Як виміряти швидкість звуку, RKAS - Чоловічий Інтернет Журнал - портал для справжніх чоловіків

Як виміряти швидкість звуку

чоловічий
До кінця першої половини XX століття провідні світові авіаконструктори та авіатори впритул зацікавилися швидкістю звуку (приблизно 330 м/сек. над поверхнею землі). Вже в ході Другої світової війни швидкість більшості винищувачів почала наближатися до швидкості звуку, при цьому пілоти спостерігали незрозумілі і лякаючі явища: починалася сильна вібрація, літак «провалювався», його тягнуло в неконтрольоване піку, керма висоти та елерони практично не слухалися штурвала. Швидкість звуку - це швидкість поширення пружних хвиль у середовищі, відповідно, виникало логічне питання: чи здатний літальний апарат досягти швидкості звуку в повітрі і продовжувати керований політ «з іншого боку звуку»? Іншими словами: чи здатний літак рухатися у повітрі швидше, ніж повітря перед ним стискується?

Проблема звукового бар'єру

Після Другої світової війни окремі льотчики-випробувачі робили безстрашні спроби досягти І цієї психологічно значущої позначки - багато з таких спроб закінчувалися трагічно. Саме в ці роки виникло позбавлене фізичного сенсу, наполовину містичний вираз "звуковий бар'єр" (німці використовували ще більш жахливий вираз - Schallmauer - "звукова стіна"). Песимістично налаштовані льотчики та інженери стверджували, що цю межу неможливо подолати в принципі, що літак розб'ється, немов про стіну, досягнувши швидкості звуку. Проте ретельні дослідження дозволили зрозуміти причини нестабільності літального апарату на навколозвукових швидкостях та вирішити проблему подолання «звукового бар'єру». Політ на надзвуку протікає за іншими законами, ніж на швидкості нижче швидкості звуку. Приподоланні «звукового бар'єру» радикально змінюється аеродинамічна картина обтікання крила: при наближенні до швидкості звуку швидкість руху повітря окремих зонах над крилом може перевищувати швидкість звуку. Пройшовши крило, потік сповільнюється, повертаючись до дозвукового режиму з неминучим утворенням ударної хвилі. Невеликі ударні хвилі з'являються одночасно в багатьох точках за крилом, що є причиною втрати керованості та стійкості літального апарату. Після проходження «бар'єру», коли швидкість руху апарату стає надзвуковою (число Маха помітно більше 1), перебіг повітря знову стає стабільним, хоча характер потоку якісно змінюється. Тепер перед подолав звуковий бар'єр літаком формується ударна хвиля, яка являє собою кордон між зонами повітря з щільністю, що сильно відрізняється. Різко зростає аеродинамічний опір, збільшується нагрівання конструкції літака, зміщується центр тиску на крило. Щоб продовжувати стабільний політ на більших швидкостях, недостатньо просто збільшити потужність двигунів. Саме тому літаки, призначені для понад або гіперзвукових швидкостей (як, наприклад, описаний нижче Х-43, сильно відрізняються від «дозвукових» побратимів: як правило, у них загострений ніс, тонкі стрілоподібні крила, а в контурах — переважно прямі лінії та гострі кути.

Минуле та сьогодення

Слід зазначити, що завдання створення ефективного надзвукового літака не вирішено й досі. Авіаконструкторам постійно доводиться шукати компроміс між конструктивними вимогами, пов'язаними з особливостями польоту на надзвуку, та збереженням маневреності при зльоті та посадці, коли літак рухається із відносно низькою швидкістю. Пропонуємо до вашої уваги п'ять найшвидшихнадзвукових літальних апаратів, створених за історію авіації.

1. ГІПЕРЗВУКОВИЙ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ ЛІТАЛЬНИЙ АПА-РАТ NASA Х-43. Цей незвичайний літак із прямоточним реактивним двигуном розроблявся за програмою Hyper-X американською аерокосмічною корпорацією NASA наприкінці 1990-х.

Цього ж року Х-43 встановив абсолютний рекорд швидкості, розігнавшись до дивовижної швидкості 11 200 км/год (число Маха -9,6) - абсолютний світовий рекорд на сьогодні. Водночас слід зважити на те, що Х-43 — це безпілотник, оскільки під час випробувань на борту людей не було.

5. РАДЯНСЬКИЙ БАГАТОЦІЛЬОВИЙ Винищувач МІГ-21. Завершує п'ятірку найшвидших літаків ще одне дітище ОКБ Мікояна та Гуревича — літак МіГ-21, за характерний зовнішній вигляд, прозваний льотчиками «Балалайкою». Це наймасовіший і найдешевший літак у цьому списку. В одному лише СРСР було побудовано 10 645 «Балалайок». Крім цього, МіГ-21 вироблявся за ліцензією у Чехословаччині, Індії та КНР. Складався на озброєнні та використовувався у ВПС більш ніж 65 країн. У 1959 році один з літаків даного типу розігнався до швидкості 2388 км/год (цей МіГ-21 пілотував Георгій Мосолов - той же пілот, який в 1962 встановить новий рекорд швидкості на літаку Е-152).