Число Маха расхождения сопротивления

Число Маха сопротивления и расхождения (не путать с критическим числом Маха ) — это число Маха , при котором сопротивление профиля аэродинамическое или планера начинает быстро увеличиваться по мере того, как число Маха продолжает увеличиваться. Это увеличение может привести к увеличению коэффициента лобового сопротивления более чем в десять раз по сравнению с его значением на низкой скорости .

Значение числа Маха сопротивления и расхождения обычно превышает 0,6; следовательно, это трансзвуковой эффект. Число Маха дивергенции сопротивления обычно близко к критическому числу Маха и всегда превышает его . Обычно коэффициент лобового сопротивления достигает максимума при скорости 1,0 Маха и снова начинает уменьшаться после перехода на сверхзвуковой режим выше примерно 1,2 Маха.

Значительное увеличение сопротивления вызвано образованием ударной волны на верхней поверхности аэродинамического профиля, которая может вызвать отрыв потока и неблагоприятные градиенты давления в кормовой части крыла. Этот эффект требует, чтобы самолеты, предназначенные для полетов на сверхзвуковых скоростях, имели большую тягу . На ранних этапах разработки околозвуковых и сверхзвуковых самолетов крутое пикирование часто использовалось для обеспечения дополнительного ускорения в области высокого лобового сопротивления около 1,0 Маха. Это резкое увеличение сопротивления породило популярное ложное представление о непреодолимом звуковом барьере , поскольку казалось, что ни одна авиационная технология в обозримом будущем не будет иметь достаточной движущей силы или мощности управления , чтобы преодолеть его. Действительно, один из популярных аналитических методов расчета сопротивления на высоких скоростях, правило Прандтля-Глауэрта , предсказывает бесконечную величину сопротивления при скорости 1,0 Маха.

Двумя важными технологическими достижениями, возникшими в результате попыток преодолеть звуковой барьер, были правило площади Уиткомба и сверхкритический профиль крыла . Сверхкритический профиль имеет специальную форму, позволяющую максимально увеличить число Маха сопротивления и расхождения, что позволяет самолету летать с относительно меньшим сопротивлением на высоких дозвуковых и низких околозвуковых скоростях. Это, наряду с другими достижениями, включая вычислительную гидродинамику , позволило снизить коэффициент увеличения лобового сопротивления до двух или трех для современных конструкций самолетов.

Числа Маха дивергенции сопротивления M _dd для данного семейства профилей винтов могут быть аппроксимированы соотношением Корна:

$M_{\text{dd}}+{\frac {1}{10}}c_{l,{\text{design}}}+{\frac {t}{c}}=K,$

где

$M_{\text{dd}}$ - число Маха дивергенции сопротивления,

$c_{l,{\text{design}}}$ - коэффициент подъемной силы конкретного участка профиля,

t — толщина профиля в данном сечении,

c — длина хорды на данном участке,

$K$ – фактор, установленный посредством анализа CFD:

К = 0,87 для обычных профилей (6 серия),

K = 0,95 для сверхкритических профилей.

См. также

• Уголок гроба
• Критическое число Маха
• Звуковой барьер
• Скорость звука
• Сверхкритический профиль
• Волновое сопротивление