Har du noen gang ønsket å bli pilot? Vit at et mål uten en plan bare er et ønske (ordene til den store klassikeren Antoine de Saint-Exupery). Det er verdt å merke seg at han ikke bare var forfatter, men også en profesjonell pilot.
Absolutt alle mennesker knyttet til himmelen tar kurs i aerodynamikk. Dette er vitenskapen om bevegelse av luft (gass), som også studerer effekten av dette mediet på strømlinjeformede objekter. En av delene av aerodynamikk er funksjonene til flyging på supersoniske fly. Og her vil eleven se bokstaven M i all sin prakt. Hva betyr det?
Veldig kort referanse
Den latinske bokstaven M i lærebøker om aerodynamikk er ikke annet enn Mach-tallet. Det angir forholdet mellom strømningshastigheten rundt et objekt (for eksempel et fly) og den lokale lydhastigheten. Den skylder navnet sitt i luftfartsarbeid til den østerrikske forskeren Ernst Mach. Med vitenskapelige ord ser det slik ut:
M=v / a
Her er v hastigheten til den motgående strømmen, a er den lokale lydhastigheten. Det er verdt å merke seg at utenlandske kilder bruker objektets hastighet, i motsetning til innenlandsk litteratur. En person som ikke møter dette i profesjonelle aktiviteter, vil mest sannsynlig ha to spørsmål. Hva er den lokale lydhastigheten? Hvorfor trenger vi et Mach-nummer?
Klar for start
Hva menes med ordet lyd? For det første er det en bølge. Tross alt skaper lydkilden forstyrrelser i miljøet, som overføres til luftmolekyler og så videre i en kjede. Derfor, med økende høyde, hvor atmosfæren er mer sjeldne, vil lydbølgen forplante seg med lavere hastighet. Følgelig er det den lokale lydhastigheten som er tilstede i Mach-tallsformelen. Alle verdier for spesifikke høyder er allerede beregnet (spesielle tabeller) - du må bare erstatte. Motgående strømningshastighet måles ved hjelp av lufttrykkmottakere (APS), som er installert på alle fly. Nå har vi alle dataene, noe som betyr at vi enkelt kan beregne Mach-tallet. Et rettferdig spørsmål dukker opp: "Hvorfor ikke bare bruke flyhastigheten?". Ikke glem, du flyr høye M-tall.
Tre, to, en - la oss gå
Mach-nummer i luftfart (og ikke bare) spiller en enorm rolle. Nesten alle sivile, militære og romfergepiloter kan ikke klare seg uten den. Denne parameteren er så viktig!
Når et fly beveger seg i verdensrommet, begynner luftmolekylene rundt det å "forstyrre". Hvis flyets hastighet er lav (M<1, ~ 400 km/t, subsoniske fly), så er omgivelsestetthetenmiljøet forblir konstant. Men når den kinetiske energien øker, brukes en del av den på å komprimere luftrommet rundt flyet. Denne kompresjonseffekten avhenger av kraften som flyet virker på luftmolekylene med. Jo høyere lufthastighet, jo mer komprimeres luften.
Ved transonisk hastighet (~1190 km/t) overføres små forstyrrelser til andre molekyler rundt flyet (lettere å ta hensyn til vingeoverflaten), og i et fint øyeblikk, når på et tidspunkt hastigheten til den møtende flow sammenlignes med den lokale fartslyden (M=1, nemlig flyten, flyet kan fly med lavere hastighet), oppstår en sjokkbølge. Derfor er forskjellen i utformingen av jagerfly så åpenbar: deres vinger, hale og flykropp, sammenlignet med subsoniske fly.
På fly som flyr med M<1, men i høye hastigheter (moderne passasjerskip), kan denne situasjonen også skje, bare overgangen til transonisk hastighet vil føre til en sterkere sjokkbølge, en betydelig økning i luftmotstand, en reduksjon i løft, tap av kontroll og ytterligere fall.
For slike fly indikerer flyoperasjonsdokumentene (AFM for innenlands, FCOM for utenlandske) det kritiske Mach-tallet. Dette er den laveste verdien av M der den motgående strømmen i noen del av flyet vil nå lydhastigheten (Mcr). Det er hele hemmeligheten!
Forresten, de mest suksessrike flygende passasjerene i Sovjetunionen reiste raskeremoderne. Tror du meg ikke?
Nytt er for lengst glemt, gammelt
Gamle mennesker er raskere enn unge! Og det er ikke en spøk. Et gammelt fly glemt av alle var en gang flaggskipet til USSR-luftfarten. Han het TU-144. Det var (og er fortsatt) verdens første kommersielle supersoniske passasjerfly, med en toppfart på opptil 2500 km/t. Selv om flykarrieren til Tu-144 var kort, var skjebnen uløselig knyttet til nummeret M.
Det andre lignende flyet var den britisk-franske Concorde. Det er bemerkelsesverdig at de tok den første flyturen med en forskjell på bare to måneder. God kunnskap om aerodynamikk vil hjelpe kommersielle passasjerer til å glemme lange flyvninger over Atlanterhavet. Og flyvningene med fly og romfartøyer vil fortsette å inspirere menneskeheten til nye oppdagelser.
