Qaysi uchuvchi birinchi bo'lib tovushdan tez to'siqni buzib o'tgan? Ovoz to'sig'i Samolyot tovush to'sig'i

(tana shakliga qarab, ba'zan bir nechta). Suratda model fyuzelyaji uchida, qanotning oldingi va orqa chetlarida hamda modelning orqa uchida hosil bo‘lgan zarba to‘lqinlari ko‘rsatilgan.

Qalinligi juda kichik (mm fraktsiyalari) bo'lgan zarba to'lqinining old qismida (ba'zan zarba to'lqini deb ham ataladi) oqimning xususiyatlarida tub o'zgarishlar deyarli keskin sodir bo'ladi - uning tanaga nisbatan tezligi pasayadi va bo'ladi. subsonik, oqimdagi bosim va gazning harorati keskin ortadi. Oqimning kinetik energiyasining bir qismi gazning ichki energiyasiga aylanadi. Bu o'zgarishlarning barchasi tovushdan yuqori oqim tezligi qanchalik yuqori bo'lsa. Gipertovushli tezlikda (Mach 5 va undan yuqori) gaz harorati bir necha ming darajaga etadi, bu esa bunday tezlikda harakatlanadigan transport vositalari uchun jiddiy muammolarni keltirib chiqaradi (masalan, Kolumbiya shattl 2003 yil 1 fevralda termal himoya qobig'ining shikastlanishi tufayli qulab tushdi. parvoz paytida sodir bo'ldi).

Zarba to'lqinining old qismi, apparatdan uzoqlashganda, asta-sekin deyarli muntazam konus shaklini oladi, konusning yuqori qismidan masofa oshgani sayin undagi bosimning pasayishi kamayadi va zarba to'lqini tovush to'lqiniga aylanadi. Konusning o'qi va generatrix o'rtasidagi burchak Mach soni bilan bog'liq:

Ushbu to'lqin, masalan, Yerda joylashgan kuzatuvchiga etib kelganida, u portlashga o'xshash baland ovozni eshitadi. Keng tarqalgan noto'g'ri tushuncha shundaki, bu samolyotning tovush tezligiga erishishi yoki "tovush to'sig'ini buzish" natijasidir. Darhaqiqat, bu vaqtda kuzatuvchi tomonidan zarba to'lqini o'tadi, u doimo tovushdan yuqori tezlikda harakatlanadigan samolyotga hamroh bo'ladi. Odatda, "pop" dan so'ng darhol kuzatuvchi samolyot dvigatellarining shovqinini eshitishi mumkin, bu zarba to'lqini o'tmaguncha eshitilmaydi, chunki samolyot u chiqaradigan tovushlardan tezroq harakat qiladi. Shunga o'xshash kuzatuv subsonik parvoz paytida sodir bo'ladi - baland balandlikda (1 km dan ortiq) kuzatuvchi ustida uchayotgan samolyot eshitilmaydi, aniqrog'i biz uni kechikish bilan eshitamiz: tovush manbaiga yo'nalish yo'nalishga to'g'ri kelmaydi. erdan kuzatuvchi uchun ko'rinadigan samolyotga.

To'lqin inqirozi

To'lqin inqirozi - bu samolyot atrofidagi havo oqimining tabiatining o'zgarishi, chunki parvoz tezligi tovush tezligiga yaqinlashadi, bu, qoida tariqasida, samolyotning aerodinamik xususiyatlarining yomonlashishi bilan birga keladi - qarshilikning oshishi, pasayish. ko'tarish, tebranishlarning ko'rinishi va boshqalar.

“Janob, bizning samolyotlarimiz allaqachon juda qattiq. Agar bundan ham yuqori tezlikdagi mashinalar paydo bo'lsa, biz ularni ucha olmaymiz. O'tgan hafta men Mustangda Me-109 ni tushirdim. Samolyotim pnevmatik bolg'adek silkinib, rulga bo'ysunishni to'xtatdi. Men uni sho'ng'indan olib chiqolmadim. Yerdan bor-yo‘g‘i uch yuz metr narida mashinani tekislashda qiynaldim...”.

Urushdan so'ng, ko'plab samolyot konstruktorlari va sinov uchuvchilari psixologik jihatdan muhim belgi - tovush tezligiga erishish uchun doimiy urinishlar qilganda, bu g'alati hodisalar odatiy holga aylandi va bu urinishlarning aksariyati fojiali yakunlandi. Bu "tovush to'sig'i" (fr. mur du o'g'lim, nemis Schallmauer- tovush devori). Pessimistlar bu chegaradan oshib bo'lmasligini ta'kidladilar, garchi ishqibozlar o'z hayotlarini xavf ostiga qo'yib, bir necha bor bunga harakat qilishgan. Ovozdan tez gaz harakati haqidagi ilmiy g'oyalarning rivojlanishi nafaqat "tovush to'sig'i" ning tabiatini tushuntirishga, balki uni bartaraf etish vositalarini topishga ham imkon berdi.

Samolyotning fyuzelyaji, qanoti va dumi atrofida subsonik oqim paytida ularning konturlarining konveks qismlarida oqimning mahalliy tezlashuvi zonalari paydo bo'ladi. Samolyotning parvoz tezligi tovush tezligiga yaqinlashganda, oqim tezlashuvi zonalarida havo harakatining mahalliy tezligi tovush tezligidan biroz oshib ketishi mumkin (1a-rasm). Tezlashuv zonasidan o'tib, oqim zarba to'lqinining muqarrar shakllanishi bilan sekinlashadi (bu supersonik oqimlarning xususiyati: supersonik tezlikdan subsonik tezlikka o'tish har doim uzluksiz - zarba to'lqinining shakllanishi bilan sodir bo'ladi). Ushbu zarba to'lqinlarining intensivligi kichik - ularning old qismidagi bosimning pasayishi kichik, lekin ular bir vaqtning o'zida ko'p miqdorda, transport vositasi yuzasining turli nuqtalarida paydo bo'ladi va ular birgalikda uning atrofidagi oqimning tabiatini keskin o'zgartiradilar, uning parvoz xususiyatlarining yomonlashuvi bilan: qanotning ko'tarilishi pasayadi, havo rullari va aileronlar o'z samaradorligini yo'qotadi, transport vositasi boshqarilmaydigan bo'lib qoladi va bularning barchasi juda beqaror va kuchli tebranish paydo bo'ladi. Bu hodisa deyiladi to'lqin inqirozi. Avtomobil tezligi tovushdan yuqori bo'lganda (> 1), uning xarakteri tubdan o'zgarsa ham, oqim yana barqaror bo'ladi (1b-rasm).


Guruch. 1a. Ovoz oqimiga yaqin joyda havo bilan uchish.	Guruch. 1b. Tovushdan tez oqimda havoda uchish.

Nisbatan qalin profilli qanotlar uchun to'lqin inqirozi sharoitida bosim markazi keskin orqaga siljiydi va samolyotning burni "og'irroq" bo'ladi. Bunday qanotli pistonli qiruvchi uchuvchilar yuqori balandlikdan maksimal quvvat bilan sho'ng'inda maksimal tezlikka erishmoqchi bo'lib, "tovush to'sig'i" ga yaqinlashganda, to'lqin inqirozining qurboni bo'lishdi - bir marta undan chiqib ketishning iloji bo'lmadi. tezlikni kamaytirmasdan sho'ng'in, bu esa o'z navbatida sho'ng'inda qilish juda qiyin. Mahalliy aviatsiya tarixidagi gorizontal parvozdan sho'ng'in qilishning eng mashhur hodisasi BI-1 raketasini maksimal tezlikda sinovdan o'tkazishda Baxchivandjidagi halokatdir. P-51 Mustang yoki Me-109 kabi tekis qanotli Ikkinchi Jahon urushining eng yaxshi jangchilari 700-750 km / soat tezlikda yuqori balandlikda to'lqin inqirozini boshdan kechirdilar. Shu bilan birga, xuddi shu davrdagi Messerschmitt Me.262 va Me.163 reaktiv samolyotlari qanotlarini supurib tashlagan, buning yordamida ular hech qanday muammosiz 800 km/soat tezlikka erisha olgan. Shuni ham ta'kidlash kerakki, gorizontal parvozda an'anaviy pervaneli samolyot tovush tezligiga yaqin tezlikka erisha olmaydi, chunki pervanel pichoqlari to'lqin inqiroz zonasiga kiradi va samolyotga qaraganda ancha oldin samaradorlikni yo'qotadi. Saber shaklidagi pichoqli supersonik pervaneler bu muammoni hal qila oladi, ammo hozirgi vaqtda bunday pervanellar texnik jihatdan juda murakkab va juda shovqinli, shuning uchun ular amalda qo'llanilmaydi.

Kreyser parvoz tezligi tovush tezligiga juda yaqin (800 km/soat dan ortiq) bo'lgan zamonaviy subsonik samolyotlar odatda supurilgan qanotlari va yupqa profilli quyruq yuzasi bilan yaratilgan bo'lib, bu to'lqin inqirozi tezligini yuqori qiymatlarga o'tkazishga imkon beradi. Tovushdan yuqori tezlikka erishganda to'lqin inqirozi bo'limidan o'tishi kerak bo'lgan tovushdan tez uchadigan samolyotlar tovushdan yuqori havo oqimining xususiyatlari bilan bog'liq bo'lgan va tovushdan tez parvoz paytida yuzaga keladigan yuklarga bardosh berish zarurati bilan bog'liq bo'lgan subsoniklardan konstruktiv farqlarga ega. to'lqin inqirozi, xususan - rejadagi uchburchak, olmos shaklidagi yoki uchburchak profilli qanot.

subsonik parvoz tezligida to'lqin inqirozi boshlanadigan tezliklardan qochish kerak (bu tezliklar samolyotning aerodinamik xususiyatlariga va parvoz balandligiga bog'liq);
Reaktiv samolyotlarda subsonik tezlikdan tovushdan yuqori tezlikka o'tish to'lqin inqirozi zonasida uzoq parvozga yo'l qo'ymaslik uchun dvigateldan keyin yondirgichdan foydalangan holda imkon qadar tezroq amalga oshirilishi kerak.

Muddati to'lqin inqirozi suv yuzasida to'lqinlar tezligiga yaqin tezlikda harakatlanadigan suv kemalariga ham tegishli. To'lqin inqirozining rivojlanishi tezlikni oshirishni qiyinlashtiradi. Kema tomonidan to'lqin inqirozini bartaraf etish, rejalashtirish rejimiga kirishni anglatadi (korpusning suv yuzasi bo'ylab siljishi).

Tarixiy faktlar

Boshqariladigan parvozda tovushdan tez tezlikka erishgan birinchi uchuvchi amerikalik sinovchi-uchuvchi Chak Yeager bo'lib, eksperimental Bell X-1 samolyotida (to'g'ri qanotli va XLR-11 raketa dvigateliga ega) sayozda M = 1,06 tezlikka erishdi. sho'ng'in. Bu 1947 yil 14 oktyabrda sodir bo'ldi.
SSSRda tovush to'sig'i birinchi marta 1948 yil 26 dekabrda Sokolovskiy, keyin esa Fedorov tomonidan eksperimental La-176 qiruvchi samolyotida tushayotgan parvozlarda buzildi.
Ovoz to'sig'ini buzgan birinchi fuqarolik samolyoti Duglas DC-8 yo'lovchi layneri bo'ldi. 1961 yil 21 avgustda u 12 496 m balandlikdan boshqariladigan sho'ng'in paytida 1,012 M yoki 1262 km / soat tezlikka erishdi.
1997 yil 15 oktyabrda samolyotda tovush to'sig'ini buzganidan 50 yil o'tgach, ingliz Andy Green Thrust SSC avtomobilida tovush to'sig'ini buzdi.
2012-yil 14-oktabrda Feliks Baumgartner 39 kilometr balandlikdan sakrash paytida erkin yiqilib, hech qanday motorli transport vositasi yordamisiz tovush to‘sig‘ini buzib o‘tgan birinchi odam bo‘ldi. Erkin tushishda u soatiga 1342,8 kilometr tezlikka erishdi.

Shuningdek qarang

Issiqlik to'sig'i (gipertovushli samolyotlarning rivojlanishidagi muammolar)

Eslatmalar

Havolalar

Aerokosmik muhandislikning nazariy va muhandislik asoslari.

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Boshqa lug'atlarda "tovush to'sig'i" nima ekanligini ko'ring:

SOUND BARRIER, parvoz tezligini tovush tezligidan (SUPERSONIC SPEED) oshirishda aviatsiyadagi qiyinchiliklarning sababi. Ovoz tezligiga yaqinlashganda, samolyot qarshilikning kutilmagan o'sishiga va aerodinamik ko'tarilishning yo'qolishiga duch keladi... ... Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at

Samolyot yoki raketaning parvozi paytida atmosferada tovushdan yuqori tezlikdan tovush tezligiga o'tish paytida yuzaga keladigan hodisa. Samolyot tezligi tovush tezligiga (1200 km/soat) yaqinlashganda, uning oldidagi havoda yupqa hudud paydo bo'ladi, unda... ... Texnologiya entsiklopediyasi

tovush to'sig'i- garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. tovush to'sig'i ovoz to'sig'i vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. tovush to'sig'i, m pranc. barriere sonique, f; frontière sonique, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas

tovush to'sig'i- garso barjeras statusas T sritis Energetika apibrėžtis Staigus aerodinaminio pasipriešinimo padidėjimas, kai orlaivio greitis tampa garso greičiu (viršijama kritinė Macho skaičiaus vertė). Aiškinamas bangų krize dėl staiga padidėjusio… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Aerodinamikadagi tovush to'sig'i - bu samolyotning (masalan, tovushdan tez uchadigan samolyot, raketa) tovush tezligiga yaqin yoki undan yuqori tezlikda harakatlanishi bilan birga keladigan bir qator hodisalarning nomi.

Qattiq jism atrofida tovushdan tez gaz oqimi o‘tganda uning oldingi chetida zarba to‘lqini (ba’zan tananing shakliga qarab birdan ortiq) hosil bo‘ladi. Suratda model fyuzelyaji uchida, qanotning oldingi va orqa chetlarida hamda modelning orqa uchida hosil bo‘lgan zarba to‘lqinlari ko‘rsatilgan.

Ikkinchi Jahon urushi paytida jangchilarning tezligi tovush tezligiga yaqinlasha boshladi. Shu bilan birga, uchuvchilar ba'zan o'sha paytda tushunarsiz bo'lgan va maksimal tezlikda uchish paytida mashinalari bilan sodir bo'lgan tahdidli hodisalarni kuzatishni boshladilar. AQSh Harbiy-havo kuchlari uchuvchisining uning qo'mondoni general Arnoldga yuborgan hissiy hisoboti saqlanib qolgan:
“Janob, bizning samolyotlarimiz allaqachon juda qattiq. Agar bundan ham yuqori tezlikdagi mashinalar paydo bo'lsa, biz ularni ucha olmaymiz. O'tgan hafta men Mustangda Me-109 ni tushirdim. Samolyotim pnevmatik bolg'adek silkinib, rulga bo'ysunishni to'xtatdi. Men uni sho'ng'indan olib chiqolmadim. Yerdan bor-yo‘g‘i uch yuz metr narida mashinani tekislashda qiynaldim...”

Urushdan so'ng, ko'plab samolyot konstruktorlari va sinov uchuvchilari psixologik jihatdan muhim belgi - tovush tezligiga erishish uchun doimiy urinishlar qilganda, bu g'alati hodisalar odatiy holga aylandi va bu urinishlarning aksariyati fojiali yakunlandi. Bu "tovush to'sig'i" (frantsuzcha mur du son, nemischa Schallmauer - tovush devori) biroz mistik iborani keltirib chiqardi. Pessimistlar bu chegaradan oshib bo'lmasligini ta'kidladilar, garchi ishqibozlar o'z hayotlarini xavf ostiga qo'yib, bir necha bor bunga harakat qilishgan. Ovozdan tez gaz harakati haqidagi ilmiy g'oyalarning rivojlanishi nafaqat "tovush to'sig'i" ning tabiatini tushuntirishga, balki uni bartaraf etish vositalarini topishga ham imkon berdi.

Tarixiy faktlar

* Boshqariladigan parvozda tovushdan tez tezlikka erishgan birinchi uchuvchi amerikalik sinovchi-uchuvchi Chak Yeager bo'lib, eksperimental Bell X-1 samolyotida (to'g'ri qanotli va XLR-11 raketa dvigateliga ega) sayozda M = 1,06 tezlikka erishdi. sho'ng'in. Bu 1947 yil 14 oktyabrda sodir bo'ldi.
* SSSRda tovush to'sig'i birinchi marta 1948 yil 26 dekabrda Sokolovskiy, keyin esa Fedorov tomonidan eksperimental La-176 qiruvchi samolyotida tushayotgan parvozlarda buzildi.
* Ovoz to'sig'ini buzgan birinchi fuqarolik samolyoti Duglas DC-8 yo'lovchi layneri bo'ldi. 1961 yil 21 avgustda u 12 496 m balandlikdan boshqariladigan sho'ng'in paytida 1,012 M yoki 1262 km / soat tezlikka erishdi.
* 1997 yil 15 oktyabrda samolyotda tovush to'sig'ini buzganidan 50 yil o'tgach, ingliz Andy Green Thrust SSCda tovush to'sig'ini buzdi.
* 2012-yil 14-oktabrda Feliks Baumgartner 39 kilometr balandlikdan sakrash paytida erkin yiqilib, hech qanday motorli transport vositasi yordamisiz tovush to‘sig‘ini buzib o‘tgan birinchi odam bo‘ldi. Erkin tushishda u soatiga 1342,8 kilometr tezlikka erishdi.

Surat:
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F-18-diamondback_blast.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sonic_boom_cloud.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F-14D_Tomcat_breaking_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:B-1B_Breaking_the_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transonic_Vapor_F-16_01.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA-18F_Breaking_SoundBarrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Suponic_aircraft_breaking_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA18_faster_than_sound.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA-18_Super_Hornet_VFA-102.jpg
* http://it.wikipedia.org/wiki/File:F-22_Supersonic_Flyby.jpg

Ovoz to'sig'idan o'tdi :-)...

Mavzu haqida gapirishni boshlashdan oldin, keling, tushunchalarning to'g'riligi haqidagi savolga aniqlik kiritaylik (menga nima yoqadi :-)). Hozirgi vaqtda ikkita atama juda keng qo'llaniladi: tovush to'sig'i Va tovushdan yuqori to'siq. Ular o'xshash, ammo baribir bir xil emas. Biroq, ayniqsa qat'iy bo'lishning ma'nosi yo'q: mohiyatiga ko'ra, ular bir xil narsadir. Ovoz to'sig'ining ta'rifi ko'pincha bilimdon va aviatsiyaga yaqinroq bo'lgan odamlar tomonidan qo'llaniladi. Va ikkinchi ta'rif odatda hammadir.

Menimcha, fizika nuqtai nazaridan (va rus tili :-)) tovush to'sig'ini aytish to'g'riroq. Bu erda oddiy mantiq bor. Axir, tovush tezligi tushunchasi bor, lekin, qat'iy aytganda, tovushdan tez tezlikning qat'iy tushunchasi yo'q. Bir oz oldinga qarab, aytamanki, samolyot tovushdan yuqori tezlikda uchganda, u allaqachon bu to'siqdan o'tib ketgan va uni bosib o'tganda (engib o'tganda) u tovush tezligiga teng (va emas) ma'lum bir chegara tezligidan o'tadi. tovushdan tez).

Shunga o'xshash narsa :-). Bundan tashqari, birinchi tushuncha ikkinchisiga qaraganda kamroq qo'llaniladi. Buning sababi, tovushdan yuqori so'z yanada ekzotik va jozibali ko'rinadi. Va tovushdan tez parvozda ekzotik albatta mavjud va, tabiiyki, ko'pchilikni o'ziga jalb qiladi. Biroq, hamma ham so'zlarni yoqtirmaydi " tovushdan yuqori to'siq“Ular aslida nima ekanligini tushunishadi. Men forumlarni ko'rib, maqolalarni o'qiganimda, hatto televizor ko'rganimda ham bunga bir necha bor amin bo'lganman.

Bu savol aslida fizika nuqtai nazaridan ancha murakkab. Lekin, albatta, biz murakkablik bilan bezovtalanmaymiz. Biz odatdagidek vaziyatni "barmoqlaringizdagi aerodinamikani tushuntirish" tamoyilidan foydalangan holda aniqlashtirishga harakat qilamiz :-).

Demak, to‘siqqa (tovush :-))!... Parvoz qilayotgan samolyot havo kabi elastik muhitda harakat qilib, tovush to‘lqinlarining kuchli manbaiga aylanadi. O'ylaymanki, hamma havodagi tovush to'lqinlari nima ekanligini biladi :-).

Ovoz to'lqinlari (tyuning vilkasi).

Bu tovush manbasidan turli yo'nalishlarda tarqaladigan siqilish va kamdan-kam uchraydigan joylarning almashinishi. Suvdagi doiralar kabi bir narsa, ular ham to'lqinlardir (faqat tovushli emas :-)). Aynan mana shu sohalar quloq pardasida harakat qilib, insonning shivirlashidan tortib reaktiv dvigatellarning shovqinigacha bu dunyoning barcha tovushlarini eshitish imkonini beradi.

Ovoz to'lqinlariga misol.

Ovoz to'lqinlarining tarqalish nuqtalari samolyotning turli qismlari bo'lishi mumkin. Masalan, dvigatel (uning ovozi har kimga ma'lum :-)) yoki tananing qismlari (masalan, kamon), ular harakatlanayotganda oldilaridagi havoni siqib, ma'lum bir turdagi bosim hosil qiladi ( siqish) oldinga harakatlanuvchi to'lqin.

Bu tovush to'lqinlarining barchasi havoda bizga ma'lum bo'lgan tovush tezligida tarqaladi. Ya'ni, agar samolyot subsonik bo'lsa va hatto past tezlikda uchsa, ular undan qochib ketganga o'xshaydi. Natijada, bunday samolyot yaqinlashganda, biz birinchi navbatda uning ovozini eshitamiz, keyin esa uning o'zi uchib ketadi.

Ammo shuni ta'kidlaymanki, agar samolyot juda baland uchmasa, bu to'g'ri. Axir, tovush tezligi yorug'lik tezligi emas :-). Uning kattaligi unchalik katta emas va tovush to'lqinlari tinglovchiga etib borishi uchun vaqt kerak. Shuning uchun tinglovchi va samolyot uchun tovush ko'rinishi tartibi, agar u baland balandlikda uchsa, o'zgarishi mumkin.

Va tovush unchalik tez emasligi sababli, o'z tezligining oshishi bilan samolyot chiqaradigan to'lqinlarni quvib yeta boshlaydi. Ya'ni, agar u harakatsiz bo'lsa, unda to'lqinlar shaklda undan ajralib chiqadi konsentrik doiralar otilgan tosh tufayli suv ustidagi to'lqinlar kabi. Va samolyot harakatlanayotganligi sababli, bu doiralarning parvoz yo'nalishiga mos keladigan sektorida to'lqinlar chegaralari (ularning old tomonlari) bir-biriga yaqinlasha boshlaydi.

Subsonik tana harakati.

Shunga ko'ra, samolyot (uning burni) va eng birinchi (bosh) to'lqinining old qismi o'rtasidagi bo'shliq (ya'ni, bu bosqichma-bosqich, ma'lum darajada tormozlanish sodir bo'ladigan maydondir. bepul oqim samolyotning burni (qanoti, dumi) bilan uchrashganda va natijada, bosim va haroratning oshishi) qisqarishni boshlaydi va qanchalik tez bo'lsa, parvoz tezligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Vaqt keladiki, bu bo'shliq deyarli yo'qoladi (yoki minimal bo'lib), maxsus turdagi maydonga aylanadi zarba to'lqini. Bu parvoz tezligi tovush tezligiga yetganda sodir bo'ladi, ya'ni samolyot chiqaradigan to'lqinlar bilan bir xil tezlikda harakat qiladi. Mach soni birlikka teng (M=1).

Tananing tovushli harakati (M=1).

Shok zarbasi, muhitning juda tor hududi (taxminan 10 -4 mm), u orqali o'tayotganda endi asta-sekin emas, balki ushbu muhitning parametrlarida keskin (sakrashga o'xshash) o'zgarishlar yuz beradi - tezlik, bosim, harorat, zichlik. Bizning holatlarimizda tezlik pasayadi, bosim, harorat va zichlik oshadi. Shuning uchun ism - zarba to'lqini.

Bir oz soddalashtirilgan tarzda, men bularning barchasi haqida aytmoqchiman. Ovozdan yuqori oqimni keskin sekinlashtirish mumkin emas, lekin buni qilish kerak, chunki o'rtacha subsonik tezlikda bo'lgani kabi, samolyotning eng burun qismidagi oqim tezligiga asta-sekin tormozlash imkoniyati endi yo'q. U samolyotning burni (yoki qanotning uchi) oldidagi subsonik qismga qoqilib, tor sakrashga tushib, unga ega bo'lgan katta harakat energiyasini uzatadi.

Aytgancha, biz buning aksini aytishimiz mumkin: samolyot tovushdan tez oqimni sekinlashtirish uchun o'z energiyasining bir qismini zarba to'lqinlarining shakllanishiga o'tkazadi.

Supersonik tana harakati.

Shok to'lqinining yana bir nomi bor. Samolyot bilan kosmosda harakatlanayotganda, u yuqorida aytib o'tilgan atrof-muhit parametrlarining (ya'ni havo oqimi) keskin o'zgarishining old tomonini ifodalaydi. Va bu zarba to'lqinining mohiyatidir.

Shok zarbasi va zarba to'lqini, umuman olganda, ekvivalent ta'riflardir, ammo aerodinamikada birinchisi ko'proq qo'llaniladi.

Zarba to'lqini (yoki zarba to'lqini) parvoz yo'nalishiga amalda perpendikulyar bo'lishi mumkin, bu holda ular fazoda taxminan aylana shaklini oladi va to'g'ri chiziqlar deb ataladi. Bu odatda M=1 ga yaqin rejimlarda sodir bo'ladi.

Tana harakati rejimlari. ! - tovushdan past, 2 - M=1, tovushdan tez, 4 - zarba to'lqini (zarba to'lqini).

M > 1 raqamlarida ular allaqachon parvoz yo'nalishiga burchak ostida joylashgan. Ya'ni, samolyot allaqachon o'z ovozidan oshib ketgan. Bunday holda, ular qiya deb ataladi va kosmosda ular konusning shaklini oladi, aytmoqchi, Mach konusi deb ataladi, u tovushdan tez oqimlarni o'rgangan olim nomi bilan atalgan (ulardan birida uni eslatib o'tgan).

Mach konusi.

Ushbu konusning shakli (uning "nozikligi") aniq M soniga bog'liq va u bilan quyidagi munosabat bilan bog'liq: M = 1/sin a, bu erda a - konusning o'qi va uning o'qi orasidagi burchak. generatrix. Va konusning yuzasi barcha tovush to'lqinlarining jabhalariga tegib turadi, ularning manbai samolyot bo'lgan va u "quvib o'tib", supersonik tezlikka erishadi.

Bundan tashqari zarba to'lqinlari ham bo'lishi mumkin ilova qilingan, ular jismning yuqori tezlikda harakatlanadigan yuzasiga qo'shni bo'lganda yoki ular tana bilan aloqada bo'lmasa, uzoqlashadi.

Har xil shakldagi jismlar atrofida tovushdan tez oqim paytida zarba to'lqinlarining turlari.

Odatda, agar tovushdan yuqori oqim har qanday uchli sirt atrofida oqsa, zarbalar biriktiriladi. Samolyot uchun bu, masalan, uchli burun, yuqori bosimli havo olish yoki havo olishning o'tkir qirrasi bo'lishi mumkin. Shu bilan birga, ular "sakrash o'tiradi" deyishadi, masalan, burunga.

Va ajratilgan zarba yumaloq yuzalar, masalan, qanotning qalin havo plyonkasining oldingi yumaloq chetida oqayotganda paydo bo'lishi mumkin.

Samolyot tanasining turli qismlari parvoz paytida zarba to'lqinlarining ancha murakkab tizimini yaratadi. Biroq, ularning eng qizg'inlari ikkitadir. Ulardan biri kamon ustidagi bosh, ikkinchisi esa quyruq elementlarida joylashgan. Samolyotdan bir oz masofada, oraliq zarbalar boshga etib boradi va u bilan birlashadi, yoki quyruq ularni ushlaydi.

Shamol tunnelida tozalash paytida samolyot modelidagi zarba zarbalari (M=2).

Natijada, ikkita sakrash qoladi, ular umuman er yuzidagi kuzatuvchi tomonidan parvoz balandligi bilan solishtirganda samolyotning kichik o'lchamlari va shunga mos ravishda ular orasidagi qisqa vaqt oralig'i tufayli bitta sifatida qabul qilinadi.

Zarba to'lqinining (zarba to'lqinining) intensivligi (boshqacha aytganda, energiya) turli parametrlarga (samolyot tezligi, uning konstruktiv xususiyatlari, atrof-muhit sharoitlari va boshqalar) bog'liq bo'lib, uning old qismidagi bosimning pasayishi bilan belgilanadi.

Mach konusining tepasidan, ya'ni samolyotdan uzoqlashganda, buzilish manbai sifatida zarba to'lqini zaiflashadi, asta-sekin oddiy tovush to'lqiniga aylanadi va oxir-oqibat butunlay yo'qoladi.

Va u qanchalik intensivlikka ega bo'ladi zarba to'lqini(yoki zarba to'lqinining) erga etib borishi u erda hosil qilishi mumkin bo'lgan ta'sirga bog'liq. Hech kimga sir emaski, taniqli "Konkord" faqat Atlantika okeani ustidan tovushdan yuqori tezlikda uchib o'tdi va harbiy tovushdan tez uchadigan samolyotlar baland balandliklarda yoki aholi punktlari bo'lmagan joylarda (hech bo'lmaganda ular buni qilishlari kerak bo'lganga o'xshaydi :-) ).

Bu cheklovlar juda asosli. Men uchun, masalan, zarba to'lqinining ta'rifi portlash bilan bog'liq. Va etarlicha kuchli zarba to'lqini qila oladigan narsalar unga mos kelishi mumkin. Hech bo'lmaganda derazalardagi oyna osongina uchib ketishi mumkin. Buning dalillari etarli (ayniqsa, Sovet aviatsiyasi tarixida, u juda ko'p va parvozlar qizg'in bo'lganida). Ammo siz bundan ham yomonroq narsalarni qilishingiz mumkin. Siz shunchaki pastroqqa uchishingiz kerak :-)…

Biroq, ko'pincha, zarba to'lqinlari erga etib kelganida qolgan narsalar endi xavfli emas. Yerdagi faqat tashqi kuzatuvchi shovqin yoki portlashga o'xshash tovushni eshitishi mumkin. Aynan shu haqiqat bilan bitta keng tarqalgan va doimiy noto'g'ri tushuncha bog'liq.

Aviatsiya fanida unchalik tajribaga ega bo'lmagan odamlar bunday tovushni eshitib, samolyot engib o'tganini aytishadi tovush to'sig'i (tovushdan yuqori to'siq). Aslida bu haqiqat emas. Bu bayonot kamida ikkita sababga ko'ra haqiqatga hech qanday aloqasi yo'q.

Shok to'lqini (zarba to'lqini).

Birinchidan, agar yerda bo'lgan odam osmonda baland bo'kirishni eshitsa, bu faqat (takrorlayman :-)) uning quloqlariga etib kelganligini anglatadi. zarba to'lqini old(yoki zarba to'lqini) qayergadir uchayotgan samolyotdan. Bu samolyot allaqachon tovushdan yuqori tezlikda uchmoqda va shunchaki unga o'tmagan.

Va agar o'sha odam to'satdan o'zini samolyotdan bir necha kilometr oldinda topsa, u yana o'sha samolyotdan o'sha tovushni eshitadi, chunki u samolyot bilan harakatlanadigan bir xil zarba to'lqiniga duchor bo'ladi.

U tovushdan yuqori tezlikda harakat qiladi va shuning uchun jimgina yaqinlashadi. Quloq pardalariga har doim ham yoqimli ta'sir ko'rsatmagandan so'ng (bu yaxshi, faqat ularda :-)) va xavfsiz o'tgandan so'ng, ishlaydigan dvigatellarning shovqini eshitiladi.

Saab 35 "Draken" qiruvchi samolyoti misolida Mach sonining turli qiymatlarida samolyotning taxminiy parvoz diagrammasi. Til, afsuski, nemis tili, lekin sxema odatda aniq.

Bundan tashqari, tovushdan yuqori tovushga o'tishning o'zi bir martalik "bomlar", portlashlar, portlashlar va boshqalar bilan birga kelmaydi. Zamonaviy tovushdan tez uchuvchi samolyotda uchuvchi ko'pincha bunday o'tish haqida faqat asboblar o'qishlaridan bilib oladi. Biroq, bu holatda, ma'lum bir jarayon sodir bo'ladi, lekin ma'lum bir uchuvchilik qoidalari kuzatilsa, bu unga amalda ko'rinmaydi.

Lekin bu hammasi emas :-). Men ko'proq aytaman. samolyot suyanadigan va "teshilishi" kerak bo'lgan qandaydir aniq, og'ir, kesib o'tish qiyin bo'lgan to'siq shaklida (men bunday hukmlarni eshitganman :-)) mavjud emas.

Qat'iy aytganda, hech qanday to'siq yo'q. Bir vaqtlar, aviatsiyada yuqori tezliklar paydo bo'lishining boshida, bu tushuncha tovushdan tez tezlikka o'tish va unga uchish qiyinligi haqidagi psixologik e'tiqod sifatida shakllangan. Hatto bunday e'tiqod va bayonotlar uchun shartlar juda aniq bo'lganligi sababli, bu umuman mumkin emasligi haqida bayonotlar mavjud edi.

Biroq, birinchi narsa birinchi ...

Aerodinamikada yana bir atama mavjud bo'lib, u ushbu oqimda harakatlanadigan va tovushdan tez harakatlanadigan jismning havo oqimi bilan o'zaro ta'sir qilish jarayonini juda aniq tavsiflaydi. Bu to'lqin inqirozi. Aynan u kontseptsiya bilan an'anaviy ravishda bog'liq bo'lgan ba'zi yomon narsalarni qiladi tovush to'sig'i.

Shunday qilib, inqiroz haqida bir narsa :-). Har qanday samolyot qismlardan iborat bo'lib, ular atrofida havo oqimi parvoz paytida bir xil bo'lmasligi mumkin. Keling, masalan, qanotni, aniqrog'i oddiy klassikani olaylik subsonik profil.

Ko'tarilish qanday paydo bo'lishi haqidagi asosiy bilimlardan biz yaxshi bilamizki, profilning yuqori kavisli yuzasining qo'shni qatlamidagi oqim tezligi boshqacha. Profil ko'proq konveks bo'lsa, u umumiy oqim tezligidan kattaroqdir, keyin profil tekislanganda u kamayadi.

Qanot oqimda tovush tezligiga yaqin tezlikda harakat qilganda, bunday qavariq maydonda, masalan, oqimning umumiy tezligidan allaqachon kattaroq bo'lgan havo qatlamining tezligi paydo bo'lishi mumkin. tovushli va hatto supersonik.

To'lqin inqirozi paytida transonikada yuzaga keladigan mahalliy zarba to'lqini.

Profil bo'ylab bu tezlik pasayadi va bir nuqtada yana subsonik bo'ladi. Ammo, yuqorida aytganimizdek, tovushdan tez oqim tezda sekinlasha olmaydi, shuning uchun paydo bo'ladi zarba to'lqini.

Bunday zarbalar tekislangan yuzalarning turli joylarida paydo bo'ladi va dastlab ular juda zaif, ammo ularning soni ko'p bo'lishi mumkin va umumiy oqim tezligining oshishi bilan tovushdan tez zonalar kuchayadi, zarbalar "kuchliroq bo'ladi" va siljiydi. profilning orqa tomoni. Keyinchalik profilning pastki yuzasida bir xil zarba to'lqinlari paydo bo'ladi.

Qanot profili atrofida to'liq supersonik oqim.

Bularning barchasi nimani anglatadi? Mana nima. Birinchidan- bu muhim aerodinamik qarshilik kuchayishi transonik tezlik oralig'ida (taxminan M=1, ko'proq yoki kamroq). Ushbu qarshilik uning tarkibiy qismlaridan birining keskin o'sishi tufayli o'sib boradi - to'lqin qarshiligi. Subsonik tezlikda parvozlarni ko'rib chiqishda biz ilgari hisobga olmagan narsa.

Yuqorida aytib o'tganimdek, tovushdan yuqori oqimning sekinlashishi paytida ko'plab zarba to'lqinlarini (yoki zarba to'lqinlarini) hosil qilish uchun energiya behuda sarflanadi va u samolyot harakatining kinetik energiyasidan olinadi. Ya'ni, samolyot shunchaki sekinlashadi (va juda sezilarli!). Bu shunday to'lqin qarshiligi.

Bundan tashqari, zarba to'lqinlari, ulardagi oqimning keskin sekinlashishi tufayli, o'z orqasidagi chegara qatlamining ajralishiga va uning laminardan turbulentga aylanishiga yordam beradi. Bu aerodinamik qarshilikni yanada oshiradi.

Turli xil Mach raqamlarida profilning shishishi zarba zarbalari, mahalliy supersonik zonalar, turbulent zonalar.

Ikkinchi. Qanot profilida mahalliy tovushdan yuqori zonalarning paydo bo'lishi va ularning oqim tezligining oshishi bilan profilning quyruq qismiga siljishi va shu bilan profildagi bosimning taqsimlanish sxemasini o'zgartirishi tufayli aerodinamik kuchlarni qo'llash nuqtasi (markaz). bosim) ham orqa chetiga siljiydi. Natijada paydo bo'ladi sho'ng'in vaqti samolyotning massa markaziga nisbatan, bu uning burnini tushirishiga olib keladi.

Bularning barchasi nimaga olib keladi... Aerodinamik qarshilikning keskin ortishi tufayli samolyot sezilarli kuch talab qiladi. dvigatel quvvati zaxirasi transonik zonani yengib o'tish va aytganda, haqiqiy supersonik tovushga erishish.

To'lqin qarshiligining kuchayishi tufayli transonikada (to'lqin inqirozi) aerodinamik qarshilikning keskin oshishi. Sd - qarshilik koeffitsienti.

Keyinchalik. Sho'ng'in momentining paydo bo'lishi tufayli balandlikni boshqarishda qiyinchiliklar paydo bo'ladi. Bundan tashqari, zarba to'lqinlari bilan mahalliy supersonik zonalarning paydo bo'lishi bilan bog'liq jarayonlarning buzilishi va notekisligi tufayli, nazorat qilish qiyinlashadi. Misol uchun, rulonda, chap va o'ng tekisliklarda turli jarayonlar tufayli.

Bundan tashqari, mahalliy turbulentlik tufayli ko'pincha juda kuchli tebranishlar paydo bo'ladi.

Umuman olganda, zavqlarning to'liq to'plami, deyiladi to'lqin inqirozi. Ammo, haqiqat shundaki, ularning barchasi tovushdan yuqori tezlikka erishish uchun odatiy subsonik samolyotlardan (qalin tekis qanot profilli) foydalanganda sodir bo'ladi (bor edi, aniq :-)).

Dastlab, hali etarli bilim bo'lmaganida va tovushdan yuqori tezlikka erishish jarayonlari har tomonlama o'rganilmaganda, bu to'plam deyarli engib bo'lmas deb hisoblangan va shunday nomlangan. tovush to'sig'i(yoki tovushdan yuqori to'siq, Agar xohlasang:-)).

An'anaviy pistonli samolyotlarda tovush tezligini engib o'tishga urinayotganda ko'plab fojiali hodisalar yuz berdi. Kuchli tebranish ba'zan strukturaning buzilishiga olib keldi. Samolyotlar kerakli tezlashtirish uchun etarli kuchga ega emas edi. Gorizontal parvozda xuddi shunday xususiyatga ega bo'lgan effekt tufayli bu mumkin emas edi to'lqin inqirozi.

Shuning uchun, tezlashtirish uchun sho'ng'in ishlatilgan. Ammo bu halokatli bo'lishi mumkin edi. To'lqin inqirozi paytida paydo bo'lgan sho'ng'in lahzasi sho'ng'inni uzaytirdi va ba'zida undan chiqishning iloji yo'q edi. Axir, nazoratni tiklash va to'lqin inqirozini bartaraf etish uchun tezlikni kamaytirish kerak edi. Ammo sho'ng'inda buni qilish juda qiyin (agar imkonsiz bo'lsa).

Gorizontal parvozdan sho'ng'in qilish SSSRda 1943 yil 27 mayda suyuq raketali dvigatelli mashhur eksperimental qiruvchi BI-1 halokatining asosiy sabablaridan biri hisoblanadi. Sinovlar parvozning maksimal tezligi bo'yicha o'tkazildi va konstruktorlarning hisob-kitoblariga ko'ra, erishilgan tezlik 800 km/soatdan oshdi. Shundan so'ng sho'ng'inda kechikish yuz berdi, undan samolyot tiklanmadi.

Eksperimental qiruvchi BI-1.

Bizning vaqtda to'lqin inqirozi allaqachon juda yaxshi o'rganilgan va engib o'tilgan tovush to'sig'i(agar kerak bo'lsa :-)) qiyin emas. Juda yuqori tezlikda uchish uchun mo'ljallangan samolyotlarda ularning parvozini osonlashtirish uchun ma'lum dizayn echimlari va cheklovlar qo'llaniladi.

Ma'lumki, to'lqin inqirozi birga yaqin M sonidan boshlanadi. Shuning uchun deyarli barcha subsonik reaktiv samolyotlar (xususan, yo'lovchilar) parvozga ega M soniga cheklov. Odatda u 0,8-0,9M mintaqasida bo'ladi. Buni kuzatish uchuvchiga topshiriladi. Bundan tashqari, ko'plab samolyotlarda, chegara darajasiga erishilganda, undan keyin parvoz tezligini kamaytirish kerak.

Kamida 800 km/soat va undan yuqori tezlikda uchadigan deyarli barcha samolyotlar mavjud supurilgan qanot(hech bo'lmaganda oldingi chetida :-)). Bu sizga hujum boshlanishini kechiktirishga imkon beradi to'lqin inqirozi M=0,85-0,95 ga mos keladigan tezliklargacha.

Supurilgan qanot. Asosiy harakat.

Ushbu ta'sirning sababini juda oddiy tushuntirish mumkin. To'g'ri qanotda havo oqimi V tezlikda deyarli to'g'ri burchak ostida, supurilgan qanotda (supurish burchagi ch) ma'lum bir sirpanish burchagi b ga yaqinlashadi. V tezlikni vektoriy ravishda ikkita oqimga ajratish mumkin: Vt va Vn.

Vt oqimi qanotdagi bosim taqsimotiga ta'sir qilmaydi, lekin Vn oqimi qanotning yuk ko'tarish xususiyatlarini aniq belgilaydi. Va u ochiq-oydin umumiy oqimining kattaligi kichikroq V. Shuning uchun, supurilgan qanotda, to'lqin inqirozi boshlanishi va kuchayishi. to'lqin qarshiligi bir xil erkin oqim tezligida tekis qanotga qaraganda ancha kechroq sodir bo'ladi.

Eksperimental qiruvchi E-2A (MIG-21 dan oldingi). Oddiy supurilgan qanot.

Supurilgan qanotning modifikatsiyalaridan biri qanotli qanot edi superkritik profil(uni eslatib o'tdi). Bu, shuningdek, to'lqin inqirozining boshlanishini yuqori tezlikka o'tkazish imkonini beradi va qo'shimcha ravishda, yo'lovchi samolyotlari uchun muhim bo'lgan samaradorlikni oshirishga imkon beradi.

SuperJet 100. O'ta kritik profilli supurilgan qanot.

Agar samolyot o'tish uchun mo'ljallangan bo'lsa tovush to'sig'i(o'tish va to'lqin inqirozi ham :-)) va tovushdan tez parvoz, odatda har doim ma'lum dizayn xususiyatlarida farqlanadi. Xususan, odatda bor o'tkir qirralar bilan yupqa qanot va empennage profili(shu jumladan olmos shaklidagi yoki uchburchak) va rejadagi ma'lum qanot shakli (masalan, to'lib toshgan uchburchak yoki trapezoidal va boshqalar).

Tez ovozli MIG-21. E-2A kuzatuvchisi. Oddiy delta qanoti.

MIG-25. Ovozdan tez parvoz qilish uchun mo'ljallangan odatiy samolyotga misol. Yupqa qanot va quyruq profillari, o'tkir qirralar. Trapezoidal qanot. profil

Maqolni o'tkazish tovush to'sig'i, ya'ni bunday samolyotlar tovushdan tez tezlikka o'tishni amalga oshiradi dvigatelning kuyishdan keyingi ishlashi aerodinamik qarshilikning oshishi tufayli va, albatta, zonadan tezda o'tish uchun to'lqin inqirozi. Va bu o'tishning o'zi ko'pincha hech qanday tarzda (takrorlayman :-)) uchuvchi tomonidan ham (u faqat kabinadagi ovoz bosimining pasayishiga duch kelishi mumkin) yoki tashqi kuzatuvchi tomonidan sezilmaydi, agar , albatta, u buni kuzatishi mumkin edi :-).

Biroq, bu erda tashqi kuzatuvchilar bilan bog'liq yana bir noto'g'ri tushunchani eslatib o'tish kerak. Shubhasiz, ko'pchilik bunday fotosuratlarni ko'rgan bo'lib, ularning tagida samolyot engib o'tish vaqti ekanligi aytiladi. tovush to'sig'i, ta'bir joiz bo'lsa, ingl.

Prandtl-Gloert effekti. Ovoz to'sig'ini buzishni o'z ichiga olmaydi.

Birinchidan, biz allaqachon bilamizki, hech qanday tovush to'sig'i yo'q va tovushdan yuqori tezlikka o'tishning o'zi hech qanday g'ayrioddiy narsa (shu jumladan portlash yoki portlash) bilan birga kelmaydi.

Ikkinchidan. Fotosuratda biz ko'rgan narsa shunday deb ataladi Prandtl-Gloert effekti. Men u haqida allaqachon yozganman. Bu hech qanday tarzda tovushdan yuqori tezlikka o'tish bilan bevosita bog'liq emas. Shunchaki, yuqori tezlikda (subsonik, aytmoqchi :-)) samolyot o'zining oldida ma'lum bir havo massasini harakatga keltirib, uning orqasida ma'lum miqdordagi havo hosil qiladi. kamdan-kam uchraydigan hudud. Parvozdan so'ng darhol bu hudud yaqin atrofdagi tabiiy makondan havo bilan to'ldirila boshlaydi. hajmining oshishi va haroratning keskin pasayishi.

Agar havo namligi etarli va harorat atrofdagi havoning shudring nuqtasidan pastga tushadi, keyin namlik kondensatsiyasi biz ko'rgan tuman shaklida suv bug'idan. Sharoitlar asl darajaga qaytishi bilan bu tuman darhol yo'qoladi. Bu butun jarayon juda qisqa muddatli.

Yuqori transonik tezlikda bu jarayon mahalliy tomonidan osonlashtirilishi mumkin zarba to'lqinlari Men, ba'zan samolyot atrofida yumshoq konus kabi narsalarni shakllantirishga yordam beraman.

Yuqori tezliklar bu hodisani qo'llab-quvvatlaydi, ammo agar havo namligi etarli bo'lsa, u juda past tezlikda sodir bo'lishi mumkin (va sodir bo'ladi). Masalan, suv omborlari yuzasidan. Aytgancha, bu tabiatning go'zal fotosuratlarining aksariyati samolyot tashuvchisi bortida, ya'ni juda nam havoda olingan.

Bu shunday ishlaydi. Kadrlar, albatta, ajoyib, tomosha ajoyib :-), lekin bu ko'pincha deyiladigan narsa emas. bunga umuman aloqasi yo'q (va tovushdan yuqori to'siq Bir xil:-)). Va bu yaxshi, menimcha, aks holda bunday fotosurat va videoni olgan kuzatuvchilar xursand bo'lmasligi mumkin. Shok to'lqini, bilasizmi:-)…

Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, bitta video bor (men bundan oldin ham foydalanganman), uning mualliflari tovushdan yuqori tezlikda past balandlikda uchayotgan samolyotdan zarba to'lqinining ta'sirini ko'rsatadilar. Albatta, u erda ma'lum bir mubolag'a bor :-), lekin umumiy tamoyil aniq. Va yana ajoyib :-)…

Bugun uchun hammasi shu. Maqolani oxirigacha o'qiganingiz uchun tashakkur :-). Keyingi safargacha ...

Rasmlarni bosish mumkin.

Ovoz to'sig'i

havo kemasi yoki raketaning parvozi paytida atmosferada tovushdan yuqori tezlikdan tovush tezligiga o'tish paytida yuzaga keladigan hodisa. Samolyot tezligi tovush tezligiga (1200 km/soat) yaqinlashganda, uning oldidagi havoda yupqa hudud paydo bo'lib, unda havo bosimi va zichligi keskin oshadi. Havoning uchayotgan samolyot oldida bunday siqilishi zarba to'lqini deb ataladi. Yerda zarba to'lqinining o'tishi o'q ovoziga o'xshash portlash sifatida qabul qilinadi. dan oshib ketgandan so'ng, samolyot havo zichligi ortib borayotgan ushbu hududdan o'tib ketadi, go'yo uni teshib, tovush to'sig'ini buzadi. Uzoq vaqt davomida tovush to'sig'ini buzish aviatsiya rivojlanishida jiddiy muammo bo'lib tuyuldi. Buni hal qilish uchun samolyot qanotining profili va shaklini o'zgartirish (u ingichka bo'lib, orqaga surish), fyuzelyajning old qismini yanada qirrali qilish va samolyotni reaktiv dvigatellar bilan jihozlash kerak edi. Ovoz tezligi birinchi marta 1947 yilda Charlz Yeager tomonidan X-1 samolyotida (AQSh) B-29 samolyotidan ishga tushirilgan suyuq raketa dvigateli bilan oshirilgan. Rossiyada O. V. Sokolovskiy birinchi bo'lib 1948 yilda turboreaktiv dvigatelli eksperimental La-176 samolyotida tovush to'sig'ini buzdi.

"Texnologiya" entsiklopediyasi. - M .: Rosman. 2006 .

Ovoz to'sig'i

Mach raqamlari M(∞) parvozida aerodinamik samolyotning tortishish kuchining keskin oshishi, M* kritik sonidan biroz oshib ketishi. Sababi, M(∞) > M* raqamlarida to'lqin qarshiligining paydo bo'lishi bilan birga keladi. Samolyotning to'lqin qarshiligi koeffitsienti M (∞) = M* dan boshlab M sonining ortishi bilan juda tez ortadi.
Z.ning mavjudligi b. tovush tezligiga teng parvoz tezligiga erishish va undan keyin tovushdan tez parvozga o'tishni qiyinlashtiradi. Buning uchun yupqa qanotlari bo'lgan samolyotlarni yaratish kerak bo'ldi, bu esa qarshilikni sezilarli darajada kamaytirishga imkon berdi va tezlik ortishi bilan tortishish kuchayadigan reaktiv dvigatellar.
SSSRda tovush tezligiga teng tezlik birinchi marta 1948 yilda La-176 samolyotida erishilgan.

Aviatsiya: Entsiklopediya. - M.: Buyuk rus entsiklopediyasi. Bosh muharrir G.P. Svishchev. 1994 .

Boshqa lug'atlarda "tovush to'sig'i" nima ekanligini ko'ring:

Samolyotning parvoz tezligi tovush tezligiga yaqinlashganda aerodinamik qarshilikning keskin oshishi (parvoz Mach sonining kritik qiymatidan oshib ketishi). To'lqin qarshiligining oshishi bilan birga to'lqin inqirozi bilan izohlanadi. 3 ni yengish.…… Katta ensiklopedik politexnika lug'ati

Ovoz to'sig'i- da samolyotning harakatiga havo qarshiligining keskin oshishi. tovush tezligiga yaqin tezliklar. yengish 3. b. Samolyotlarning aerodinamik shakllarini takomillashtirish va kuchli ... ... tufayli mumkin bo'ldi. Harbiy atamalarning lug'ati

tovush to'sig'i- ovoz to'sig'i M∞ kritik sonidan bir oz oshib, M* parvozida aerodinamik samolyot qarshiligining keskin oshishi. Sababi M∞ > raqamlari uchun "Aviatsiya" entsiklopediyasi

tovush to'sig'i- ovoz to'sig'i M∞ kritik sonidan bir oz oshib, M* parvozida aerodinamik samolyot qarshiligining keskin oshishi. Sababi, M∞ > M* raqamlarida to'lqin inqirozi yuzaga keladi,... ... "Aviatsiya" entsiklopediyasi

- (Frantsiya to'siqlari posti). 1) qal'alardagi darvozalar. 2) arenalarda va sirklarda ot sakrab o‘tadigan panjara, to‘da, ustun bor. 3) jangchilarning duelda yetib borishi belgisi. 4) panjara, panjara. Kiritilgan xorijiy so'zlar lug'ati...... Rus tilidagi xorijiy so'zlar lug'ati

BARRIER, ah, er. 1. Yo'lga qo'yilgan to'siq (devor turi, shpal) (sakrash, yugurish paytida). b oling. (engib o'tish). 2. Devor, panjara. B. quti, balkon. 3. uzatish Nima uchun to‘siq, to‘siq n. Daryo tabiiy b. Uchun… … Ozhegovning tushuntirish lug'ati

Kitoblar

Vegas: Haqiqiy hikoya (DVD), Naderi Amir. Ba'zilar "Amerika orzusi"ni g'alati joylardan izlaydilar... Bir paytlar Eddi Parker va uning rafiqasi Treysi jonkuyar qimorbozlik qilishgan, bu ajablanarli emas: ular hamma qimor o'ynaydigan Las-Vegasda yashaydi...

1947 yil 14 oktyabrda insoniyat yana bir muhim bosqichni bosib o'tdi. Chegara juda ob'ektiv bo'lib, ma'lum bir jismoniy miqdor - havodagi tovush tezligi, er atmosferasi sharoitida uning harorati va bosimiga qarab 1100-1200 km / soat oralig'ida. Supersonik tezlikni amerikalik uchuvchi Chak Yeager (Charlz Elvud "Chak" Yeager), Ikkinchi Jahon urushining yosh faxriysi, g'ayrioddiy jasorat va ajoyib fotogeniklikka ega bo'lgan, buning natijasida u 14 yil ichida darhol o'z vatanida mashhur bo'ldi. keyin Yuriy Gagarin.

Tovush to‘sig‘idan o‘tish uchun esa chindan ham jasorat kerak edi. Bir yil o'tgach, 1948 yilda Yeagerning muvaffaqiyatini takrorlagan sovet uchuvchisi Ivan Fedorov o'sha paytdagi his-tuyg'ularini esladi: "Ovoz to'sig'ini buzish uchun parvozdan oldin, undan keyin omon qolish kafolati yo'qligi ayon bo'ldi. Bu nima ekanligini va samolyot dizayni elementlarga bardosh bera oladimi yoki yo'qligini hech kim bilmas edi. Lekin biz bu haqda o‘ylamaslikka harakat qildik”.

Haqiqatan ham, avtomobilning tovushdan yuqori tezlikda o'zini qanday tutishi haqida to'liq aniqlik yo'q edi. Samolyot konstruktorlari 30-yillarning to'satdan baxtsizligi haqida hali ham yangi xotiralarga ega edilar, o'shanda samolyot tezligi oshishi bilan ular samolyotning qattiq konstruktsiyalarida ham, uning tuzilishida ham paydo bo'ladigan tebranishlar - tebranish muammosini zudlik bilan hal qilishlari kerak edi. teri, samolyotni bir necha daqiqada parchalab tashlash. Jarayon qor ko'chkisi kabi tez rivojlandi, uchuvchilar parvoz rejimini o'zgartirishga ulgurmadilar va mashinalar havoda parchalanib ketdi. Uzoq vaqt davomida turli mamlakatlardagi matematiklar va dizaynerlar bu muammoni hal qilish uchun kurashdilar. Oxir-oqibat, hodisa nazariyasini keyinchalik SSSR Fanlar akademiyasining prezidenti bo'lgan o'sha paytdagi yosh rus matematigi Mstislav Vsevolodovich Keldysh (1911-1978) yaratdi. Ushbu nazariya yordamida noxush hodisadan abadiy qutulish yo'lini topish mumkin edi.

Tovush to'sig'idan bir xil darajada yoqimsiz kutilmagan hodisalar kutilgani aniq. Kuchli kompyuterlar bo'lmaganida aerodinamikaning murakkab differensial tenglamalarini raqamli hal qilish mumkin emas edi va shamol tunnellarida modellarni "uchirish" ga ishonish kerak edi. Ammo sifat nuqtai nazaridan ma'lum bo'lishicha, tovush tezligiga erishilganda, samolyot yaqinida zarba to'lqini paydo bo'lgan. Samolyot tezligini tovush tezligi bilan taqqoslaganda, eng muhim moment tovush to'sig'ini buzishdir. Ayni paytda to'lqin jabhasining turli tomonlaridagi bosim farqi tezda kuchayadi va agar moment bir lahzadan uzoqroq davom etsa, samolyot tebranishdan ko'ra yomonroq bo'lmasligi mumkin. Ba'zida tovush to'sig'ini tezlashuvi etarli bo'lmagan holda buzganda, samolyot tomonidan yaratilgan zarba to'lqini hatto uning ostidagi uylarning derazalaridan oynani urib yuboradi.

Samolyot tezligining tovush tezligiga nisbati Max raqami deb ataladi (mashhur nemis mexaniki va faylasufi Ernst Max nomi bilan atalgan). Ovoz to'sig'idan o'tayotganda uchuvchiga M raqami bittadan sakrab o'tib ketayotganga o'xshaydi: Chak Yeager spidometr ignasi 0,98 dan 1,02 gacha qanday sakraganini ko'rdi, shundan so'ng aslida kabinada "ilohiy" sukunat hukm surdi. ko'rinib turibdiki: shunchaki daraja Samolyot salonidagi ovoz bosimi bir necha marta pasayadi. Bu "tovushdan tozalash" lahzasi juda makkordir; Ammo uning X-1 samolyoti parchalanib ketishi xavfi kam edi.

1946 yil yanvar oyida Bell Aircraft tomonidan ishlab chiqarilgan X-1 tovush to'sig'ini buzish uchun mo'ljallangan sof tadqiqot samolyoti edi va boshqa hech narsa emas. Avtotransport Mudofaa vazirligi tomonidan buyurtma qilinganiga qaramay, u qurol o'rniga butlovchi qismlar, asboblar va mexanizmlarning ishlash rejimlarini nazorat qiluvchi ilmiy jihozlar bilan to'ldirilgan. X-1 zamonaviy qanotli raketaga o'xshardi. U 2722 kg quvvatga ega bitta Reaction Motors raketa dvigateliga ega edi. Maksimal uchish og'irligi 6078 kg. Uzunligi 9,45 m, balandligi 3,3 m, qanotlari kengligi 8,53 m 18290 m 2736 km/soat balandlikda. Mashina B-29 strategik bombardimonchi samolyotidan uchirildi va quruq tuzli ko'lda po'lat "chang'i"larga qo'ndi.

Uning uchuvchisining "taktik va texnik parametrlari" ham ta'sirchan emas. Chak Yeager 1923-yil 13-fevralda tug‘ilgan. Maktabdan so'ng men parvoz maktabiga bordim va uni tugatgandan so'ng Evropaga jang qilish uchun ketdim. Bir Messerschmitt-109 urib tushirildi. Uning o'zi Frantsiya osmonida otib tashlangan, ammo partizanlar tomonidan qutqarilgan. Hech narsa bo'lmagandek, u Angliyadagi bazasiga qaytdi. Biroq, hushyor aksilrazvedka xizmati asirlikdan mo''jizaviy tarzda ozod qilinganiga ishonmay, uchuvchini parvozdan olib tashladi va uni orqaga jo'natdi. Shuhratparast Yeager Evropadagi Ittifoq kuchlarining bosh qo'mondoni general Eyzenxauer bilan ziyofatga erishdi, u Yeagerga ishondi. Va u adashmadi - urush tugashiga olti oy qolganida u 64 ta jangovar topshiriqni bajardi, 13 ta dushman samolyotini, 4 tasini bitta jangda urib tushirdi. Va u o'z vataniga kapitan unvoni bilan ajoyib dosye bilan qaytib keldi, unda u ajoyib parvoz sezgisi, aql bovar qilmaydigan vazminlik va har qanday tanqidiy vaziyatda hayratlanarli chidamlilik borligini aytdi. Ushbu xususiyat tufayli u keyingi kosmonavtlar kabi sinchkovlik bilan tanlangan va o'qitilgan tovushdan tez sinovchilar jamoasiga kiritilgan.

X-1 ni rafiqasi sharafiga "Glamorous Glennis" deb o'zgartirgan Yeager u bilan bir necha bor rekord o'rnatgan. 1947 yil oktyabr oyining oxirida 21372 m balandlikdagi oldingi rekord pasayib ketdi, 1953 yil dekabr oyida mashinaning yangi modifikatsiyasi X-1A 2,35 M va deyarli 2800 km / soat tezlikka erishdi va olti oydan keyin ko'tarildi. 27,430 m balandlikda Va bundan oldin, Koreya urushi paytida qo'lga olingan va Amerikaga olib kelingan MiG-15 seriyali va sinovdan o'tgan bir qator qiruvchi samolyotlar sinovlari o'tkazildi. Keyinchalik Yeager Amerika Qo'shma Shtatlarida ham, Evropa va Osiyodagi Amerika bazalarida ham Harbiy havo kuchlarining turli sinov bo'linmalariga qo'mondonlik qildi, Vetnamdagi jangovar operatsiyalarda qatnashdi va uchuvchilarni o'qitdi. U 1975 yil fevral oyida brigada generali unvoni bilan nafaqaga chiqdi, jasoratli xizmati davomida 10 ming soat parvoz qildi, 180 xil tovushdan tez modellarni sinovdan o'tkazdi va noyob orden va medallar to'plamini to'pladi. 80-yillarning o'rtalarida dunyoda birinchi bo'lib tovush to'sig'ini zabt etgan jasur yigitning tarjimai holi asosida film suratga olindi va shundan keyin Chak Yeager hatto qahramon emas, balki milliy yodgorlikka aylandi. U oxirgi marta 1997-yil 14-oktabrda tarixiy parvozining ellik yilligida ovoz to‘sig‘ini buzib, F-16 samolyotida uchdi. O'shanda Yeger 74 yoshda edi. Umuman, shoir aytganidek, bu odamlarni tirnoqqa solish kerak.

Okeanning narigi tomonida bunday odamlar juda ko'p Sovet dizaynerlari amerikaliklar bilan bir vaqtda tovush to'sig'ini engishga harakat qila boshladilar. Ammo ular uchun bu o'z-o'zidan maqsad emas, balki butunlay pragmatik harakat edi. Agar X-1 sof tadqiqot mashinasi bo'lsa, unda bizning mamlakatimizda havo kuchlari bo'linmalarini jihozlash uchun ketma-ket ishga tushirilishi kerak bo'lgan prototip qiruvchi samolyotlarda tovush to'sig'i bostirildi.

Tanlovda bir nechta dizayn byurolari ishtirok etdi: Lavochkin konstruktorlik byurosi, Mikoyan konstruktorlik byurosi va Yakovlev konstruktorlik byurosi, ular bir vaqtning o'zida qanotlari qanotli samolyotlarni ishlab chiqdilar, bu o'sha paytda inqilobiy dizayn echimi edi. Ular quyidagi tartibda tovushdan tez marraga erishdilar: La-176 (1948), MiG-15 (1949), Yak-50 (1950). Biroq, u erda muammo juda murakkab kontekstda hal qilindi: harbiy transport vositasi nafaqat yuqori tezlikka, balki boshqa ko'plab fazilatlarga ega bo'lishi kerak - manevrlik, omon qolish, parvozdan oldin minimal tayyorgarlik vaqti, kuchli qurollar, ta'sirchan o'q-dorilar va boshqalar. va h.k. Shuni ham ta'kidlash kerakki, Sovet davrida davlat qabul komissiyalarining qarorlariga ko'pincha nafaqat ob'ektiv omillar, balki ishlab chiquvchilarning siyosiy manevrlari bilan bog'liq sub'ektiv omillar ham ta'sir ko'rsatdi. Ushbu holatlar to'plami 50-yillarda mahalliy harbiy amaliyotlarda yaxshi natijalarga erishgan MiG-15 qiruvchi samolyotining uchirilishiga olib keldi. Koreyada qo'lga olingan ushbu mashina, yuqorida aytib o'tilganidek, Chak Yeager "aylanib yurgan".

La-176 o'sha paytda qanotning 45 darajaga teng bo'lgan rekord surishidan foydalangan. VK-1 turbojetli dvigatel 2700 kg yukni ta'minladi. Uzunligi 10,97 m, qanotlari kengligi 8,59 m, qanotlari maydoni 18,26 kv.m. Uchish og'irligi 4636 kg. Shift 15 000 m Parvoz masofasi 1000 km. Bitta 37 mm to'p va ikkita 23 mm qurol. Mashina 1948 yilning kuzida tayyor edi va dekabr oyida Qrimda Saki shahri yaqinidagi harbiy aerodromda uning parvoz sinovlari boshlandi. Sinovlarni boshqarganlar orasida bo'lajak akademik Vladimir Vasilyevich Struminskiy (1914–1998) eksperimental samolyotning uchuvchilari kapitan Oleg Sokolovskiy va keyinchalik Sovet Ittifoqi Qahramoni unvonini olgan polkovnik Ivan Fedorov edi. Sokolovskiy bema'ni baxtsiz hodisa tufayli to'rtinchi parvoz paytida kokpit kanopini yopishni unutib, vafot etdi.

Polkovnik Ivan Fedorov 1948 yil 26 dekabrda ovoz to'sig'ini buzdi. 10 ming metr balandlikka ko'tarilib, u boshqaruv tayog'ini o'zidan burib, sho'ng'inda tezlasha boshladi. "Men 176 ni katta balandlikdan tezlashtiraman", deb eslaydi uchuvchi. Zerikarli past hushtak eshitiladi. Tezlikni oshirib, samolyot erga qarab yuguradi. Spidometr shkalasida igna uch xonali raqamlardan to'rt xonali raqamlarga o'tadi. Samolyot go‘yo isitmasi bordek titrayapti. Va birdan sukunat! Ovoz to'sig'i olindi. Oscillogrammalarning keyingi dekodlanishi M soni birdan oshib ketganini ko'rsatdi. Bu 7000 metr balandlikda sodir bo'ldi, u erda 1,02 M tezlik qayd etildi.

Keyinchalik, dvigatel quvvatini oshirish, yangi materiallardan foydalanish va aerodinamik parametrlarni optimallashtirish hisobiga boshqariladigan samolyotlarning tezligi doimiy ravishda o'sib bordi. Biroq, bu jarayon cheksiz emas. Bir tomondan, yoqilg'i sarfi, ishlab chiqish xarajatlari, parvozlar xavfsizligi va boshqa bekor bo'lmagan fikrlar hisobga olinsa, ratsionallik nuqtai nazaridan inhibe qilinadi. Va hatto pul va uchuvchi xavfsizligi unchalik muhim bo'lmagan harbiy aviatsiyada ham eng "tezkor" mashinalarning tezligi 1,5M dan 3M gacha. Boshqa hech narsa talab qilinmaganga o'xshaydi. (Reaktiv dvigatelli boshqariladigan samolyotlar tezligi rekordi Amerikaning SR-71 razvedka samolyotiga tegishli va 3,2 M.)

Boshqa tomondan, engib bo'lmaydigan termal to'siq mavjud: ma'lum bir tezlikda avtomobil tanasining havo bilan ishqalanishi bilan isishi shunchalik tez sodir bo'ladiki, uning yuzasidan issiqlikni olib tashlash mumkin emas. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, normal bosimda bu 10 Mach tezlikda sodir bo'lishi kerak.

Shunga qaramay, 10M chegarasiga o'sha Edvards poligonida erishildi. Bu 2005 yilda sodir bo'lgan. Rekordchi X-43A uchuvchisiz raketa samolyoti bo'ldi, u kelajakdagi raketa va kosmik texnologiyalarning qiyofasini tubdan o'zgartirishga mo'ljallangan yangi turdagi texnologiyani ishlab chiqish uchun 7 yillik ambitsiyali Hiper-X dasturining bir qismi sifatida ishlab chiqarilgan. Uning qiymati 230 million dollarni tashkil etadi, bu rekord 33 ming metr balandlikda qayd etilgan. Dron yangi tezlashtirish tizimidan foydalanadi. Birinchidan, an'anaviy qattiq yonilg'i raketasi uchiriladi, uning yordamida X-43A 7 Mach tezlikka erishadi, so'ngra yangi turdagi dvigatel yoqiladi - gipersonik ramjet dvigateli (scramjet yoki scramjet) oksidlovchi sifatida oddiy atmosfera havosi va vodorod sifatida gazsimon yoqilg'i ishlatiladi (nazoratsiz portlashning klassik sxemasi).

Dasturga muvofiq, uchta uchuvchisiz model ishlab chiqarildi, ular topshiriqni bajarib, okeanga cho'kib ketishdi. Keyingi bosqich boshqariladigan transport vositalarini yaratishni o'z ichiga oladi. Ularni sinab ko'rgandan so'ng, olingan natijalar turli xil "foydali" qurilmalarni yaratishda hisobga olinadi. Samolyotlardan tashqari NASA ehtiyojlari uchun gipertovushli harbiy mashinalar - bombardimonchi samolyotlar, razvedka samolyotlari va transport samolyotlari yaratiladi. Hiper-X dasturida ishtirok etayotgan Boeing 2030-2040 yillarga qadar 250 yo'lovchiga mo'ljallangan gipertovushli samolyot yaratishni rejalashtirmoqda. Bunday tezlikda aerodinamikani buzadigan va termal isitishga bardosh bera olmaydigan derazalar bo'lmasligi aniq. Illyuminatorlar o'rniga bulutlarni o'tayotgan video yozuvlari mavjud ekranlar mavjud.

Ushbu transport turi talabga ega bo'lishiga shubha yo'q, chunki siz qanchalik uzoqqa borsangiz, vaqt shunchalik qimmat bo'lib, ko'proq his-tuyg'ularni, ishlagan dollarlarni va zamonaviy hayotning boshqa tarkibiy qismlarini vaqt birligiga sig'diradi. Shu munosabat bilan, odamlar qachonlardir bir kunlik kapalaklarga aylanishiga shubha yo'q: bir kun butun insoniyatning hozirgi (aniqrog'i, kechagi) hayoti kabi voqealarga boy bo'ladi. Va kimdir yoki biror narsa insoniyatga nisbatan Hiper-X dasturini amalga oshirayotganini taxmin qilish mumkin.