Невероятно, но факт!






купонлар.ру
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.

Почему они летают?

К концу XIX в. аэростат уже не считали ярмарочной диковинкой, служащей для увеселения толпы. Большинство людей относилось к нему как к вполне надежному средству для совершения полетов. Но почему он летает, какая сила заставляет подниматься шар в небо, ответить на эти и другие вопросы, связанные с воздухоплаванием, могли лишь немногие. Простейшим объяснением теории воздухоплавания может…

Летающие агитаторы

Для того чтобы показать всему миру, что авиация молодой Страны Советов ничем не отличается от лучших образцов летательных аппаратов и даже кое в чем превосходит их, в 30-х годах XX в. в СССР была создана целая эскадрилья специального назначения. Основная задача, возложенная на самолеты и их экипажи, входящие в состав этого авиационного отряда, заключалась в…

Мотор – сердце самолета

Нет необходимости доказывать, что мотор для самолета является основной составной частью. И поэтому сравнение мотора самолета с основным органом человека не случайно. Сердце для человека является источником жизни, мотор для самолета является источником скорости. Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. Начиная со второй половины 20-х гг. XX в. и до начала второй мировой войны…

Амфибии от Сикорского

Игорь Иванович Сикорский немало сделал в различных областях авиастроения. Кроме тяжелых бомбардировщиков, он создал в 1914—1917 гг. легкие истребители, морской разведчик, легкий разведчик-истребитель, двухмоторный истребитель-бомбардировщик и штурмовик — практически полный парк самолетов всех типов, использовавшихся в первой мировой войне. Революция круто изменила судьбу знаменитого конструктора. С приходом большевиков к власти в России И.И. Сикорский принимает…

Воинственные “стрекозы”

Если в годы второй мировой войны вертолеты не успели продемонстрировать все свои преимущества, то уже в 50-х гг., во время корейской войны, американские военные, превратив Корейский полуостров в полигон для испытания новейшей боевой техники, впервые массированно использовали винтокрылые летательные аппараты для эвакуации раненых, корректировки артиллерийского огня, разведки и переброски небольших подразделений. Вертолеты, садясь на «пятачки»…

Наперекор стихии

С изобретением воздушного шара показалось, что большего не стоит и желать. Ведь вековая мечта человека осуществилась — он хоть и не обрел крылья, но получил возможность часами парить в небе как птица. Обобщенное впечатление первых воздухоплавателей гласило: «Ничто не сравнимо с блаженством ухода от земли». Усовершенствованные аэростаты были послушны воле человека, повинуясь его приказу, они…

“Красные крылья”

Молодому советскому государству хотелось доказать всему миру, что оно достойно уважения, и в области авиации ему это удавалось: самолеты Советского Союза, осуществляя рекордные перелеты, устремлялись в самые отдаленные уголки планеты, символизируя тем самым могущество своей страны. Весь мир рукоплескал героизму советских пилотов, замешанному на самоотверженности и авантюризме. Впервые в истории советский самолет «АНТ-4» («Страна Советов»)…

Глаза, уши и мускулы пилота

В наши дни самолеты способны летать на огромные расстояния и подниматься на большие высоты. В любое время года, днем и ночью, при любой погоде они пересекают океаны и континенты, летают с околозвуковой и сверхзвуковой скоростью. Но все эти успехи современной авиации были бы невозможны, если бы вместе с развитием самолетов не происходило развитие техники, которая…

Самолет для подводной лодки и подводная лодка-самолет

Гидросамолеты настолько понравились морякам, что ими начали оборудовать не только надводные ко-Dpaftjivi, но даже подводные лодки. Более того, встречались такие конструкции гидросамолетов, которые сами по себе и представляли подводную лодку. Невероятно — но факт. В начале 1935 г. пилотам авиации Военно-Морского Флота СССР удалось познакомиться с весьма оригинальной двухместной летающей лодкой «СПЛ-1», что расшифровывалось как…

Опираясь на воздух

Такое название для этой главы выбрано не случайно. Именно так, опираясь крыльями на воздух, как это делают птицы, взлетели в небо первые самолеты, открыв новую эру на земле — эру авиации. И не случайно слово «авиация» в переводе с латинского обозначает — птица. Ведь именно мечта людей летать, как птицы, и послужила толчком к зарождению…

Все права защищены ©2006-2019. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!. Email: hi@poznovatelno.ru