig nødvendig. Den sovjetiske piloten Ivan Fedorov, som gjentok Yeagers prestasjon et år senere, i 1948, husket sine følelser på den tiden: «Før flyet for å overvinne lydbarrieren, ble det åpenbart at det ikke var noen garanti for å overleve etter den. Ingen visste praktisk talt hva det var, og om flyets struktur ville tåle elementets trykk. Men de prøvde å ikke tenke på det. "

Det var faktisk ingen fullstendig klarhet i hvordan bilen ville oppføre seg i supersonisk hastighet. Flydesignerne hadde fremdeles friske minner fra den plutselige ulykken på 30-tallet, da de med økningen i flyhastigheter raskt måtte løse problemet med flagring - selvsvingninger som oppstår både i flyets stive strukturer og i skinnet, og river flyet fra hverandre i løpet av få minutter. Prosessen utviklet seg som et skred, raskt, pilotene hadde ikke tid til å endre flymodus, og bilene falt fra hverandre i luften. I ganske lang tid slet matematikere og designere i forskjellige land for å løse dette problemet. Til slutt ble teorien om fenomenet skapt av den daværende unge russiske matematikeren Mstislav Vsevolodovich Keldysh (1911–1978), senere president for USSR Academy of Sciences. Ved hjelp av denne teorien var det mulig å finne en måte å bli kvitt det ubehagelige fenomenet for alltid.

Det er ganske forståelig at det ble forventet like ubehagelige overraskelser fra lydbarrieren. Numerisk løsning av komplekse differensiallikninger av aerodynamikk i fravær av kraftige datamaskiner var umulig, og måtte stole på å "blåse" modellene i vindtunneler. Men av kvalitative hensyn var det klart at når lydens hastighet er nådd, oppstår en sjokkbølge nær flyet. Det mest avgjørende øyeblikket er å bryte lydbommen når flyets hastighet sammenlignes med lydens hastighet. I dette øyeblikket øker trykkforskjellen på motsatte sider av bølgefronten raskt, og hvis øyeblikket varer lenger enn et øyeblikk, kan flyet ikke kollapse ikke verre enn fra en flagring. Noen ganger, når man overvinner lydbarrieren med utilstrekkelig akselerasjon, slår sjokkbølgen skapt av flyet til og med glass fra vinduene til husene på bakken under det.

Forholdet mellom flyets hastighet og lydhastigheten kalles Mach-nummeret (etter den berømte tyske mekanikeren og filosofen Ernst Mach). Når du passerer lydbarrieren, ser det ut til piloten at tallet M hopper over enheten i et hopp: Chuck Yeager så hvordan mahometernålen hoppet fra 0,98 til 1,02, hvorpå en "guddommelig" stillhet falt i cockpiten - faktisk virket det: bare et nivå lydtrykket i cockpiten synker flere ganger. Dette øyeblikket av "lydrensing" er veldig lumsk, det kostet mange testere livet. Men faren for å falle fra hverandre for X-1-flyet var liten.

X-1, produsert av Bell Aircraft i januar 1946, var utelukkende et forskningsfly designet for å bryte lydbarrieren og ingenting annet. Til tross for at maskinen ble bestilt av Forsvarsdepartementet, i stedet for våpen, var den fylt med vitenskapelig utstyr som overvåker driftsmåtene til enheter, instrumenter og mekanismer. X-1 var som et moderne cruisemissil. Den hadde en Reaction Motors rakettmotor med en skyvekraft på 2722 kg. Maksimal startvekt er 6078 kg. Lengde - 9,45 m, høyde - 3,3 m, vingespenn - 8,53 m. Topphastighet - i en høyde av 18290 m 2736 km / t. Kjøretøyet ble sjøsatt fra en B-29 strategisk bombefly og landet på "ski" av stål på en tørr saltsjø.

De "taktiske og tekniske parametrene" til piloten er ikke mindre imponerende. Chuck Yeager ble født 13. februar 1923. Etter skolen gikk han på en flyskole, og etter endt utdanning gikk han for å kjempe i Europa. Skutt ned en Messerschmitt-109. Selv ble han skutt ned i Frankrikes himmel, men han ble reddet av partisaner. Som om ingenting hadde skjedd, vendte han tilbake til basen i England. Imidlertid fjernet den årvåkne motintelligens-tjenesten, uten å tro på den mirakuløse utfrielsen fra fangenskap, piloten fra flyreiser og sendte ham bak. Den ambisiøse Yeager fikk en mottakelse fra øverstkommanderende for de allierte styrkene i Europa, general Eisenhower, som trodde Yeager. Og han tok ikke feil - i løpet av de seks månedene som var igjen til krigens slutt gjorde den unge piloten 64 ruter, skutt ned 13 fiendtlige fly, 4 i en kamp. Og han returnerte til hjemlandet med rang som kaptein med en utmerket dossier, som antydet at han har fenomenal flygende intuisjon, utrolig ro og fantastisk utholdenhet i enhver kritisk situasjon. Takket være denne karakteristikken ble han inkludert i teamet av supersoniske testere, som ble valgt og trent så nøye som astronautene senere.

Ved å gi nytt navn til X-1 Glamorous Glennis etter kona, har Yeager satt rekorder på den mer enn en gang. I slutten av oktober 1947 falt den forrige høydeposten - 21.372 m. I desember 1953, en ny modifisering av maskinen - X-1A utviklet en hastighet på 2,35 M - nesten 2800 km / t, og seks måneder senere steg den til en høyde på 27.430 m. Det var testingen av en rekke krigere som ble lansert i en serie og innkjøringen av MiG-15, fanget og fraktet til Amerika under Koreakrigen. Deretter befalte Yeager forskjellige testenheter fra luftforsvaret både i USA og på amerikanske baser i Europa og Asia, deltok i fiendtligheter i Vietnam og trente piloter. Han trakk seg tilbake i februar 1975 med rang av brigadegeneral, etter å ha fløy ti tusen timer i løpet av sin tapper tjeneste, kjørt 180 forskjellige supersoniske modeller og samlet en unik samling ordrer og medaljer. På midten av 80-tallet ble det filmet en film basert på biografien til den tøffe fyren som var den første i verden som erobret lydbarrieren, og etter det ble Chuck Yeager ikke engang en helt, men et landsomfattende relikvie. Han satt sist i F-16 14. oktober 1997, og brøt lydbarrieren på femtiårsdagen for hans historiske fly. Yeager var da 74 år gammel. Generelt, som dikteren sa, ville det bli laget negler av disse menneskene.

Det er mange slike mennesker på den andre siden av havet ... Sovjetiske designere begynte å prøve å erobre lydbarrieren samtidig som de amerikanske. Men for dem var det ikke et mål i seg selv, men en handling ganske pragmatisk. Hvis X-1 var et rent forskningskjøretøy, ble lydbarrieren vår stormet på prototype-krigere, som skulle lanseres i serie for å utstyre luftforsvarsenheter med dem.

Flere designbyråer ble med i konkurransen - Lavochkin Design Bureau, Mikoyan Design Bureau og Yakovlev Design Bureau - der sveipede fly ble utviklet parallelt, som da var en revolusjonerende designbeslutning. De kom til den supersoniske finishen i denne rekkefølgen: La-176 (1948), MiG-15 (1949), Yak-50 (1950). Imidlertid ble problemet løst i en ganske kompleks sammenheng: et militært kjøretøy skal ikke bare ha høy hastighet, men også mange andre kvaliteter - manøvrerbarhet, overlevelsesevne, minimum forberedelsestid før flyet, kraftige våpen, imponerende ammunisjon, etc. etc. Det skal også bemerkes at i sovjetiske tider ble beslutningen om kommisjoner for statlig aksept ofte ikke bare påvirket av objektive faktorer, men også av subjektive faktorer knyttet til utvikleres politiske manøvrer. All denne kombinasjonen av forhold førte til at MiG-15-jagerflyet ble lansert i serien, som viste seg perfekt på de lokale arenaene for militære operasjoner på 50-tallet. Det var denne bilen, som nevnt ovenfor i Korea, som Chuck Yeager “kjørte rundt”.

I La-176 ble det brukt en rekordfeie av vingen for de tidene, lik 45 grader. VK-1 turbojetmotoren ga en skyvekraft på 2700 kg. Lengde - 10,97 m, vingespenn - 8,59 m, vingeareal 18,26 kvm. M. Startvekt - 4636 kg. Taket er 15 000 m. Flyrekkevidden er 1000 km. Bevæpning - en 37 mm kanon og to 23 mm. Kjøretøyet var klart høsten 1948, og i desember begynte flyprøvene på Krim på en militær flyplass nær byen Saki. Blant de som ledet testene var den fremtidige akademikeren Vladimir Vasilievich Struminsky (1914–1998), pilotene til det eksperimentelle flyet var kaptein Oleg Sokolovsky og oberst Ivan Fedorov, som senere mottok tittelen helt Sovjetunionen... Sokolovsky, ved en absurd ulykke, døde under den fjerde flyturen og glemte å lukke cockpitbaldakinen.

Oberst Ivan Fyodorov brøt lydbarrieren 26. desember 1948. Etter å ha steget til en høyde på 10 tusen meter, avledet han kontrollspaken fra seg og begynte å akselerere i et dykk. "Jeg akselererer min 176 fra stor høyde," husket piloten. - En kjedelig lav fløyte høres. Akselererende fart, flyet flyr til bakken. På skalaen til tachymeteret endres pilen fra tresifrede tall til firesifrede. Flyet skjelver som i feber. Og plutselig - stillhet! Lydbarrieren er tatt. Den påfølgende dekodingen av oscillogrammene viste at tallet M oversteg en. " Det skjedde i en høyde på 7.000 meter, hvor en hastighet på 1.02M ble registrert.

I fremtiden fortsatte hastigheten på bemannede fly å øke jevnlig på grunn av økning i motoreffekt, bruk av nye materialer og optimalisering av aerodynamiske parametere. Imidlertid er denne prosessen ikke ubegrenset. På den ene siden blir det hemmet av hensyn til rasjonalitet, når det tas hensyn til drivstofforbruk, utviklingskostnader, flysikkerhet og andre ikke inaktive hensyn. Og selv i militær luftfart, der penger og sikkerheten til piloten ikke er så viktig, ligger hastighetene til de mest "kvikke" maskinene i området fra 1,5M til 3M. Mer som om ikke nødvendig. (Hastighetsrekorden for bemannede romfartøy med jetmotorer tilhører det amerikanske rekognosasjonsflyet SR-71 og er 3,2M.)

På den annen side er det en uoverstigelig termisk barriere: ved en viss hastighet skjer oppvarmingen av maskinhuset ved friksjon mot luften så raskt at det er umulig å fjerne varme fra overflaten. Beregninger viser at dette ved normalt trykk skal skje med en hastighet på ca 10M.

Likevel ble 10M-grensen fortsatt nådd på samme Edwards-teststed. Det skjedde i 2005. Rekordinnehaveren var Kh-43A ubemannede rakettfly, produsert som en del av det 7-årige ambisiøse Hiper-X-programmet for å utvikle nye typer teknologier designet for å radikalt endre fremtidens rakett- og romteknologi. Kostnaden er $ 230 millioner. Rekorden ble satt i en høyde på 33 tusen meter. Dronen som ble brukt nytt system overklokking. Først utarbeides en tradisjonell drivstoffrakett, ved hjelp av hvilken X-43A når en hastighet på 7M, og deretter slås en ny type motor på - en hypersonisk ramjetmotor (scramjet eller scrumjet), der vanlig atmosfærisk luft brukes som oksidasjonsmiddel, og drivstoffet er gasformig. hydrogen (rett og slett klassisk oppsett av en ukontrollert eksplosjon).

I samsvar med programmet ble det produsert tre ubemannede modeller, som etter oppdraget ble druknet i havet. Den neste fasen innebærer opprettelse av bemannede kjøretøyer. Etter å ha testet dem, vil de oppnådde resultatene bli tatt i betraktning når du lager et bredt utvalg av "nyttige" enheter. I tillegg til fly for NASAs behov, vil det opprettes hypersoniske militære kjøretøy - bombefly, rekognoseringsfly og transportfly. Boeing, som deltar i Hiper-X-programmet, planlegger å lage en hypersonisk passasjerfly med 250 passasjerer innen 2030–2040. Det er ganske forståelig at det ikke vil være vinduer som bryter aerodynamikk i slike hastigheter og ikke tåler termisk oppvarming. I stedet for koøyer antas det skjermer med videoopptak av skyer som passerer.

Det er ingen tvil om at denne typen transport vil være etterspurt, fordi jo lenger, jo dyrere tid, som inneholder flere og flere følelser, dollar og andre komponenter per tidsenhet. moderne liv... I denne forbindelse er det ingen tvil om at en dag mennesker vil bli til en-dags sommerfugler: en dag vil være like rik som hele dagens (snarere gårsdagens) menneskeliv. Og vi kan anta at noen eller noe implementerer Hiper-X-programmet i forhold til menneskeheten.

Lydbarriere

Sound Barrier

et fenomen som oppstår under flyging av et fly eller en rakett på tidspunktet for overgangen fra subsonisk til supersonisk flyhastighet i atmosfæren. Når flyets hastighet nærmer seg lydhastigheten (1200 km / t), dukker det opp et tynt område foran det, der det er en kraftig økning i trykk og tetthet i luftmiljøet. Denne komprimeringen av luften foran et fly under flyvning kalles en sjokkbølge. På bakken oppleves passering av en sjokkbølge som en pop, som ligner på lyden av et skudd. Etter å ha overskredet passerer flyet gjennom dette området med økt lufttetthet, som om det gjennomborer det - overvinner lydbarrieren. I lang tid syntes å overvinne lydbarrieren å være et alvorlig problem i utviklingen av luftfart. For å løse det var det nødvendig å endre flyvingens profil og form (den ble tynnere og feid), for å gjøre den fremre delen av skroget mer spiss og forsyne flyet med jetmotorer. For første gang ble lydhastigheten overskredet i 1947 av Ch. Yeager på et X-1 (USA) fly med en rakettmotor med flytende drivstoff lansert fra et B-29-fly. I Russland var OV Sokolovsky den første til å bryte lydbarrieren i 1948 på et eksperimentelt La-176-fly med turbojetmotor.

Leksikon "Technics". - M.: Rosman. 2006 .

Lydbarriere

en kraftig økning i motstanden til det aerodynamiske flyet ved Mach-flynummer M (∞), noe som overgår det kritiske tallet M *. Årsaken er at ved tallene M (∞)\u003e M * forekommer, ledsaget av utseendet til bølgemotstand. Koeffisienten for bølgekraft for fly øker veldig raskt med en økning i tallet M, fra M (∞) \u003d M *.
Tilgjengelighet av Z. b. gjør det vanskelig å oppnå en flyhastighet som er lik lydhastigheten, og den påfølgende overgangen til supersonisk flyging. For dette viste det seg å være nødvendig å lage fly med tynne sveipede vinger, noe som gjorde det mulig å redusere motstanden betydelig, og jetmotorer, der skyvet øker med økende hastighet.
I Sovjetunionen ble en hastighet lik lydhastigheten først oppnådd på et La-176-fly i 1948.

Luftfart: En leksikon. - M.: Stor russisk leksikon. Ansvarlig redaktør G.P. Svishchev. 1994 .

Se hva "lydbarrieren" er i andre ordbøker:

Barriere - alle arbeidsrabatter Barriere i kategorien Hus og hytte

Lydbarrieren i aerodynamikk er navnet på en rekke fenomener som følger med bevegelsen til et fly (for eksempel et supersonisk fly, en rakett) i hastigheter nær eller overstiger lydhastigheten. Innhold 1 Shockwave, ... ... Wikipedia

SOUND BARRIER, årsaken til luftfartsvansker når flyhastigheten øker over lydhastigheten (SUPERSONIC SPEED). Flyet nærmer seg lydhastigheten og opplever en uventet økning i luftmotstand og tap av aerodynamisk LØFTING ... Vitenskapelig og teknisk leksikonordbok

lydbarriere - garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. sonisk barriere; lydbarriere vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. lydbarriere, m pranc. barrière sonique, f; frontière sonique, f; mur de son, m ... Fizikos terminų žodynas

lydbarriere - garso barjeras statusas T sritis Energetika apibrėžtis Staigus aerodinaminio pasipriešinimo padidėjimas, kai orlaivio greitis tampa garso greičiu (viršijama kritinė Macho skaičiaus vertė). Aiškinamas bangų krize dėl staiga padidėjusio ... ... Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

En kraftig økning i den aerodynamiske luftmotstanden når flyets hastighet nærmer seg lydhastigheten (overskrider den kritiske Mach-verdien til flynummeret). Det forklares med en bølgekrise, ledsaget av en økning i bølgemotstand. Overvinne 3. ... ... Big Encyclopedic Polytechnic Dictionary

Lydbarriere - en kraftig økning i luftens motstand mot flyets bevegelse ved. tilnærming til hastigheter nær hastigheten på lydutbredelse. Overvinne 3. b. ble mulig på grunn av forbedring av de aerodynamiske flyformene og bruk av kraftige ... ... Ordbok for militære termer

lydbarriere - lydbarriere - en kraftig økning i motstanden til det aerodynamiske flyet ved Mach-flynummer M∞, noe som overgår det kritiske tallet M *. Årsaken er at for tallene M∞\u003e Leksikon "luftfart"

lydbarriere - lydbarriere - en kraftig økning i motstanden til det aerodynamiske flyet ved Mach-flynummer M∞, noe som overgår det kritiske tallet M *. Årsaken er at for tallene M∞\u003e M * setter en bølgekrise inn, ... ... Leksikon "luftfart"

- (fransk barriere utpost). 1) porter i festninger. 2) i arenaer og sirkus, et gjerde, en tømmerstokk, en stang som en hest hopper gjennom. 3) et tegn på at krigere når i en duell. 4) rekkverk, gitter. Ordbok for fremmede ord inkludert i ... ... Ordbok med fremmede ord på russisk

BARRIER, ah, mann. 1. Hindring (slags vegg, tverrstang), plassert på veien (når du kjører, løper). Ta b. (kom over det). 2. Gjerde, gjerder. B. esker, balkonger. 3. overføring. Hindring, hindring som n. Naturlig elv b. for ... ... Ozhegovs forklarende ordbok

Bøker

• Vegas: A True Story (DVD), Naderi Amir. Noen mennesker ser etter "American Dream" på de underligste stedene ... En gang var Eddie Parker og hans kone Tracy ivrige spillere, noe som ikke er overraskende: de bor i Las Vegas, hvor alle spiller ...

Den første piloten som brøt lydbarrieren var Charles Yeager, som fløy en Bell X-1 høsten 1947. I Sovjetunionen ble denne bragden gjentatt av pilotene Fedorov og Sokolovsky, som styrte en LA-176-fighter i en høyde på over 15 tusen meter. Fartøyets supersoniske hastighet var 1104 km / t, hvor den kunne dekke omtrent tusen kilometer uten å fylle drivstoff. Mach-nummer er forholdet mellom lydhastigheten og hastigheten flyet kjører på. Oppkalt etter den berømte østerrikske fysikeren Ernst Maievsky, som studerte årsakene til sjokkbølger og aerodynamiske prosesser under supersonisk bevegelse av legemer.

Hva er en lydbarriere?

Lydbarrieren i aerodynamikk refererer til en rekke fenomener som følger bevegelsen til et fly med lydhastigheten (340 m / s) eller høyere. En lydbom oppstår på grunn av trykkstigninger og ledsages av et "smell", som av observatøren oppfattes som lyden av en eksplosjon. Som et resultat av bølgekrisen endres flytstrømmen rundt flyet, vibrasjoner vises, løft avtar og motstand øker.

Behovet for å overvinne lydbarrieren oppsto under andre verdenskrig, da mange piloter la merke til at en økning i hastigheten til en jagerfly forverret kontrollerbarheten og en rekke andre viktige egenskaper, for eksempel justering av kraner og luftroder. Piloter av stempelfly, som forsøkte å nå maksimale hastigheter, møtte uunngåelig en bølgekrise, hvorfra det ikke var mulig å komme seg ut uten et dykk.

En viktig rolle i problemet med å forklare og overvinne lydbarrieren ble spilt av vitenskapelige arbeider viet til studiet av supersonisk gassbevegelse.

Mens flyet beveger seg med lav hastighet (opptil 420 km / t) i en høyde på opptil 3000 meter, er det ganske enkelt å beregne de nøyaktige flyparametrene. Imidlertid når det gjelder å overvinne lydbarrieren med et fly, faller ikke bare temperaturen over bord, men også tettheten i luftmiljøet. Når instrumentene viser tilsvarende hastighetsavlesninger i en høyde på 2000 meter og 10 000 meter, vil den faktiske hastigheten være høyere i tynn luft.

Supersonisk flyhastighet

Ved lydens hastighet opphører luftrommet å være homogent og hindrer bevegelsen av lavhastighetsfly sterkt. Det opprettes et miljø der sjokkbølger og endringer i strømmen rundt flyet vises, noe som skaper forutsetninger for en bølgekrise. En sjokkbølge øker gassens entropi, som avtar når lydbarrieren passerer.

Funksjoner av supersonisk flyging

Overgangen til overlydshastighet ledsages av en sjokkbølge som oppstår fra trykkforskjellen. Hvis det varer mer enn et sekund, kan fartøyets kropp ikke tåle slike belastninger, noe som vil føre til vraket. Hvis du ser på flyet som overvinner lydbarrieren i videoen, vil du legge merke til at nesten alt glasset av boligbygninger som ligger på jordoverflaten blir ødelagt av sjokkbølgen.

Etter at den amerikanske piloten Charles Yeager klarte å overvinne lydbarrieren for første gang, ble han rammet av den "guddommelige stillheten" som regjerte i cockpiten. I øyeblikket når pilen til makhmeteret klarer å passere merke 1.0, reduseres lydtrykket inne i fartøyet merkbart. Imidlertid øker risikoen for deformasjon av skroget og andre deler av flyet.

Støtets energiindikatorer (intensitet) påvirkes av forholdene miljø, flyets designfunksjoner og hastigheten på bevegelsen. Pilotene til Concorde og TU-144 hypersoniske passasjerflyfly fikk lov til å overvinne lydbarrieren utelukkende over havoverflaten i et luftrom flere tusen meter høyere enn bevegelseshøyden til vanlig sivil luftfart.

Har du noen gang hørt klappen fra et fly som krysser en supersonisk barriere?

JaNei

Hva skjer med flyet når det krysser lydbommen?

Hva skjer med et fly når det når lydhastigheten? Dannelsen av sjokkbølger begynner, som dukker opp i halens seksjon av flyet, i bakre og frontale kanter, så vel som på tuppen av skroget. Støtbølgen har en veldig liten tykkelse, og støtfronten er preget av dramatiske endringer i strømningsegenskaper. Hastighetsindikatorene reduseres i forhold til kroppen, og hastigheten får subsoniske egenskaper. Kinetisk energi konverteres delvis til gass (intern) energi.

Klappet til et supersonisk fly er en "sonisk bom" som oppstår på grunn av svingninger i lufttrykket. Klappen vises som et resultat av passeringen av hovedbølgen og oppfattes av lytteren hver gang flyet flyr over hodet på ham.

Omfanget av slike endringer er direkte proporsjonalt med hastigheten på den hypersoniske strømmen. Mach nummer i i dette tilfellet overstiger 5, og temperaturindikatorene øker for alvor, noe som forårsaker en rekke problemer for fly som beveger seg i supersonisk hastighet. Skader på de termiske skjoldene utløste styrten av NASAs gjenbrukbare romferge Columbia i 2003. Shuttle gikk inn i jordens atmosfære for å lande og ble skadet av en kraftig sjokkbølge.

Russisk supersonisk passasjerfly

Det første passasjerflyet som brøt lydbarrieren var Tu-144, laget av ingeniører fra Tupolev designbyrå. For å overvinne lydbarrieren ble lineren laget i form av et haleløst lavvingefly, utstyrt med ekstra kraftverk... TU-144 ble fratatt klaffene og lamellene som var vanlig for flyet fra forrige generasjon, og overgangen til hypersonisk modus ble utført takket være en kompleks prosedyre for omfordeling av drivstoff til de bakre sentreringstankene.

Valkyrie supersonisk bombe i høy høyde

Valkyrie XB-70 høyhøydebomber, som utvikler en hastighet på over tre Machs (3673 km / t) og stiger til en høyde på over 20 tusen meter, overvinner lett lydbarrieren. For å reise i hypersonisk hastighet, ble designerne tvunget til å redusere startvekten, og også å overføre flyet til en pentaboran (borhydrogenbrenselblanding), som har økt forbrenningsenergi. Bomberen er en haleløs bomber laget av høyfast verktøyverktøystål.