Сверхзвуковая скорость
_-_filtered.jpg)
Сверхзвуковая скорость — это скорость объекта, превышающая скорость звука ( 1 Маха ). Для объектов, движущихся в сухом воздухе с температурой 20 °C (68 °F) на уровне моря , эта скорость составляет примерно 343,2 м/с (1126 футов/с; 768 миль в час; 667,1 узлов; 1236 км/ч). Скорости, в пять раз превышающие скорость звука (5 Маха), часто называют гиперзвуковыми . Полеты, во время которых только некоторые части воздуха, окружающего объект, например концы лопастей несущего винта, достигают сверхзвуковой скорости, называются трансзвуковыми . Обычно это происходит где-то между 0,8 и 1,2 Маха.
Звуки — это распространяющиеся вибрации в виде волн давления в упругой среде. Объекты движутся со сверхзвуковой скоростью, когда объекты движутся быстрее, чем скорость, с которой звук распространяется через среду. В газах звук распространяется в продольном направлении с разной скоростью, в основном в зависимости от молекулярной массы и температуры газа, а давление оказывает незначительное влияние. Поскольку температура и состав воздуха значительно меняются с высотой, скорость звука и числа Маха для постоянно движущегося объекта могут меняться. В воде комнатной температуры сверхзвуковой скоростью можно считать любую скорость, превышающую 1440 м/с (4724 фута/с). В твердых телах звуковые волны могут быть поляризованы продольно или поперечно и иметь еще более высокие скорости.
Сверхзвуковое разрушение трещины — это движение материале со скоростью, превышающей скорость звука в хрупком .
Раннее значение [ править ]
Слово «сверхзвуковой» происходит от двух латинских слов ; 1) супер : выше и 2) сонус : звук, которые вместе означают выше звука или быстрее звука.
В начале 20-го века термин «сверхзвуковой» использовался как прилагательное для описания звука, частота которого превышает диапазон нормального человеческого слуха. Современный термин для этого значения — « ультразвуковой ».
Сверхзвуковые объекты [ править ]
Считается, что кончик кнута является первым предметом, предназначенным для преодоления звукового барьера, что приводит к характерному «треску» (на самом деле небольшому звуковому удару ). Волновое движение , проходящее через кнут, позволяет ему достигать сверхзвуковых скоростей. [3] [4] Однако первый искусственный сверхзвуковой удар, вероятно, был вызван куском ткани, что стимулировало дальнейшее развитие кнута. [5]
Большинство современных огнестрельного оружия пуль являются сверхзвуковыми, при этом винтовочные снаряды часто летят со скоростями, приближающимися к скорости, а в некоторых случаях [6] значительно превышающую 3 Маха .
Большинство космических кораблей являются сверхзвуковыми, по крайней мере, на некоторых участках их входа в атмосферу, хотя воздействие на космический корабль снижается за счет низкой плотности воздуха. Во время подъема ракеты-носители обычно избегают сверхзвуковой скорости ниже 30 км (~ 98 400 футов), чтобы уменьшить сопротивление воздуха.
Обратите внимание, что скорость звука несколько уменьшается с высотой из-за более низких температур (обычно до 25 км). На еще большей высоте температура начинает повышаться, что приводит к соответствующему увеличению скорости звука.
Когда надутый воздушный шар лопается, оторванные кусочки латекса сжимаются со сверхзвуковой скоростью, что приводит к резкому и громкому хлопку.
Сверхзвуковые наземные транспортные средства [ править ]
На сегодняшний день только один наземный транспорт официально передвигается со сверхзвуковой скоростью — ThrustSSC . Автомобиль, которым управляет Энди Грин , является мировым рекордом наземной скорости, достигнув средней скорости на двустороннем движении 1228 км/ч (763 миль в час) в пустыне Блэк-Рок 15 октября 1997 года.
В рамках проекта Bloodhound LSR планировалась попытка установления рекорда в 2020 году в Хакскиенпане в Южной Африке с использованием комбинированного реактивного и гибридного автомобиля с ракетным двигателем. Целью было побить существующий рекорд, а затем предпринять дальнейшие попытки, в ходе которых [члены] команды надеются достичь скорости до 1600 км/ч (1000 миль в час). Первоначально проектом руководил Ричард Ноубл , который был руководителем проекта ThrustSSC, однако из-за проблем с финансированием в 2018 году команда была куплена Яном Уорхерстом и переименована в Bloodhound LSR. Позже проект был отложен на неопределенный срок из-за пандемии COVID-19 , и автомобиль был выставлен на продажу.
Сверхзвуковой полет [ править ]
Большинство современных истребителей являются сверхзвуковыми самолетами. Ни один современный пассажирский самолет не способен развивать сверхзвуковую скорость, но существовали сверхзвуковые пассажирские самолеты , а именно «Конкорд» и Ту-144 . И эти пассажирские самолеты , и некоторые современные истребители также способны к суперкрейсерскому режиму , состоянию устойчивого сверхзвукового полета без использования форсажной камеры . Благодаря своей способности совершать суперкрейсерский полет в течение нескольких часов и относительно высокой частоте полетов на протяжении нескольких десятилетий, «Конкорд» проводил больше времени в сверхзвуковых полетах, чем все другие самолеты вместе взятые, со значительным отрывом. С момента последнего полета Конкорда на пенсию 26 ноября 2003 года в эксплуатации не осталось ни одного сверхзвукового пассажирского самолета. Некоторые большие бомбардировщики , такие как Туполев Ту-160 и Rockwell B-1 Lancer, также способны развивать сверхзвук.
Аэродинамика проще , сверхзвуковых самолетов чем дозвуковых, поскольку листы в разных точках плоскости часто не могут влиять друг на друга. Сверхзвуковым реактивным самолетам и ракетам требуется в несколько раз большая тяга, чтобы преодолеть дополнительное аэродинамическое сопротивление , возникающее в околозвуковой области (около 0,85–1,2 Маха). На этих скоростях аэрокосмические инженеры могут аккуратно направлять воздух вокруг фюзеляжа самолета, не создавая новых ударных волн , но любое изменение площади поперечного сечения ниже по самолету приводит к ударным волнам вдоль корпуса. Дизайнеры используют правило сверхзвуковой площади и правило площади Уиткомба, чтобы свести к минимуму внезапные изменения размера.
Однако в практических приложениях сверхзвуковой самолет должен стабильно работать как на дозвуковом, так и на сверхзвуковом профилях, следовательно, аэродинамическая конструкция более сложна.
Основным ключом к низкому сверхзвуковому сопротивлению является правильная форма всего самолета, чтобы он был длинным и тонким и близким к «идеальной» форме, оживе фон Кармана или корпусу Сирса-Хаака . Это привело к тому, что почти все сверхзвуковые крейсерские самолеты очень похожи друг на друга, с очень длинным и тонким фюзеляжем и большими треугольными крыльями, ср. SR-71 , Concorde и т. д. Хотя эта форма и не идеальна для пассажирских самолетов, она вполне пригодна для использования в бомбардировщиках.
См. также [ править ]
- Правило области
- Гиперзвуковая скорость
- ударная волна
- Сверхзвуковой самолет
- Сверхзвуковые профили
- Околозвуковая скорость
- Конус пара
- Особенность Прандтля – Глауэрта.
Ссылки [ править ]
- ^ Астронет: 19 августа 2007 г. – Звуковой бум . antwrp.gsfc.nasa.gov .
- ^ «КОНДЕНСАЦИОННОЕ ОБЛАКО F-14 В ДЕЙСТВИИ» . www.eng.vt.edu . Архивировано из оригинала 2 июня 2004 г.
- ^ Майк Мэй (2002). «Хорошая математика» . Американский учёный . 90 (5). Архивировано из оригинала 22 марта 2016 г. Проверено 26 августа 2015 г.
- ^ «Гипография - наука для всех - объяснение тайны взлома кнута» . Архивировано из оригинала 17 февраля 2012 г. Проверено 6 февраля 2008 г.
- ^ «Движется ли кончик разорванного полотенца быстрее звука?» .
- ^ «Таблицы боеприпасов Hornady» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 г. Проверено 4 ноября 2011 г.
Внешние ссылки [ править ]
- «Можем ли мы когда-нибудь летать быстрее скорости звука», октябрь 1944 г., Popular Science, одна из первых статей об ударных волнах и полетах со скоростью звука.
- «Британия выходит на сверхзвук», январь 1946 г., научно-популярная статья 1946 г., пытающаяся объяснить широкой публике сверхзвуковой полет.
- MathPages – Скорость звука
- Уровни сверхзвукового звукового давления
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
