Невероятно, но факт!
Главная / Авиация / Как обогнать звук?

Как обогнать звук?

Примерно через пятьдесят лет после своего рождения авиация отметила еще одно знаменательное событие — самолет смог преодолеть звуковой барьер. Это означает, что с этого момента скорость некоторых видов специальных летательных аппаратов (сверхзвуковых самолетов) стала больше скорости звука, которая в зависимости от высоты полета равна 300—340 м/с. Преодолеть этот барьер оказалось не таким уж легким делом. Просто разогнать самолет до скорости, немного превышающей 1 000 км/ч, оказалось недостаточным.

Когда какое-нибудь тело, например крыло самолета, движется в воздушной среде, то оно создает вокруг себя возмущения этой среды. На деле это выражается в создании вокруг крыла волн разрежения и сжатия. Они как бы подготавливают находящиеся впереди слои воздуха к обтеканию крыла — частицы воздуха приобретают некоторую скорость и расступаются в стороны еще до того, как передняя кромка крыла их достигнет. Таким образом, самолет как бы прокладывает перед собой туннель, по которому потом и летит.

Но все вышесказанное будет справедливым лишь при условии, что скорость полета самолета не превышает скорости звука, с которой распространяются возмущения. При этом они успевают обогнать крыло и передать команду воздуху расступиться. В результате воздух плавно обтекает крыло.

Распространение возмущения окружающей среды при дозвуковом полете.Первые сверхзвуковые самолеты, обогнав звук, столкнулись с большой проблемой. Воздушные массы оказывались «не готовы» к встрече с крылом и не расступались перед ним. Более того, возмущения не распространялись в разные стороны, а накапливались, сжимая воздух, вдоль двух линий, называемых ударными волнами. Поэтому, когда над нами пролетает сверхзвуковой самолет, мы слышим грохот, напоминающий раскаты грома, — это до нашего уха долетает звуковая волна. Обтекание воздухом крыла при этом уже не будет плавным, и для летательного аппарата будет создаваться дополнительное сопротивление, получившее название «волновое».

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. До самого начала первой мировой войны французские пилоты удивляли мир все новыми и новыми рекордами. 17 сентября 1912 г. Ж. Легане поднялся на 5 450 м. 11 декабря 1912 г. пилот Ролан Гарро добавил к предыдущему рекорду несколько сотен метров (5 610 м). После полета М. Перрейона, состоявшегося 11 марта 1913 г., рекорд высоты стал равен 5 880 м, а концу 1913 г. (28 декабря) Ж. Легане сделал его равным 6 120 м.

В аэродинамике придуман специальный коэффициент, который позволяет судить о том, насколько скорость полета меньше или превышает скорость звука. Эта величина называется числом Маха (М):

М = скорость полета/скорость звука.

Эксперименты показали, что при движении с дозвуковой скоростью, когда М < 0,7, сжимаемость воздуха настолько низкая, что ею можно пренебречь. Но по мере увеличения числа Маха сжимаемость воздуха, а следовательно, и сопротивление летящему самолету, проявляется все сильней.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. Годы, последовавшие за окончанием первой мировой войны, значительно приподняли планку рекордов высоты полетов. В большой степени этому способствовали полеты американских пилотов. 27 февраля 1920 г. Р. У. Шредер на самолете «Leper» поднялся на 10 093 м. 18 сентября 1921 г. пилот Дж.Э. Макрили на самолете той же модели взлетел до 10 518 м. Французский пилот Сади Лекуэнт в надежде вывести свою страну в лидеры устанавливает два рекорда подряд: 5 сентября 1923 г. — 10 742 м и 30 октября 1923 г. — 11 145 м. Результаты французских летчиков продержались почти три гола, а затем вновь были превзойдены американцами. 25 июля 1927 г. пилот К. Ч. Чемпион на самолете фирмы «Wright» поднялся на 11 710 м, а пилот А. Сусек 8 мая 1929 г. достиг высоты 11 930 м.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. 26 мая 1929 г. в небо поднялся самолет немецкой фирмы «Junkers». Во время полета пилот В. Нойенхофен достиг отметки 12 739 м. 4 июня 1930 г. американец А. Сусек на самолете «Wright» поднялся на 13 157 м. Следующим рекордсменом стал англичанин Ч.Ф. Юинс. 16 сентября 1932 г. он достиг высоты 13404 м. Через гол, 28 сентября 1933 г., француз Ж. Лемуан поднял рекорд до 13 661 м. А итальянский пилот Р. Лонати 11 апреля 1934 г. увеличил его еще почти на километр — 14 433 м.

Процесс преодоления звукового барьера, когда М начинает превышать единицу, потребовал проведения длительных Распространение возмущения окружающей среды при сверхзвуковом полете.исследований. Ученые различными способами пытались снизить аэродинамическое сопротивление и «заставить» воздушные массы как можно более плавно обтекать крыло самолета. В наше время пилот, находящийся в кабине современного самолета, даже не замечает, когда его аппарат разгоняется настолько, что начинает превышать скорость звука. А вот летчикам 50-х гг. пришлось «хлебнуть лиха» — попытки получить при пикировании даже околозвуковую скорость на старых самолетах обычно заканчивались катастрофой — аппарат начинало бросать из стороны в сторону, он становился совершенно неуправляемым.

Однако энтузиастов скоростных полетов это не остановило. Ученые, конструкторы и летчики-испытатели продолжали работу по поиску новых способов увеличения скорости самолета. При этом они сталкивались с новыми интересными явлениями, связанными с полетами со сверхзвуковой скоростью.

Новый экспериментальный сверхзвуковой самолет покидает ангар. Пилот-испытатель получает разрешение на взлет и блестящий на солнце серебром алюминия и свежей краски самолет, нарушив тишину ревом мощных двигателей, поднимается в небо. Через несколько десятков минут приборы показывают рекордный результат — скорость звука превышена более чем в два раза. Аппарат-рекордсмен благополучно возвращается на аэродром, но встречающим его инженерам и ученым открывается печальное зрелище. Сверкающая ранее металлическая поверхность самолета покрылась какими-то пятнами, стекла пилотской кабины помутнели, а краска, которой на фюзеляже и крыльях были нанесены опознавательные знаки, потемнела и в некоторых местах даже обуглилась. Такое ощущение, что вместо полета в низкотемпературных высотах земной атмосферы самолет побывал в раскаленной печи.

Оказалось, что при полете со скоростью, при которой М > 1, сжимаемые перед самолетом воздушные массы нагреваются и передают теплоту окружающим предметам. С этим явлением можно встретиться при накачивании насосом мяча или колес велосипеда. Через некоторое время можно почувствовать, что корпус насоса стал заметно теплее. То же самое происходит и с теми частями самолета, которые во время сверхзвукового полета сжимают перед собой воздух. Эксперименты и измерения, проведенные учеными, показали, что самолет, преодолев звуковой барьер, «наталкивается» еще на один — тепловой. Величина температуры, которую воздух способен передать летательному аппарату, оказалась весьма значительной. Так, например, расчеты показали, что некоторые детали самолета, достигшего скорости, при которой М = 5, могут нагреться до 1 000°С, даже если полет будет проходить в стратосфере на высоте более 12 км, где температура окружающего воздуха опускается ниже минус 55°С.

Практически все материалы при нагревании становятся менее прочными. Например, у «авиационного металла» — алюминия — прочность начинает снижаться уже при нагревании до 200°С. А ведь ученые считают, что достижение скоростей, при которых М будет превышать десять и даже двадцать, причем без последствий для летательного аппарата и его пилота, вполне реально. При этом температура воздуха будет достигать таких огромных значений, что уже необходимо будет учитывать не только физические свойства материалов, из которых изготовлен самолет, но и изменения физических и химических свойств воздуха, окружающего летательный аппарат. Поэтому проблемами, связанными с преодолением звукового и теплового барьеров, ученые всего мира занимаются постоянно.

Самолет – творение Можайского или братьев Райт?

Задолго до того дня, когда в свой первый полет отправился самолет братьев Райт, «воздухоплавательный снаряд», построенный российским изобретателем Александром Федоровичем Можайским (1825—1890), оторвался от поверхности земли. Этот аппарат, на который конструктором был получен патент, имел все основные черты современного самолета. Как же случилось, что американские, а не российские изобретатели стали «крестными отцами» авиации? Александр Федорович…

Самолет снова призывают в армию

Война — это всегда горе и слезы, но люди слишком быстро забывают об этом. Прошло каких-нибудь два десятка лет со времени окончания первой мировой, а на пороге уже стояла новая война — вторая мировая. 1 сентября 1939 г. немецкие войска вторглись в Польшу, и весь мир оказался втянутым в новую кровопролитную войну. В 1937 г….

“Ди-2” – “Douglas” по-советски

В 1935 г. в США фирмой «Douglas» был разработан пассажирский самолет, получивший название «DC-3». Конструкция самолета оказалась необычайно удачной. Она отличалась хорошими пилотажными качествами, высоким уровнем комфорта, совершенным комплексом связного и пилотажно-навигационного оборудования. Хотя по максимальной скорости, которая достигала 330 км/ч, «DC-3» уступал некоторым пассажирским самолетам того времени, но благодаря исключительно высоким экономическим показателям, простоте…

Настоящее и будущее воздушных кораблей

Несмотря на окончание второй мировой войны, работы над созданием летающих лодок не остановились. В 1945 г. в конструкторском бюро Г.М. Бериева был создан дальний морской разведчик «Бе-6». Этот самолет представлял собой двухмоторную цельнометаллическую летающую лодку со звездообразными двигателями воздушного охлаждения, двухкилевым оперением и подкрыльными поплавками. Самолет имел экипаж из 8 человек, был вооружен 3 пушечными…

Ступени в небо

Россияне были не единственными, кто, добившись некоторых результатов в области авиастроения, не стал лидером в этой области. В последние десятилетия XIX в. практически во всех странах мира находились люди, каждому из которых можно присвоить титул создателя первого самолета. Но несмотря на неудачи, постигшие их творения, после каждой, даже самой неудачной попытки подняться в небо, человек…

“Разминка” перед большой схваткой

За несколько лет до начала этой самой кровопролитной войны произошло несколько «репетиций» — локальных войн, которые охватывали относительно небольшое число государств и ограниченный географический район и в которых будущие участники второй мировой войны демонстрировали мощь своих вооруженных сил и испытывали боеспособность вооружения. Возможность для первой «пробы сил» предоставилась в 1936 г., когда в Испании в…

“АН” – самолет для любых аэродромов

Конструкторское бюро под руководством O.K. Антонова (1906—1984), созданное в 1946 г., специализируется главным образом на создании транспортных самолетов. Родоначальником многочисленного семейства самолетов с маркой «Ан» по праву можно назвать широко известный легкий транспортный самолет «Ан-2». Самолет «Ан-2» выпускался в различных модификациях Вот наиболее интересные из них: «Ан-2В» — двухпоплавковая модель с укороченными лопастями воздушного винта;…

Самолеты с бомбовой нагрузкой

Первые бомбардировщики появились в годы первой мировой войны и широко использовались в боевых операциях всех остальных войн и конфликтов. Вероятно, трудно отнести этот тип военных самолетов, несущих на своих крыльях десятки тонн смертоносного оружия, к воздушным защитникам. Впрочем, этот вопрос больше относится к компетенции военных специалистов, которые уверенно заявляют, что такое утверждение справедливо. Так или…

Пионеры авиации

Не все энтузиасты небесных полетов поступали так, как это делали X. Максим и К. Адер — вначале строили, а затем пытались поднять в небо сконструированный ими аппарат. Был среди них Отто Лилиенталь, который сначала проверял все свои идеи на моделях, а затем перешел на изготовление планеров. На американском континенте нашлось еще два человека, которые, подобно…

Первые сражение Второй Мировой войны

Польша стала государством, которое первым ощутило на себе всю мощь вооруженных сил фашистской Германии. Польским пилотам пришлось сражаться в небе второй мировой войны с самого ее начала с 1 сентября 1939 г., и для некоторых из них она закончилась лишь в мае 1945 г. Значительную часть польских ВВС составляли ближние бомбардировщики «PZL Р-23». Они наносили…

Все права защищены ©2006-2021. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!.
Email: hi@poznovatelno.ru. Карта сайта
 

Невероятно, но факт!