Vnučka japonského cisára. Japonská princezná sa vzdala svojho kráľovského titulu pre manželstvo
Počuli ste hlasný zvuk podobný výbuchu, keď nad hlavou preletí prúdové lietadlo? Tento zvuk vzniká, keď lietadlo prelomí zvukovú bariéru. Čo je to zvuková bariéra a prečo lietadlo vydáva taký zvuk?
Ako viete, zvuk sa šíri určitou rýchlosťou. Rýchlosť závisí od nadmorskej výšky. Na hladine mora je rýchlosť zvuku približne 1220 kilometrov za hodinu a vo výške 11 000 metrov - 1060 kilometrov za hodinu. Keď lietadlo letí rýchlosťou blízkou rýchlosti zvuku, podlieha určité záťaže. Keď letí normálnou (podzvukovou) rýchlosťou, predná časť lietadla tlačí pred sebou tlakovú vlnu. Táto vlna sa šíri rýchlosťou zvuku.
Tlaková vlna je spôsobená nahromadením častíc vzduchu pri pohybe lietadla vpred. Vlna sa pohybuje rýchlejšie ako lietadlo, keď lietadlo letí podzvukovou rýchlosťou. A v dôsledku toho sa ukazuje, že vzduch prechádza bez prekážok po povrchu krídel lietadla.
Teraz sa pozrime na lietadlo, ktoré letí rýchlosťou zvuku. Pred lietadlom nie je tlaková vlna. Namiesto toho sa vytvorí tlaková vlna pred krídlom (keďže lietadlo a tlaková vlna sa pohybujú rovnakou rýchlosťou).
Teraz sa vytvorí rázová vlna, ktorá spôsobuje veľké zaťaženie krídla lietadla. Výraz „zvuková bariéra“ pochádza z doby predtým, než lietadlá mohli lietať rýchlosťou zvuku – a myslelo sa, že popisuje stres, ktorý by lietadlo pri týchto rýchlostiach zažívalo. Toto sa považovalo za „prekážku“.
Ale rýchlosť zvuku vôbec nie je prekážkou! Inžinieri a leteckí konštruktéri prekonali problém nových nákladov. A zo starých názorov nám zostalo len to, že náraz je spôsobený rázovou vlnou, keď lietadlo letí nadzvukovou rýchlosťou.
Pojem „zvuková bariéra“ zavádzajúcim spôsobom opisuje podmienky, ktoré nastanú, keď lietadlo cestuje určitou rýchlosťou. Niekto by si mohol myslieť, že keď lietadlo dosiahne rýchlosť zvuku, objaví sa niečo ako „bariéra“ – ale nič také sa nedeje!
Aby ste to všetko pochopili, zvážte lietadlo letiace nízkou, normálnou rýchlosťou. Keď sa lietadlo pohybuje dopredu, pred lietadlom sa vytvorí kompresná vlna. Tvorí ho dopredu pohybujúce sa lietadlo, ktoré stláča častice vzduchu.
Táto vlna sa pohybuje pred lietadlom rýchlosťou zvuku. A jeho rýchlosť je vyššia ako rýchlosť lietadla, ktoré, ako sme už povedali, letí nízkou rýchlosťou. Táto vlna, ktorá sa pohybuje pred lietadlom, núti prúdiť vzduch okolo roviny lietadla.
Teraz si predstavte, že lietadlo letí rýchlosťou zvuku. Pred rovinou sa nevytvárajú žiadne kompresné vlny, pretože rovina aj vlny majú rovnakú rýchlosť. Preto sa vlna tvorí pred krídlami.
V dôsledku toho sa objaví rázová vlna, ktorá vytvára veľké zaťaženie na krídlach lietadla. Predtým, ako lietadlá dosiahli a prekročili zvukovú bariéru, verilo sa, že napr rázové vlny a preťaženia vytvoria pre lietadlo niečo ako bariéru – „zvukovú bariéru“. Neexistovala však zvuková bariéra, keďže leteckí inžinieri vyvinuté špeciálny dizajn lietadlo na to.
Mimochodom, silný „úder“, ktorý počujeme, keď lietadlo prejde cez „zvukovú bariéru“, je rázová vlna, o ktorej sme už hovorili – keď rovnakú rýchlosť lietadlové a kompresné vlny.
15. október 2012, 10:32
Rakúsky atlét Felix Baumgartner urobil zoskok zo stratosféry z rekordnej výšky. Jeho rýchlosť pri voľnom páde presahovala rýchlosť zvuku a dosahovala 1342,8 km za hodinu, pevná výška bola 39,45 tisíc metrov. Oficiálne to odznelo na záverečnej konferencii na území býv vojenská základňa Roswell (Nové Mexiko).
Baumgartner Stratostat s héliom s objemom 850 tisíc metrov kubických, vyrobený z najkvalitnejšieho materiálu, bol spustený o 08:30 hod. Západné pobrežie USA (19:30 moskovského času), výstup trval asi dve hodiny. Asi 30 minút prebiehali celkom napínavé prípravy na opustenie kapsuly, meranie tlaku a kontrola prístrojov.
Voľný pád podľa odborníkov trval 4 minúty a 20 sekúnd bez otvoreného brzdiaceho padáka. Organizátori rekordov medzitým hovoria, že všetky údaje budú prenesené na rakúsku stranu, po čom prebehne finálny záznam a certifikácia. Ide o o troch svetových úspechoch: skok zo samého vysoký bod, trvanie voľného pádu a prelomenie rýchlosti zvuku. V každom prípade je Felix Baumgartner prvým človekom na svete, ktorý prekonal rýchlosť zvuku mimo technológie, poznamenáva ITAR-TASS. Baumgartnerov voľný pád trval 4 minúty 20 sekúnd, no bez stabilizačného padáka. V dôsledku toho sa športovec takmer dostal do vývrtky a neudržiaval rádiový kontakt so zemou počas prvých 90 sekúnd letu.
„Na chvíľu sa mi zdalo, že strácam vedomie,“ opísal svoj stav športovec „Neotvoril som však brzdiaci padák, ale každú sekundu som sa snažil stabilizovať let jasne pochopil, čo sa so mnou deje." V dôsledku toho bolo možné „uhasiť“ rotáciu. V opačnom prípade, ak by sa vývrtka pretiahla, stabilizačný padák by sa automaticky otvoril.
V akom bode pád prekročil rýchlosť zvuku, Rakúšan povedať nevie. „Nemám o tom ani potuchy, pretože som bol príliš zaneprázdnený snahou stabilizovať svoju pozíciu vo vzduchu,“ priznal a dodal, že nepočul ani žiadne z charakteristických puknutí, ktoré zvyčajne sprevádzajú lietadlá, ktoré prelomia zvukovú bariéru. Podľa Baumgartnera „počas letu prakticky nič necítil, nemyslel na žiadne záznamy“. "Jediné, na čo som myslel, bolo dostať sa späť na Zem živý a vidieť svoju rodinu, rodičov, priateľku," povedal "Človek sa niekedy potrebuje dostať do takých výšok, aby si uvedomil, aký je malý." „Myslel som len na svoju rodinu,“ zdieľal svoje pocity Felix. Niekoľko sekúnd pred skokom mu pomysleli: "Pane, neopúšťaj ma!"
Sky diver označil výstup z kapsuly za najnebezpečnejší moment. "Bol to najvzrušujúcejší moment, necítite vzduch, fyzicky nerozumiete tomu, čo sa deje, a je dôležité nastaviť tlak, aby ste nezomreli," poznamenal nepríjemný moment. Neznášam tento stav.“ A „najkrajší moment je uvedomenie si, že stojíte na „vrchole sveta,“ zdieľal športovec.
Alebo ho prekračovať.
Encyklopedický YouTube
1 / 3
Ako LIETADLO prekonáva ZVUKOVÚ BARIÉRU
Let do "vesmíru" na lietadle U-2 / Pohľad z kokpitu
Zvuková bariéra. Lietanie nadzvukovou rýchlosťou.
titulky
Rázová vlna spôsobená lietadlom
Už počas druhej svetovej vojny sa rýchlosť stíhačiek začala približovať rýchlosti zvuku. Zároveň začali piloti občas pozorovať, v tej dobe nepochopiteľné a hrozivé javy vyskytujúce sa na ich strojoch pri lietaní maximálnymi rýchlosťami. Zachovala sa emotívna správa od pilota amerického letectva jeho veliteľovi generálovi Arnoldovi:
Pane, naše lietadlá sú už veľmi prísne. Ak sa objavia autá s viacerými vysoké rýchlosti, nebudeme s nimi môcť lietať. Zapnuté minulý týždeň Potápal som sa na Me-109 v mojom Mustangu. Moje lietadlo sa triaslo ako pneumatické kladivo a prestalo poslúchať kormidlá. Nemohol som ho dostať z ponoru. Len tristo metrov od zeme som mal problém vyrovnať auto...
Po vojne, keď sa mnoho leteckých konštruktérov a testovacích pilotov vytrvalo pokúšalo dosiahnuť psychologicky významnú hranicu - rýchlosť zvuku, sa tieto podivné javy stali normou a mnohé z týchto pokusov skončili tragicky. Vznikol tak mystický výraz „zvuková bariéra“ (franc. mur du son, nem. Schallmauer – zvuková stena). Pesimisti tvrdili, že túto hranicu nemožno prekročiť, hoci nadšenci, ktorí riskujú svoje životy, sa o to opakovane pokúšali. Rozvoj vedeckých myšlienok o pohybe nadzvukového plynu umožnil nielen vysvetliť povahu „zvukovej bariéry“, ale aj nájsť prostriedky na jej prekonanie.
Pri podzvukovom prúdení okolo trupu, krídla a chvosta lietadla sa na konvexných úsekoch ich obrysov objavujú zóny lokálneho zrýchlenia prúdenia. Keď sa rýchlosť letu lietadla blíži k rýchlosti zvuku, lokálna rýchlosť pohybu vzduchu v zónach zrýchlenia prúdenia môže mierne prekročiť rýchlosť zvuku (obr. 1a). Po prekročení akceleračnej zóny sa prúdenie spomaľuje s nevyhnutným vytvorením rázovej vlny (toto je vlastnosť nadzvukových tokov: prechod z nadzvukovej na podzvukovú rýchlosť vždy prebieha diskontinuálne - s tvorbou rázovej vlny). Intenzita týchto rázových vĺn je nízka - pokles tlaku na ich čele je malý, ale objavujú sa vo veľkom počte naraz, na rôznych miestach povrchu vozidla a celkovo výrazne menia charakter prúdenia okolo vozidla. , s jeho zhoršením. letové vlastnosti: výťah padá krídlo, vzduchové kormidlá a krídelká strácajú účinnosť, lietadlo sa stáva neovládateľným a to všetko je extrémne nestabilné a dochádza k silným vibráciám. Tento jav sa nazýva vlnová kríza. Keď sa rýchlosť vozidla stane nadzvukovou ( > 1), prúdenie sa opäť ustáli, aj keď sa jeho charakter zásadne zmení (obr. 1b).
Ryža. 1a. Aerowing v blízkosti prúdenia zvuku. | Ryža. 1b. Aerowing v nadzvukovom prúdení. |
V prípade krídel s relatívne hrubým profilom sa v podmienkach vlnovej krízy stred tlaku prudko posúva dozadu, v dôsledku čoho sa nos lietadla stáva „ťažším“. Piloti piestových stíhačiek s takýmto krídlom, ktorí sa snažia dosiahnuť maximálnu rýchlosť v ponore s vysoká nadmorská výška pri maximálnom výkone, keď sa priblížili k „zvukovej bariére“, sa stali obeťami vlnovej krízy - keď sa v nej ocitli, nebolo možné opustiť ponor bez zníženia rýchlosti, čo je zase pri ponore veľmi ťažké. Väčšina slávny prípadťahanie do strmhlavého letu z vodorovného letu v histórii domáce letectvo je katastrofa Bachchivandzhi počas testovania rakety BI-1 pri maximálnej rýchlosti. U najlepších bojovníkov Lietadlá s rovnými krídlami z druhej svetovej vojny ako P-51 Mustang alebo Me-109 zažili vlnovú krízu vo vysokej nadmorskej výške začínajúc rýchlosťou 700-750 km/h. Zároveň prúdové lietadlá Messerschmitt Me.262 a Me.163 z rovnakého obdobia disponovali šikmými krídlami, vďaka ktorým bez problémov dosahovali rýchlosť cez 800 km/h. Treba tiež poznamenať, že lietadlo s tradičnou vrtuľou v horizontálnom lete nemôže dosiahnuť rýchlosť blízku rýchlosti zvuku, pretože listy vrtule spadajú do vlnovej krízovej zóny a strácajú účinnosť oveľa skôr ako lietadlo. Tento problém môžu vyriešiť nadzvukové vrtule so šabľovými listami, ale momentálne Ukázalo sa, že takéto skrutky sú príliš zložité technicky a veľmi hlučné, preto sa v praxi nepoužívajú.
Moderné podzvukové lietadlá s cestovnou rýchlosťou veľmi blízkou rýchlosti zvuku (nad 800 km/h) sa zvyčajne vykonávajú so šikmými krídlami a chvostovými plochami s tenkými profilmi, čo umožňuje posunúť rýchlosť, pri ktorej sa vlnová kríza začína meniť. vyššie hodnoty. Nadzvukové lietadlá, ktoré musia pri naberaní nadzvukovej rýchlosti prejsť úsekom vlnovej krízy, majú konštrukčné rozdiely od podzvukových, spojené s vlastnosťami nadzvukového prúdenia. vzdušné prostredie a s potrebou vydržať zaťaženie, ktoré vzniká v podmienkach nadzvukového letu a vlnovej krízy, najmä delta krídlo s kosoštvorcovým alebo trojuholníkovým profilom.
- pri podzvukových rýchlostiach letu sa treba vyhnúť rýchlostiam, pri ktorých začína vlnová kríza (tieto rýchlosti závisia od aerodynamických charakteristík lietadla a letovej výšky);
- Prechod z podzvukovej na nadzvukovú rýchlosť v prúdových lietadlách sa musí vykonať čo najrýchlejšie s použitím prídavného spaľovania motora, aby sa zabránilo dlhý let v zóne vlnovej krízy.
Termín vlnová kríza platí aj pre plavidlá pohybujúce sa rýchlosťou blízkou rýchlosti vĺn na hladine vody. Rozvoj vlnovej krízy sťažuje zvýšenie rýchlosti. Prekonanie vlnovej krízy loďou znamená vstup do hobľovacieho režimu (kĺzanie trupu po hladine vody).
V letoch so zostupom na skúsenej stíhačke
14. októbra 1947 ľudstvo prekročilo ďalší míľnik. Hranica je celkom objektívna, vyjadrená v konkrétnej fyzikálnej veličine – rýchlosti zvuku vo vzduchu, ktorá za podmienok zemskú atmosféru v závislosti od jeho teploty a tlaku v rozmedzí 11001200 km/h. Nadzvukovú rýchlosť si podmanil americký pilot Chuck Yeager (Charles Elwood "Chuck" Yeager), mladý veterán 2. svetovej vojny, ktorý mal mimoriadnu odvahu a výbornú fotogenickosť, vďaka ktorej sa okamžite stal populárnym vo svojej domovine, rovnako ako 14 rokov. neskôr Jurij Gagarin.
A prekonať zvukovú bariéru si vyžadovalo naozaj odvahu. Sovietsky pilot Ivan Fedorov, ktorý Yeagerov úspech zopakoval o rok neskôr, v roku 1948, si spomenul na svoje vtedajšie pocity: „Pred letom na prelomenie zvukovej bariéry sa ukázalo, že neexistuje žiadna záruka na prežitie. Nikto prakticky nevedel, čo to je a či dizajn lietadla dokáže odolať prvkom. Ale snažili sme sa na to nemyslieť."
V skutočnosti nebolo úplne jasné, ako sa bude auto správať pri nadzvukovej rýchlosti. Leteckí konštruktéri mali ešte v čerstvej pamäti náhle nešťastie z 30-tych rokov, keď so zvyšovaním rýchlostí lietadla museli urgentne riešiť problém flutteru - samokmitania, ktoré vznikajú ako v tuhých konštrukciách lietadla, tak aj v jeho kožu, roztrhanie lietadla na kusy v priebehu niekoľkých minút. Proces sa vyvíjal ako lavína, rýchlo, piloti nestihli zmeniť letový režim a stroje sa vo vzduchu rozpadli. Matematici a dizajnéri sú v tom už dosť dlho rôznych krajinách snažil vyriešiť tento problém. Nakoniec teóriu javu vytvoril vtedy mladý ruský matematik Mstislav Vsevolodovič Keldysh (1911–1978), neskorší prezident Akadémie vied ZSSR. Pomocou tejto teórie sa podarilo nájsť spôsob, ako sa nepríjemného javu navždy zbaviť.
Je úplne jasné, že od zvukovej bariéry sa očakávali rovnako nepríjemné prekvapenia. Numerické riešenie zložitých diferenciálnych rovníc aerodynamiky pri absencii výkonných počítačov nebolo možné a človek sa musel spoliehať na „fúkanie“ modelov v aerodynamických tuneloch. Ale z kvalitatívnych úvah bolo jasné, že pri dosiahnutí rýchlosti zvuku sa v blízkosti lietadla objavila rázová vlna. Najzásadnejším momentom je prelomenie zvukovej bariéry, kedy sa rýchlosť lietadla porovnáva s rýchlosťou zvuku. V tomto momente je tlakový rozdiel naprieč rôzne stranyČelo vlny rýchlo rastie a ak tento okamih trvá dlhšie ako okamih, lietadlo sa nemôže rozpadnúť horšie ako trepotaním. Niekedy pri prelomení zvukovej bariéry s nedostatočným zrýchlením nárazová vlna vytvorená lietadlom dokonca vyrazí sklá z okien domov na zemi pod ním.
Pomer rýchlosti lietadla k rýchlosti zvuku sa nazýva Machovo číslo (pomenované podľa slávneho nemeckého mechanika a filozofa Ernsta Macha). Pri prejazde zvukovej bariéry sa pilotovi zdá, že číslo M skokovo preskočí jedničku: Chuck Yeager videl, ako ručička rýchlomera vyskočila z 0,98 na 1,02, po čom bolo v kokpite skutočne „božské“ ticho, zdanlivo: len hladina Zvukový tlak v kabíne lietadla niekoľkokrát klesne. Tento moment „očistenia od zvuku“ je veľmi zákerný a stojí životy mnohých testerov. Ale nehrozilo, že by sa jeho lietadlo X-1 rozpadlo.
X-1, vyrobený spoločnosťou Bell Aircraft v januári 1946, bolo čisto výskumné lietadlo. lietadla, navrhnutý tak, aby zdolal zvukovú bariéru a nič viac. Napriek tomu, že si vozidlo objednalo ministerstvo obrany, namiesto zbraní doň napchalo vedecké vybavenie, ktoré monitoruje prevádzkové režimy komponentov, prístrojov a mechanizmov. X-1 vyzerala ako moderná riadená strela. Mal jeden raketový motor Reaction Motors s ťahom 2722 kg. Maximálna vzletová hmotnosť 6078 kg. Dĺžka 9,45 m, výška 3,3 m, rozpätie krídel 8,53 m. Maximálna rýchlosť v nadmorskej výške 18290 m 2736 km/h. Auto štartovalo z strategický bombardér B-29 a pristál na oceľových „lyžiach“ na suchom slanom jazere.
Nemenej pôsobivé sú aj „taktické a technické parametre“ jeho pilota. Chuck Yeager sa narodil 13. februára 1923. Po škole som išiel do letecká škola, a po promócii odišiel bojovať do Európy. Zostrelil jeden Messerschmitt-109. Sám bol zostrelený na oblohe vo Francúzsku, ale zachránili ho partizáni. Akoby sa nič nestalo, vrátil sa na svoju základňu v Anglicku. Bdelá kontrarozviedka však neveriac v zázračné vyslobodenie zo zajatia pilota odstavila z lietania a poslala ho do tyla. Ambiciózny Yeager dosiahol prijatie u hlavného veliteľa spojenecké sily v Európe generál Eisenhower, ktorý Yeagerovi veril. A nemýlil sa - za šesť mesiacov zostávajúcich do konca vojny vykonal 64 bojových misií, zostrelil 13 nepriateľských lietadiel, 4 v jednej bitke. A vrátil sa do svojej vlasti s hodnosťou kapitána s vynikajúcou dokumentáciou, v ktorej sa uvádzalo, že má fenomenálnu leteckú intuíciu, neuveriteľný pokoj a úžasnú vytrvalosť v akejkoľvek kritickej situácii. Vďaka tejto vlastnosti bol zaradený do tímu nadzvukových testerov, ktorých vyberali a trénovali rovnako starostlivo ako neskorší astronauti.
Yeager premenoval X-1 na „Glamorous Glennis“ na počesť svojej manželky a vytvoril s ním rekordy viac ako raz. Koncom októbra 1947 padol v decembri 1953 doterajší výškový rekord 21 372 m nová úprava stroj X-1A vyvinul rýchlosť 2,35 M takmer 2800 km/h a o šesť mesiacov neskôr vystúpil do výšky 27 430 m. A ešte predtým prebehli testy množstva stíhačiek vypustených do série a zábeh nášho MiGu -15, zajatý a prevezený do Ameriky počas Kórejská vojna. Yeager následne velil rôznym testovacím jednotkám vzdušných síl v Spojených štátoch a na amerických základniach v Európe a Ázii, zúčastnil sa bojových operácií vo Vietname a cvičil pilotov. Vo februári 1975 odišiel do dôchodku v hodnosti brigádneho generála, počas svojej statočnej služby nalietal 10 000 hodín, otestoval 180 rôznych nadzvukových modelov a zostavil jedinečná kolekcia rády a medaily. V polovici 80. rokov bol natočený film podľa životopisu odvážneho chlapíka, ktorý ako prvý na svete pokoril zvukovú bariéru, a potom sa Chuck Yeager nestal ani hrdinom, ale národnou relikviou. IN naposledy prevzal riadenie F-16 14. októbra 1997, čím prelomil zvukovú bariéru pri päťdesiatom výročí svojho historického letu. Yeager mal vtedy 74 rokov. Vo všeobecnosti, ako povedal básnik, by sa z týchto ľudí mali robiť klince.
Na druhej strane oceánu je veľa takýchto ľudí Sovietski dizajnéri sa začali pokúšať dobyť zvukovú bariéru v rovnakom čase ako americkí. Pre nich to však nebol samoúčelný, ale úplne pragmatický čin. Ak bol X-1 čisto výskumným strojom, tak u nás bola zvuková bariéra búraná na prototypoch stíhačiek, ktoré mali byť uvedené do série na vybavenie jednotiek letectva.
Súťaže sa zúčastnilo niekoľko konštrukčných kancelárií: Lavočkin OKB, Mikojan OKB a Jakovlev OKB, ktoré súčasne vyvíjali lietadlá so šikmými krídlami, čo bolo vtedy revolučné konštrukčné riešenie. Do nadzvukového cieľa dorazili v tomto poradí: La-176 (1948), MiG-15 (1949), Jak-50 (1950). Tam sa však problém vyriešil v pomerne zložitom kontexte: vojnový stroj musí mať nielen vysoká rýchlosť, ale aj mnoho ďalších vlastností: manévrovateľnosť, schopnosť prežitia, minimálny čas predletovej prípravy, výkonné zbrane, pôsobivá munícia atď. atď. Treba tiež poznamenať, že v Sovietske časy Rozhodnutia štátnych akceptačných komisií boli často ovplyvnené nielen objektívnymi faktormi, ale aj subjektívnymi problémami spojenými s politickými manévrami developerov. Celá táto séria okolností viedla k vypusteniu stíhačky MiG-15, ktorá sa v miestnych arénach vojenských operácií v 50. rokoch dobre darila. Práve toto auto, zachytené v Kórei, ako už bolo spomenuté vyššie, Chuck Yeager „jazdil okolo“.
La-176 použil v tom čase rekordný pohyb krídla, rovný 45 stupňom. Prúdový motor VK-1 poskytoval ťah 2700 kg. Dĺžka 10,97 m, rozpätie krídel 8,59 m, plocha krídla 18,26 m2. Vzletová hmotnosť 4636 kg. Strop 15 000 m Dolet 1000 km. Výzbroj jedného 37 mm kanónu a dvoch 23 mm. Auto bolo hotové na jeseň 1948 a v decembri začali jeho letové skúšky na Kryme na vojenskom letisku pri meste Saki. Medzi tými, ktorí viedli testy, bol budúci akademik Vladimir Vasiljevič Struminskij (1914–1998) pilotmi experimentálneho lietadla boli kapitán Oleg Sokolovskij a plukovník Ivan Fedorov, ktorý neskôr získal titul Hrdina; Sovietsky zväz. Sokolovsky absurdnou nehodou zomrel počas štvrtého letu, keď zabudol zavrieť kryt kabíny.
Plukovník Ivan Fedorov prelomil 26. decembra 1948 zvukovú bariéru. Keď sa zdvihol do výšky 10 000 metrov, otočil riadiacu páku od seba a začal zrýchľovať v skoku. "Zrýchľujem svoju 176 z veľkej výšky," pripomenul pilot. Ozve sa únavné tiché pískanie. Zvyšujúcou sa rýchlosťou sa lietadlo rúti smerom k zemi. Na stupnici rýchlomera sa ručička pohybuje z trojciferných čísel na štvorciferné. Lietadlo sa trasie ako v horúčke. A zrazu ticho! Zvuková bariéra bola odobratá. Následné dekódovanie oscilogramov ukázalo, že číslo M prekročilo jednu. Stalo sa tak vo výške 7000 metrov, kde bola zaznamenaná rýchlosť 1,02 M.
Následne sa rýchlosť pilotovaných lietadiel naďalej neustále zvyšovala vďaka zvyšovaniu výkonu motora, použitiu nových materiálov a optimalizácii aerodynamických parametrov. Tento proces však nie je neobmedzený. Na jednej strane je brzdený úvahami o racionalite, keď sa berie do úvahy spotreba paliva, náklady na vývoj, bezpečnosť letu a iné, ktoré nie sú nečinné. A dokonca aj v vojenské letectvo, kde peniaze a bezpečnosť pilotov nie sú až také podstatné, sú rýchlosti „najrýchlejších“ áut v rozmedzí od 1,5M do 3M. Zdá sa, že viac nie je potrebné. (Rýchlostný rekord pre vozidlá s posádkou s prúdové motory patrí k americkému prieskumnému lietadlu SR-71 a je 3,2M.)
Na druhej strane je tu neprekonateľná tepelná bariéra: pri určitej rýchlosti dochádza k zahrievaniu karosérie trením vzduchom tak rýchlo, že nie je možné odobrať teplo z jej povrchu. Výpočty ukazujú, že kedy normálny tlak toto by sa malo stať pri rýchlosti asi 10M.
Napriek tomu bola hranica 10M stále dosiahnutá na tom istom cvičisku Edwards. Stalo sa tak v roku 2005. Držiteľom rekordu sa stalo bezpilotné raketové lietadlo X-43A, vyrobené v rámci 7-ročného ambiciózneho programu Hiper-X na vývoj nového typu technológie, ktorá má radikálne zmeniť tvár budúcej raketovej a vesmírnej techniky. Jeho cena je 230 miliónov dolárov. Rekord bol stanovený v nadmorskej výške 33-tisíc metrov. Používa sa v drone nový systém zrýchlenie Po prvé, tradičné pevná raketa, pomocou ktorého X-43A dosiahne rýchlosť 7M a následne sa zapne nový typ motora - hypersonický náporový motor (scramjet, alebo scramjet), ktorý ako okysličovadlo využíva konvenčné okysličovadlo. atmosférický vzduch, a palivom je plynný vodík (celkom klasická schéma pre nekontrolovaný výbuch).
V súlade s programom boli vyrobené tri bezpilotné modely, ktoré sa po splnení úlohy utopili v oceáne. Ďalšia fáza zahŕňa vytvorenie vozidiel s ľudskou posádkou. Po ich otestovaní sa získané výsledky zohľadnia pri vytváraní širokej škály „užitočných“ zariadení. Okrem lietadiel vzniknú pre potreby NASA aj hypersonické vojenské vozidlá – bombardéry, prieskumné lietadlá a dopravné lietadlá. Boeing, ktorý sa podieľa na programe Hiper-X, plánuje do rokov 2030-2040 vytvoriť hypersonické dopravné lietadlo pre 250 cestujúcich. Je úplne jasné, že okná, ktoré pri takýchto rýchlostiach rozbíjajú aerodynamiku a nevydržia tepelné vykurovanie, nebude v ňom. Namiesto okienok sú obrazovky s videozáznamami prechádzajúcich oblakov.
Niet pochýb o tom, že tento druh dopravy bude žiadaný, keďže čím ďalej, tým je čas drahší, čím viac emócií, zarobených dolárov a iných komponentov sa zmestí do jednotky času. moderný život. V tomto ohľade niet pochýb o tom, že jedného dňa sa ľudia zmenia na jednodňových motýľov: jeden deň bude rovnako bohatý na udalosti ako ten dnešný (alebo skôr ten včerajší) ľudský život. A dá sa predpokladať, že niekto alebo niečo implementuje program Hiper-X vo vzťahu k ľudstvu.
Prečo lietadlo prelomí zvukovú bariéru výbušným treskom? A čo je to „zvuková bariéra“?
Existuje nedorozumenie s výrazom „pop“ spôsobené nepochopením pojmu „zvuková bariéra“. Tento „pop“ sa správne nazýva „zvukový tresk“. Lietadlo pohybujúce sa nadzvukovou rýchlosťou vytvára v okolitom vzduchu rázové vlny a rázy. tlak vzduchu. Zjednodušene si tieto vlny možno predstaviť ako kužeľ sprevádzajúci let lietadla, ktorého vrchol je akoby priviazaný k nosu trupu a tvoriace priamky smerujú proti pohybu lietadla a šíria sa dosť ďaleko. napríklad na povrch zeme.
Keď je hranica tohto pomyselného kužeľa, označujúca prednú časť hlavnej zvuková vlna dosiahne ľudské ucho, potom ostrý skok v tlaku vníma ucho ako tlieskanie. Sonický tresk, akoby pripútaný, sprevádza celý let lietadla za predpokladu, že sa lietadlo pohybuje dostatočne rýchlo, aj keď konštantná rýchlosť. Klapka sa zdá byť prechodom hlavnej vlny sonického tresku cez pevný bod na povrchu zeme, kde sa nachádza napríklad poslucháč.
Inými slovami, ak by nadzvukové lietadlo začalo lietať tam a späť nad poslucháčom konštantnou, ale nadzvukovou rýchlosťou, potom by bol tresk počuť zakaždým, nejaký čas po tom, čo lietadlo preletelo nad poslucháčom v pomerne malej vzdialenosti.
A „zvuková bariéra“ v aerodynamike je prudký skok v odpore vzduchu, ku ktorému dochádza, keď lietadlo dosiahne určitú hraničnú rýchlosť blízku rýchlosti zvuku. Keď sa dosiahne táto rýchlosť, vzor prúdenia okolo lietadla prúdením vzduchu sa dramaticky mení, čo svojho času veľmi sťažovalo dosahovanie nadzvukových rýchlostí. Bežné, podzvukové lietadlo nie je schopné lietať stále rýchlejšie ako zvuk, bez ohľadu na to, ako veľmi je zrýchlené - jednoducho stratí kontrolu a rozpadne sa.
Na prekonanie zvukovej bariéry museli vedci vyvinúť krídlo so špeciálnym aerodynamickým profilom a vymyslieť ďalšie triky. Je zaujímavé, že pilot moderného nadzvukového lietadla má dobrý zmysel pre „prekonanie“ zvukovej bariéry so svojím lietadlom: pri prepnutí na nadzvukové prúdenie je cítiť „aerodynamický šok“ a charakteristické „skoky“ v ovládateľnosti. Tieto procesy však priamo nesúvisia s „tlieskaním“ na zemi.
Predtým, ako lietadlo prerazí zvukovú bariéru, a nezvyčajný oblak, ktorého pôvod je stále nejasný. Podľa najpopulárnejšej hypotézy dochádza v blízkosti lietadla k poklesu tlaku a k tzv Prandtl-Glauertova singularita nasleduje kondenzácia vodných kvapiek z vlhký vzduch. V skutočnosti vidíte kondenzáciu na fotografiách nižšie...
Kliknutím na obrázok ho zväčšíte.