ใครเป็นคนแรกที่ทำลายกำแพงเสียง? กั้นเสียงและบินเหนือเสียง

กั้นเสียง

กั้นเสียง

ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในการบินของเครื่องบินหรือจรวดในขณะที่เปลี่ยนจากความเร็วบินแบบเปรี้ยงปร้างเป็นความเร็วเหนือเสียงในชั้นบรรยากาศ เมื่อความเร็วของเครื่องบินเข้าใกล้ความเร็วของเสียง (1200 กม. / ชม.) จะมีพื้นที่บาง ๆ ปรากฏขึ้นด้านหน้าซึ่งมีความดันและความหนาแน่นของสภาพแวดล้อมทางอากาศเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การอัดตัวของอากาศที่ด้านหน้าเครื่องบินในขณะบินนี้เรียกว่าคลื่นกระแทก บนพื้นดิน การเคลื่อนผ่านของคลื่นกระแทกจะถูกมองว่าเป็นเสียงป๊อป คล้ายกับเสียงยิง เมื่อเกินแล้วเครื่องบินจะผ่านบริเวณที่มีความหนาแน่นของอากาศเพิ่มขึ้นราวกับเจาะทะลุ - เอาชนะกำแพงเสียง เป็นเวลานาน การเอาชนะอุปสรรคเสียงดูเหมือนจะเป็นปัญหาร้ายแรงในการพัฒนาการบิน เพื่อแก้ปัญหานี้ จำเป็นต้องเปลี่ยนโปรไฟล์และรูปร่างของปีกเครื่องบิน (บางลงและกวาดออก) เพื่อให้ส่วนหน้าของลำตัวเครื่องบินชี้ขึ้นและจัดหาเครื่องยนต์ไอพ่นให้กับเครื่องบิน เป็นครั้งแรกที่ความเร็วของเสียงเกินในปี 1947 โดย Ch. Yeager บนเครื่องบิน X-1 (USA) ที่มีเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลวซึ่งเปิดตัวจากเครื่องบิน B-29 ในรัสเซีย OV Sokolovsky เป็นคนแรกที่เอาชนะอุปสรรคด้านเสียงในปี 1948 บนเครื่องบิน La-176 รุ่นทดลองที่มีเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท

สารานุกรม "เทคนิค" - ม.: รสมัน. 2006 .

กั้นเสียง

ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของเครื่องบินแอโรไดนามิกที่หมายเลขเที่ยวบิน Mach M (∞) ซึ่งเกินค่าวิกฤต M * เล็กน้อย เหตุผลก็คือที่หมายเลข M (∞)> M * เกิดขึ้นพร้อมกับลักษณะของความต้านทานคลื่น ค่าสัมประสิทธิ์การลากคลื่นของเครื่องบินจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยมีจำนวน M เพิ่มขึ้น โดยเริ่มจาก M (∞) = M *
ความพร้อมใช้งานของ Z. b. ทำให้ยากที่จะบรรลุความเร็วการบินเท่ากับความเร็วของเสียงและต่อมาเปลี่ยนเป็นการบินเหนือเสียง ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องสร้างเครื่องบินที่มีปีกบางเฉียบ ซึ่งทำให้สามารถลดความต้านทานได้อย่างมาก และเครื่องยนต์ไอพ่น ซึ่งแรงขับจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วที่เพิ่มขึ้น
ในสหภาพโซเวียต ความเร็วเท่ากับความเร็วของเสียงเกิดขึ้นครั้งแรกบนเครื่องบิน La-176 ในปี 1948

การบิน: สารานุกรม. - ม.: สารานุกรมรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่. หัวหน้าบรรณาธิการ จี.พี. Svishchev. 1994 .

ดูว่า "กำแพงเสียง" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

กำแพงเสียงในแอโรไดนามิกส์เป็นชื่อของปรากฏการณ์หลายอย่างที่มาพร้อมกับการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน (เช่น เครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียง จรวด) ที่ความเร็วใกล้หรือเกินความเร็วของเสียง สารบัญ 1 ช็อคเวฟ, ... ... Wikipedia

SOUND BARRIER สาเหตุของความยุ่งยากในการบินด้วยการเพิ่มความเร็วในการบินเหนือความเร็วของเสียง (SUPERSONIC SPEED) เมื่อเข้าใกล้ความเร็วของเสียง เครื่องบินก็ประสบกับแรงลากและการสูญเสียการยกตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่คาดคิด ... ... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค

กั้นเสียง- สถานะ garso barjeras T sritis fizika atitikmenys: angl. อุปสรรคเกี่ยวกับเสียง ว็อกกีดกันเสียง Schallbarriere, ฉ; Schallmauer, ฟรุส. กั้นเสียง ม. barrière sonique, f; frontière sonique, ฉ; mur de son, m ... Fizikos ปลายทาง žodynas

กั้นเสียง- สถานะ garso barjeras 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 ปลายทาง žodynas

การลากตามหลักอากาศพลศาสตร์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความเร็วในการบินของเครื่องบินเข้าใกล้ความเร็วของเสียง (เกินค่า Mach วิกฤตของหมายเลขเที่ยวบิน) อธิบายได้จากวิกฤตคลื่นพร้อมกับความต้านทานคลื่นที่เพิ่มขึ้น เอาชนะ 3. ... ... พจนานุกรมสารพัดช่างขนาดใหญ่

กั้นเสียง- แรงต้านของอากาศเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วต่อการเคลื่อนที่ของเครื่องบินที่ เข้าใกล้ความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วของการแพร่กระจายเสียง การเอาชนะ 3. ข. เป็นไปได้เนื่องจากการปรับปรุงรูปแบบแอโรไดนามิกของเครื่องบินและการใช้กำลัง ... ... พจนานุกรมศัพท์ทหาร

กั้นเสียง- กำแพงเสียง - ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของเครื่องบินแอโรไดนามิกที่หมายเลขเที่ยวบิน Mach M∞ ซึ่งเกินค่าวิกฤต M * เล็กน้อย เหตุผลก็คือสำหรับตัวเลข M∞> สารานุกรม "การบิน"

กั้นเสียง- กำแพงเสียง - ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของเครื่องบินแอโรไดนามิกที่หมายเลขเที่ยวบิน Mach M∞ ซึ่งเกินค่าวิกฤต M * เล็กน้อย เหตุผลก็คือสำหรับตัวเลข M∞> M * เกิดวิกฤตคลื่น ... ... สารานุกรม "การบิน"

- (ด่านหน้าบาเรียร์ฝรั่งเศส). 1) ประตูในป้อมปราการ 2) ในสนามกีฬาและคณะละครสัตว์, รั้ว, ท่อนซุง, เสาที่ม้ากระโดด 3) สัญญาณที่นักสู้ถึงในการดวล 4) ราวบันไดขัดแตะ พจนานุกรมคำต่างประเทศรวมอยู่ใน ... ... พจนานุกรมคำต่างประเทศของภาษารัสเซีย

BARRIER อ่าสามี 1. สิ่งกีดขวาง (แบบกำแพง, คานประตู) วางขวางทาง (เวลาวิ่ง, วิ่ง). เอาข. (ได้รับมากกว่านั้น). 2. รั้ว รั้ว ข. กล่อง, ระเบียง. 3.โอน. อุปสรรค อุปสรรคซึ่ง น. แม่น้ำธรรมชาติ ข. สำหรับ… … พจนานุกรมอธิบายของ Ozhegov

ลิขสิทธิ์ภาพ SPL

ภาพถ่ายที่น่าประทับใจของเครื่องบินขับไล่ไอพ่นในกรวยไอน้ำหนาแน่น มักกล่าวกันว่าเป็นเครื่องบินที่ทำลายกำแพงเสียง แต่นี่เป็นความผิดพลาด ผู้สังเกตการณ์พูดถึงเหตุผลที่แท้จริงของปรากฏการณ์นี้

ช่างภาพและช่างวิดีโอจับภาพปรากฏการณ์อันน่าทึ่งนี้ซ้ำแล้วซ้ำเล่า เครื่องบินเจ็ตทหารเดินทางบนพื้นดินด้วยความเร็วสูงหลายร้อยกิโลเมตรต่อชั่วโมง

ขณะที่เครื่องบินรบเร่งความเร็ว กรวยควบแน่นหนาแน่นเริ่มก่อตัวขึ้นรอบๆ ความประทับใจคือเครื่องบินอยู่ในกลุ่มเมฆขนาดเล็ก

คำอธิบายภาพที่หลอกหลอนจินตนาการภายใต้ภาพถ่ายดังกล่าวมักอ้างว่าเรามีหลักฐานภาพของคลื่นเสียงเมื่อเครื่องบินถึงความเร็วเหนือเสียง

อันที่จริงนี้ไม่เป็นความจริง เราสังเกตปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Prandtl-Glauert ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินเข้าใกล้ความเร็วของเสียง ไม่เกี่ยวข้องกับการทำลายกำแพงเสียง

• บทความ BBC Future อื่น ๆ ในภาษารัสเซีย

ด้วยการพัฒนาโครงสร้างเครื่องบิน รูปแบบแอโรไดนามิกจึงคล่องตัวขึ้น และความเร็วของเครื่องบินก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เครื่องบินเริ่มทำสิ่งต่างๆ กับอากาศรอบๆ ตัว ซึ่งรุ่นก่อนๆ ที่ช้าและยุ่งยากไม่สามารถทำได้

คลื่นกระแทกลึกลับที่ก่อตัวขึ้นรอบๆ เครื่องบินที่บินต่ำเมื่อเข้าใกล้ความเร็วของเสียง แล้วทำลายกำแพงเสียง บ่งชี้ว่าอากาศที่ความเร็วดังกล่าวมีพฤติกรรมแปลกมาก

แล้วเมฆการรวมตัวลึกลับเหล่านี้คืออะไร?

ร็อด เออร์วิน ประธานกลุ่มแอโรไดนามิกของ Royal Society of Aeronautics กล่าวว่า ภาวะที่กรวยไอน้ำเกิดขึ้นก่อนเครื่องบินจะทำลายกำแพงเสียงในทันที อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์นี้มักถูกถ่ายภาพด้วยความเร็วที่น้อยกว่าความเร็วของเสียงเล็กน้อย

ชั้นผิวของอากาศจะหนาแน่นกว่าชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูง เมื่อบินในระดับความสูงต่ำ จะเกิดการเสียดสีและการลากมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ห้ามนักบินข้ามกำแพงเสียงเหนือพื้นดิน "คุณสามารถบินเหนือเสียงเหนือมหาสมุทรได้ แต่อย่าข้ามพื้นผิวที่แข็ง" เออร์วินอธิบาย

ยิ่งกว่านั้น เป็นเรื่องยากอย่างยิ่งที่จะมองเห็นด้วยตาเปล่าของโซนิคบูมเมื่อเครื่องบินเข้าสู่เสียงเหนือเสียง คุณไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า - ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์พิเศษเท่านั้น

สำหรับภาพถ่ายของแบบจำลองที่เป่าด้วยความเร็วเหนือเสียงในอุโมงค์ลม มักใช้กระจกพิเศษเพื่อตรวจจับความแตกต่างของการสะท้อนแสงที่เกิดจากการก่อตัวของคลื่นกระแทก

ภาพถ่ายที่ได้จากวิธีการที่เรียกว่า schlieren (หรือวิธีของ Tepler) จะใช้เพื่อแสดงภาพคลื่นกระแทก (หรือที่เรียกกันว่าคลื่นกระแทก) ที่สร้างขึ้นรอบๆ โมเดล

ในระหว่างการเป่าจะไม่มีการสร้างกรวยกลั่นตัวขึ้นรอบๆ โมเดล เนื่องจากอากาศที่ใช้ในอุโมงค์ลมจะแห้งก่อน

กรวยไอน้ำเกี่ยวข้องกับคลื่นกระแทก (และมีอยู่หลายคลื่น) ที่ก่อตัวขึ้นรอบๆ เครื่องบินเมื่อเพิ่มความเร็ว

เมื่อความเร็วของเครื่องบินเข้าใกล้ความเร็วของเสียง (ประมาณ 1234 กม. / ชม. ที่ระดับน้ำทะเล) จะมีความแตกต่างของความดันในท้องถิ่นและอุณหภูมิในอากาศที่ไหลรอบตัว

ส่งผลให้อากาศสูญเสียความสามารถในการกักเก็บความชื้นและเกิดการควบแน่นในรูปกรวยเช่น ในวิดีโอนี้.

"รูปกรวยของไอที่มองเห็นได้เกิดจากคลื่นกระแทก ซึ่งสร้างความดันและอุณหภูมิในอากาศรอบ ๆ เครื่องบิน" เออร์วินกล่าว

ภาพถ่ายที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดจำนวนมากของปรากฏการณ์นี้จับภาพเครื่องบินของกองทัพเรือสหรัฐฯ ได้ ไม่น่าแปลกใจเลยที่อากาศที่อบอุ่นและชื้นใกล้ผิวทะเลมีแนวโน้มที่จะเพิ่มเอฟเฟกต์ Prandtl-Glouert

เครื่องบินขับไล่ทิ้งระเบิด F / A-18 Hornet ซึ่งเป็นเครื่องบินทิ้งระเบิดประเภทหลักที่ใช้บนดาดฟ้าเรือของกองทัพเรือสหรัฐฯ มักใช้กลอุบายดังกล่าว

สมาชิกของทีมแอโรบิกของกองทัพเรือสหรัฐฯ บลู แองเจิลส์ บินในยานเกราะต่อสู้คันเดียวกัน ทำการซ้อมรบอย่างชำนาญ โดยที่กลุ่มเมฆควบแน่นก่อตัวขึ้นรอบๆ เครื่องบิน

เนื่องจากปรากฏการณ์อันน่าทึ่งนี้จึงมักใช้เพื่อเผยแพร่การบินของกองทัพเรือ นักบินจงใจซ้อมรบในทะเลซึ่งเงื่อนไขสำหรับการเกิดเอฟเฟกต์ Prandtl-Glauert นั้นเหมาะสมที่สุดและช่างภาพกองทัพเรือมืออาชีพก็ปฏิบัติหน้าที่ในบริเวณใกล้เคียง - เป็นไปไม่ได้ที่จะถ่ายภาพเครื่องบินไอพ่นที่บินไปที่ ความเร็ว 960 กม. / ชม. ด้วยสมาร์ทโฟนธรรมดา

เมฆควบแน่นดูน่าประทับใจที่สุดในโหมดการบินที่เรียกว่า transonic เมื่ออากาศบางส่วนไหลไปรอบๆ เครื่องบินด้วยความเร็วเหนือเสียง และบางส่วนที่ความเร็วแบบเปรี้ยงปร้าง

"เครื่องบินไม่จำเป็นต้องบินด้วยความเร็วเหนือเสียง แต่อากาศจะไหลรอบพื้นผิวด้านบนของปีกด้วยความเร็วที่เร็วกว่าด้านล่าง ซึ่งนำไปสู่การกระแทกในพื้นที่" เออร์วินกล่าว

ตามที่เขาพูด สำหรับผลกระทบ Prandtl-Glauert จะเกิดขึ้น สภาพภูมิอากาศบางอย่าง (กล่าวคือ อากาศอบอุ่นและชื้น) มีความจำเป็น ซึ่งนักสู้ที่ใช้เรือบรรทุกเครื่องบินเผชิญหน้าบ่อยกว่าเครื่องบินลำอื่น

สิ่งที่คุณต้องทำคือขอบริการจากช่างภาพมืออาชีพ ได้เลย! - เครื่องบินของคุณถูกจับรายล้อมไปด้วยเมฆไอน้ำตระการตา ซึ่งพวกเราหลายคนเข้าใจผิดว่าเป็นสัญญาณว่าจะเกิดความเร็วเหนือเสียง

• สามารถอ่านได้ที่เว็บไซต์

ผ่านกำแพงเสียง :-) ...

ก่อนเริ่มการสนทนาในหัวข้อนี้ เรามานำความกระจ่างมาสู่คำถามเกี่ยวกับความถูกต้องของแนวคิด (สิ่งที่ฉันชอบ :-)) ขณะนี้มีสองคำที่ใช้ค่อนข้างแพร่หลาย: กั้นเสียงและ อุปสรรคเหนือเสียง... พวกเขาฟังดูคล้ายกัน แต่ไม่เหมือนกัน อย่างไรก็ตาม มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะผสมพันธุ์ที่เข้มงวดเป็นพิเศษ อันที่จริง พวกมันเป็นหนึ่งเดียวกัน คำจำกัดความของกำแพงเสียงมักใช้โดยผู้ที่มีความรู้และใกล้ชิดกับการบินมากกว่า และคำจำกัดความที่สองมักจะเป็นอย่างอื่น

ฉันคิดว่าจากมุมมองของฟิสิกส์ (และภาษารัสเซีย :-)) การพูดเรื่องกำแพงเสียงนั้นถูกต้องกว่า นี่เป็นตรรกะง่ายๆ ท้ายที่สุด มีแนวคิดเรื่องความเร็วของเสียง แต่พูดอย่างเคร่งครัด ไม่มีแนวคิดตายตัวของความเร็วเหนือเสียง วิ่งไปข้างหน้าตัวเองเล็กน้อยฉันจะบอกว่าเมื่อเครื่องบินบินด้วยความเร็วเหนือเสียงมันได้ผ่านสิ่งกีดขวางนี้ไปแล้วและเมื่อมันผ่าน (เอาชนะ) มันจะผ่านค่าความเร็วเกณฑ์ที่แน่นอนเท่ากับความเร็วของเสียง (ไม่ เหนือเสียง)

อะไรแบบนั้น:-). นอกจากนี้ แนวคิดแรกยังใช้บ่อยน้อยกว่าแนวคิดที่สองมาก เห็นได้ชัดว่าเป็นเพราะคำว่า supersonic ฟังดูแปลกใหม่และน่าดึงดูดกว่า และในเที่ยวบินเหนือเสียง ความแปลกใหม่มีอยู่จริงและดึงดูดผู้คนมากมายโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่ถูกใจคำว่า “ อุปสรรคเหนือเสียง“พวกเขาเข้าใจดีว่ามันคืออะไร หลายครั้งที่ฉันมั่นใจในสิ่งนี้โดยดูจากกระดานสนทนา อ่านบทความ หรือแม้แต่ดูทีวี

คำถามนี้ค่อนข้างซับซ้อนในแง่ของฟิสิกส์ แต่แน่นอนว่าเราจะไม่ปีนขึ้นไปในความยากลำบาก ตามปกติเราจะพยายามชี้แจงสถานการณ์โดยใช้หลักการ "อธิบายอากาศพลศาสตร์บนนิ้วมือ" :-)

ดังนั้น สู่แนวกั้น (เสียง :-))! ... เครื่องบินที่กำลังบินซึ่งกระทำกับสื่อที่ยืดหยุ่นได้เช่นอากาศกลายเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงอันทรงพลัง ฉันคิดว่าทุกคนรู้ว่าคลื่นเสียงในอากาศคืออะไร :-)

คลื่นเสียง (ส้อมเสียง)

นี่คือการสลับพื้นที่ของการบีบอัดและการแรกลับ โดยกระจายไปในทิศทางที่แตกต่างจากแหล่งกำเนิดเสียง ประมาณว่าวงกลมบนน้ำ ซึ่งเป็นแค่คลื่นเหมือนกัน (แต่ไม่ใช่คลื่นเสียง :-)) เป็นพื้นที่เหล่านี้ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับแก้วหูของหูที่ทำให้เราได้ยินเสียงทั้งหมดของโลกนี้ตั้งแต่เสียงกระซิบของมนุษย์ไปจนถึงเสียงคำรามของเครื่องยนต์ไอพ่น

ตัวอย่างของคลื่นเสียง

จุดกระจายคลื่นเสียงสามารถเป็นส่วนต่างๆ ของเครื่องบินได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ (ทุกคนรู้จักเสียงของมัน :-)) หรือส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย (เช่น จมูก) ซึ่งการอัดอากาศที่อยู่ข้างหน้าเมื่อเคลื่อนที่จะสร้างแรงกดดัน (การบีบอัด) คลื่นวิ่งไปข้างหน้า

คลื่นเสียงเหล่านี้แพร่กระจายไปในอากาศด้วยความเร็วของเสียงที่เรารู้จักกันดีอยู่แล้ว นั่นคือถ้าเครื่องบินเปรี้ยงปร้างและถึงกับบินด้วยความเร็วต่ำ ดูเหมือนพวกมันจะวิ่งหนีจากเครื่องบิน ด้วยเหตุนี้ เมื่อเครื่องบินดังกล่าวเข้าใกล้ เราจะได้ยินเสียงของมันก่อน จากนั้นจึงบินไปเอง

ฉันจะจอง แต่ว่ามันเป็นความจริงถ้าเครื่องบินไม่ได้บินสูงมาก ท้ายที่สุดแล้วความเร็วของเสียงไม่ใช่ความเร็วของแสง :-) ขนาดของมันไม่มากและคลื่นเสียงต้องใช้เวลาในการเข้าถึงผู้ฟัง ดังนั้น ลำดับของเสียงที่ปรากฏสำหรับผู้ฟังและเครื่องบิน หากบินในระดับสูง อาจเปลี่ยนแปลงได้

และเนื่องจากเสียงไม่เร็วนัก เมื่อความเร็วของมันเพิ่มขึ้นเอง เครื่องบินก็เริ่มไล่ตามคลื่นที่ปล่อยออกมา ก็คือถ้าไม่นิ่ง คลื่นก็จะแยกตัวออกจากเขาในรูป วงกลมศูนย์กลางเหมือนวงกลมบนน้ำจากหินขว้าง และเนื่องจากเครื่องบินกำลังเคลื่อนที่ ในส่วนของวงกลมเหล่านี้ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางการบิน ขอบเขตของคลื่น (แนวหน้า) เริ่มเข้าใกล้กัน

การเคลื่อนไหวร่างกายแบบเปรี้ยงปร้าง

ดังนั้นช่องว่างระหว่างเครื่องบิน (จมูกของมัน) กับด้านหน้าของคลื่นลูกแรก (หัว) (นั่นคือนี่คือพื้นที่ที่มีการค่อยๆลดลงในระดับหนึ่ง กระแสที่กำลังมาเมื่อพบกับจมูกของเครื่องบิน (ปีก, หน่วยหาง) และเป็นผลให้ ความดันและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น) เริ่มลดลงและยิ่งเร็วขึ้นความเร็วในการบินก็จะสูงขึ้น

มีช่วงเวลาที่ช่องว่างนี้หายไปในทางปฏิบัติ (หรือน้อยที่สุด) กลายเป็นพื้นที่พิเศษที่เรียกว่า คลื่นกระแทก... สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อความเร็วในการบินถึงความเร็วของเสียง กล่าวคือ เครื่องบินเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกับคลื่นที่ปล่อยออกมา ในกรณีนี้ เลขมัคจะเท่ากับหนึ่ง (M = 1)

การเคลื่อนไหวของร่างกายเสียง (M = 1)

แรงกระแทกจากการบดอัดเป็นพื้นที่แคบมากของสื่อ (ประมาณ 10 -4 มม.) เมื่อผ่านซึ่งไม่มีการค่อยเป็นค่อยไปอีกต่อไป แต่การเปลี่ยนแปลงที่คมชัด (ฉับพลัน) ในพารามิเตอร์ของสื่อนี้ - ความเร็ว ความดัน อุณหภูมิ ความหนาแน่น... ในกรณีของเรา ความเร็วลดลง ความดัน อุณหภูมิ และความหนาแน่นเพิ่มขึ้น จึงได้ชื่อว่าเป็นคลื่นกระแทก

ด้วยวิธีที่เรียบง่ายกว่านี้ ฉันยังจะพูดเกี่ยวกับเรื่องทั้งหมดนี้ด้วย เป็นไปไม่ได้ที่จะชะลอการไหลของความเร็วเหนือเสียงอย่างรวดเร็ว แต่จำเป็นต้องทำ เพราะไม่มีความเป็นไปได้ที่ความเร็วการไหลจะค่อยๆ ลดลงที่ด้านหน้าของจมูกเครื่องบิน เช่นเดียวกับความเร็วเปรี้ยงปร้างระดับปานกลาง มันสะดุดกับส่วนที่เปรี้ยงปร้างที่ด้านหน้าของจมูกเครื่องบิน (หรือปลายปีก) และยู่ยี่ในการกระโดดแคบ ๆ ถ่ายโอนพลังงานอันยิ่งใหญ่ของการเคลื่อนไหวที่มี

อย่างไรก็ตาม อาจกล่าวได้และในทางกลับกัน เครื่องบินจะถ่ายเทพลังงานบางส่วนไปยังการก่อตัวของคลื่นกระแทกเพื่อชะลอการไหลเหนือเสียง

การเคลื่อนไหวของร่างกายเหนือเสียง

มีอีกชื่อหนึ่งสำหรับคลื่นกระแทก การเคลื่อนย้ายไปกับเครื่องบินในอวกาศเป็นการเปลี่ยนแปลงที่คมชัดในพารามิเตอร์ข้างต้นของสภาพแวดล้อม (นั่นคือการไหลของอากาศ) และนี่คือแก่นแท้ของคลื่นกระแทก

แรงกระแทกจากการบดอัดและคลื่นกระแทกโดยทั่วไปมีคำจำกัดความเท่ากัน แต่ในแอโรไดนามิกจะใช้คำแรกมากกว่า

คลื่นกระแทก (หรือคลื่นกระแทก) สามารถตั้งฉากกับทิศทางการบินได้ ในกรณีนี้ คลื่นกระแทกจะใช้พื้นที่ประมาณรูปร่างของวงกลมและเรียกว่าเส้นตรง ซึ่งมักจะเกิดขึ้นในโหมดที่ใกล้เคียงกับ M = 1

โหมดการเคลื่อนไหวของร่างกาย ! - เปรี้ยงปร้าง 2 - M = 1 เหนือเสียง 4 - คลื่นกระแทก (คลื่นกระแทก)

ที่หมายเลข M> 1 พวกเขาอยู่ในมุมกับทิศทางการบินแล้ว นั่นคือเครื่องบินมีเสียงเหนือกว่าเสียงของมันอยู่แล้ว ในกรณีนี้เรียกว่าเฉียงและในอวกาศจะมีรูปทรงกรวยซึ่งเรียกว่ากรวย Mach ตามชื่อของนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษากระแสเหนือเสียง

มัคโคน.

รูปร่างของกรวยนี้ (เรียกว่า "ความสามัคคี") ขึ้นอยู่กับจำนวน M และสัมพันธ์กับอัตราส่วน: M = 1 / sin α โดยที่ α คือมุมระหว่างแกนของกรวยกับกำเนิด . และพื้นผิวรูปกรวยสัมผัสกับด้านหน้าของคลื่นเสียงทั้งหมด ซึ่งต้นทางคือเครื่องบิน และที่ "แซง" ไปถึงความเร็วเหนือเสียง

นอกจาก คลื่นกระแทกอาจด้วย ที่แนบมาเมื่อติดกับพื้นผิวของร่างกายที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียงหรือเมื่อเคลื่อนที่ออกไปหากไม่ได้สัมผัสกับร่างกาย

ประเภทของคลื่นกระแทกในกระแสเหนือเสียงรอบตัวรูปร่างต่างๆ

โดยปกติ การกระโดดจะเกาะติดหากกระแสเหนือเสียงไหลไปรอบๆ พื้นผิวที่แหลมคม ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องบิน อาจเป็นจมูกแหลม LDPE หรือช่องรับอากาศที่แหลมคม ในเวลาเดียวกันพวกเขาพูดว่า "กระโดดนั่งลง" เช่นที่จมูก

การกระโดดถอยสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อไหลไปรอบๆ พื้นผิวที่โค้งมน เช่น ขอบด้านหน้าที่โค้งมนของ airfoil ปีกหนา

ส่วนประกอบต่างๆ ของลำตัวเครื่องบินทำให้เกิดระบบคลื่นกระแทกที่ค่อนข้างซับซ้อนในขณะบิน อย่างไรก็ตาม ที่รุนแรงที่สุดคือสองคน หัวข้างหนึ่งอยู่บนคันธนูและอีกหัวหนึ่งอยู่ที่ส่วนหางบนส่วนประกอบของชุดหาง ในระยะหนึ่งจากเครื่องบิน ตัวกลางกระโดดไล่ตามหัวตัวหนึ่งแล้วรวมเข้ากับมัน หรือกระโดดหางแซงหัวมัน

ซีลกระโดดขึ้นเครื่องบินจำลองขณะเป่าในอุโมงค์ลม (M = 2)

เป็นผลให้มีการกระโดดสองครั้งซึ่งโดยทั่วไปแล้วผู้สังเกตการณ์ภาคพื้นดินจะรับรู้ว่าเป็นหนึ่งเดียวเนื่องจากขนาดของเครื่องบินที่เล็กเมื่อเทียบกับความสูงของเที่ยวบินและด้วยเหตุนี้ช่วงเวลาเล็ก ๆ ระหว่างพวกเขา

ความเข้ม (กล่าวคือ พลังงาน) ของคลื่นกระแทก (คลื่นกระแทก) ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ต่างๆ (ความเร็วของเครื่องบิน ลักษณะการออกแบบ สภาพแวดล้อม ฯลฯ) และถูกกำหนดโดยแรงดันตกที่ด้านหน้า

เมื่อระยะห่างจากยอดกรวย Mach นั่นคือจากเครื่องบินซึ่งเป็นสาเหตุของการรบกวน คลื่นกระแทกจะอ่อนลง ค่อยๆ กลายเป็นคลื่นเสียงธรรมดา และหายไปโดยสิ้นเชิงในท้ายที่สุด

และจะมีความรุนแรงถึงระดับไหน คลื่นกระแทก(หรือคลื่นกระแทก) ที่ตกลงสู่พื้นขึ้นอยู่กับผลกระทบที่สามารถสร้างได้ที่นั่น ไม่เป็นความลับที่ "คองคอร์ด" ที่รู้จักกันดีบินเหนือมหาสมุทรแอตแลนติกเท่านั้นและเครื่องบินเหนือเสียงของทหารบินเหนือเสียงที่ระดับความสูงหรือในพื้นที่ที่ไม่มีการตั้งถิ่นฐาน (อย่างน้อยก็ดูเหมือนว่าควรทำ :-)) .

ข้อจำกัดเหล่านี้สมเหตุสมผลมาก สำหรับฉัน ตัวอย่างเช่น คำจำกัดความของคลื่นกระแทกนั้นสัมพันธ์กับการระเบิด และสิ่งที่คลื่นกระแทกที่รุนแรงเพียงพอสามารถทำได้อาจสอดคล้องกับมัน อย่างน้อยกระจกจากหน้าต่างก็สามารถออกมาได้อย่างง่ายดาย มีหลักฐานเพียงพอ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประวัติศาสตร์การบินของสหภาพโซเวียต เมื่อมีจำนวนมากและเที่ยวบินรุนแรง) แต่คุณสามารถทำสิ่งที่แย่กว่านั้นได้ มีแต่บินให้ต่ำลง :-) ...

อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่สิ่งที่หลงเหลือจากคลื่นกระแทกเมื่อถึงพื้นจะไม่เป็นอันตรายอีกต่อไป มีเพียงผู้สังเกตการณ์ภายนอกบนพื้นเท่านั้นที่สามารถได้ยินเสียงคล้ายกับการชนหรือการระเบิด ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าความเข้าใจผิดที่พบบ่อยและค่อนข้างต่อเนื่องมีความเกี่ยวข้องกัน

ผู้ที่เรียนวิทยาศาสตร์การบินไม่เก่งเกินไป ได้ยินเสียงดังกล่าว บอกว่าเครื่องบินลำนี้เอาชนะแล้ว กั้นเสียง (อุปสรรคเหนือเสียง). อันที่จริง นี่ไม่ใช่กรณี ข้อความนี้ไม่เกี่ยวข้องกับความเป็นจริงด้วยเหตุผลอย่างน้อยสองประการ

ช็อคเวฟ (ช็อคเวฟ).

ประการแรก ถ้าคนบนโลกได้ยินเสียงก้องกังวานสูงในท้องฟ้า ก็หมายความว่า (ฉันพูดซ้ำ :-)) ว่าเขาถึงหูแล้ว โช๊คหน้า(หรือ คลื่นกระแทก) จากเครื่องบินที่บินไปที่ไหนสักแห่ง เครื่องบินลำนี้บินด้วยความเร็วเหนือเสียงแล้ว ไม่ใช่แค่เปลี่ยนมาใช้เครื่องบิน

และถ้าคนคนเดียวกันสามารถอยู่ข้างหน้าเครื่องบินได้หลายกิโลเมตร เขาจะได้ยินเสียงเดียวกันจากระนาบเดียวกันอีกครั้ง เพราะเขาคงจะโดนคลื่นกระแทกแบบเดียวกันที่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับเครื่องบิน

มันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียงและเข้าใกล้อย่างเงียบ ๆ และหลังจากที่มันไม่ส่งผลกระทบที่น่าพอใจเสมอไปกับแก้วหู (ก็เมื่ออยู่กับพวกเขาเท่านั้น :-)) และดำเนินต่อไปอย่างปลอดภัย เสียงฮัมของเครื่องยนต์ที่ใช้งานได้จะได้ยิน

รูปแบบการบินโดยประมาณของเครื่องบินที่ค่าต่างๆ ของหมายเลข M โดยใช้ตัวอย่างของเครื่องบินขับไล่ "Draken" ของ Saab 35 น่าเสียดายที่ภาษาเป็นภาษาเยอรมัน แต่โดยทั่วไปแล้วโครงการนี้มีความชัดเจน

ยิ่งกว่านั้นการเปลี่ยนไปใช้ความเร็วเหนือเสียงนั้นไม่ได้มาพร้อมกับ "บูม", ป๊อป, การระเบิด ฯลฯ เพียงครั้งเดียว บนเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงสมัยใหม่ นักบินส่วนใหญ่มักจะเรียนรู้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจากการอ่านเครื่องมือเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ มีกระบวนการบางอย่างเกิดขึ้น แต่ในทางปฏิบัติจะมองไม่เห็นเขาหากปฏิบัติตามกฎการนำร่องบางประการ

แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด :-) ฉันจะพูดมากขึ้น ในรูปแบบของสิ่งกีดขวางที่จับต้องได้ หนัก และยากต่อการข้ามซึ่งเครื่องบินจอดอยู่และต้อง "เจาะ" (ฉันได้ยินคำตัดสินดังกล่าว :-)) ไม่มีอยู่จริง

พูดอย่างเคร่งครัดไม่มีอุปสรรคเลย ในช่วงเริ่มต้นของการควบคุมความเร็วสูงในการบิน แนวคิดนี้ถูกสร้างขึ้นแทนที่จะเป็นความเชื่อมั่นทางจิตวิทยาเกี่ยวกับความยากลำบากในการเปลี่ยนไปใช้ความเร็วเหนือเสียงและการบินไปที่นั้น มีแม้กระทั่งข้อความที่โดยทั่วไปแล้วเป็นไปไม่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับความเชื่อและข้อความดังกล่าวค่อนข้างเฉพาะเจาะจง

อย่างไรก็ตาม สิ่งแรกก่อนอื่น ...

ในแอโรไดนามิก มีคำศัพท์อีกคำหนึ่งที่อธิบายกระบวนการโต้ตอบกับการไหลของอากาศของร่างกายที่เคลื่อนที่ในกระแสนี้อย่างแม่นยำและพยายามไปสู่ความเร็วเหนือเสียง มัน วิกฤตคลื่น... เขาเป็นคนที่ทำสิ่งเลวร้ายบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดตามประเพณี กั้นเสียง.

ดังนั้นบางอย่างเกี่ยวกับวิกฤต :-) เครื่องบินทุกลำประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ การไหลของอากาศรอบ ๆ ซึ่งในเที่ยวบินอาจไม่เหมือนกัน ใช้ตัวอย่างเช่นปีกหรือค่อนข้างคลาสสิก โปรไฟล์เปรี้ยงปร้าง.

จากความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการสร้างแรงยก เราทราบดีว่าอัตราการไหลในชั้นที่อยู่ติดกันของพื้นผิวโค้งด้านบนของโปรไฟล์นั้นแตกต่างกัน ในกรณีที่โปรไฟล์นูนขึ้น ค่านั้นจะมากกว่าอัตราการไหลทั้งหมด จากนั้นเมื่อโปรไฟล์ถูกทำให้แบน โปรไฟล์จะลดลง

เมื่อปีกเคลื่อนที่ในกระแสน้ำด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วของเสียง อาจมีชั่วขณะในบริเวณนูน เช่น ความเร็วของชั้นอากาศซึ่งมากกว่าความเร็วรวมของกระแสน้ำอยู่แล้ว กลายเป็นเสียงและแม้แต่เหนือเสียง

คลื่นกระแทกในพื้นที่ที่เกิดขึ้นบนทรานส์ซาวด์ระหว่างวิกฤตคลื่น

ยิ่งไปกว่านั้น ความเร็วนี้จะลดลงและเมื่อถึงจุดหนึ่งก็จะกลายเป็นแบบเปรี้ยงปร้างอีกครั้ง แต่ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วข้างต้น กระแสเหนือเสียงไม่สามารถชะลอตัวลงอย่างรวดเร็วได้ ดังนั้น การเกิดขึ้นของ คลื่นกระแทก.

การกระโดดดังกล่าวปรากฏในส่วนต่าง ๆ ของพื้นผิวที่มีความคล่องตัวและในตอนแรกพวกมันค่อนข้างอ่อนแอ แต่จำนวนของพวกมันอาจมีขนาดใหญ่และด้วยการเพิ่มความเร็วการไหลทั้งหมดโซนเหนือเสียงจะเพิ่มขึ้นการกระโดด "แข็งแกร่งขึ้น" และเปลี่ยนเป็น ขอบท้ายของ airfoil ต่อมา คลื่นกระแทกเดียวกันจะปรากฏที่พื้นผิวด้านล่างของโปรไฟล์

การไหลเหนือเสียงรอบโปรไฟล์ปีก

ทั้งหมดนี้เต็มไปด้วยอะไร? และนี่คือสิ่งที่ อันดับแรกมีความสำคัญ เพิ่มแรงต้านอากาศพลศาสตร์ในช่วงความเร็วทรานส์โซนิก (ประมาณ M = 1 มากหรือน้อย) ความต้านทานนี้เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในส่วนประกอบอย่างใดอย่างหนึ่ง - ความต้านทานคลื่น... แบบเดียวกับที่เราไม่ได้คำนึงถึงก่อนหน้านี้เมื่อพิจารณาเที่ยวบินด้วยความเร็วแบบเปรี้ยงปร้าง

สำหรับการก่อตัวของคลื่นกระแทกจำนวนมาก (หรือคลื่นกระแทก) ในระหว่างการลดความเร็วของกระแสเหนือเสียง ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น พลังงานถูกใช้ไป และพลังงานนั้นถูกนำมาจากพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน นั่นคือเครื่องบินช้าลง (และเห็นได้ชัดมาก!) นั่นแหละค่ะ ความต้านทานคลื่น

ยิ่งกว่านั้นคลื่นกระแทกเนื่องจากการชะลอตัวของการไหลอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการแยกชั้นขอบเขตหลังจากตัวเองและการเปลี่ยนแปลงจากลามินาร์ไปสู่ความปั่นป่วน สิ่งนี้จะเพิ่มการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์

โปรไฟล์บวมที่หมายเลข M ต่างกัน การบดอัด, โซนความเร็วเหนือเสียง, โซนปั่นป่วน

ที่สอง... เนื่องจากการปรากฏตัวของโซนความเร็วเหนือเสียงในท้องถิ่นบนปีกอากาศและการเลื่อนไปที่ส่วนท้ายของ airfoil ต่อไปด้วยการเพิ่มความเร็วการไหลและด้วยเหตุนี้การเปลี่ยนแปลงในรูปแบบการกระจายแรงดันบน airfoil จุดของการประยุกต์ใช้แอโรไดนามิก แรง (ศูนย์กลางของแรงกด) ก็เลื่อนไปที่ขอบท้ายด้วย ผลลัพธ์คือ ช่วงเวลาดำน้ำเทียบกับจุดศูนย์กลางมวลของเครื่องบิน ทำให้เครื่องบินลดระดับจมูกลง

ทั้งหมดนี้หมายความว่าอย่างไร กำลังเครื่องยนต์สำรองเพื่อเอาชนะเขตมึนงงและเข้าสู่ดังนั้นเพื่อพูดจริงเหนือเสียง

การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของแรงต้านอากาศพลศาสตร์บน transonic (วิกฤตคลื่น) อันเนื่องมาจากการเพิ่มขึ้นของแรงต้านของคลื่น Сd คือสัมประสิทธิ์ความต้านทาน

ไกลออกไป. เนื่องจากการปรากฏตัวของช่วงเวลาดำน้ำ จึงมีปัญหาในการควบคุมระดับเสียง นอกจากนี้เนื่องจากความผิดปกติและความไม่สม่ำเสมอของกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นของโซนเหนือเสียงในท้องถิ่นด้วยคลื่นกระแทกด้วย จัดการยาก... ตัวอย่างเช่น บนม้วนเนื่องจากกระบวนการที่แตกต่างกันบนระนาบซ้ายและขวา

บวกกับการเกิดการสั่นสะเทือนซึ่งมักจะค่อนข้างแรงเนื่องจากความปั่นป่วนในท้องถิ่น

โดยทั่วไปแล้วชุดของความเพลิดเพลินที่มีชื่อ วิกฤตคลื่น... แต่มันเป็นความจริง พวกมันทั้งหมดเกิดขึ้น (มีเฉพาะ :-)) เมื่อใช้เครื่องบินแบบเปรี้ยงปร้างทั่วไป (ที่มีปีกตรงหนา) เพื่อให้ได้ความเร็วเหนือเสียง

เบื้องต้นเมื่อความรู้ยังไม่เพียงพอและขั้นตอนการเข้าถึงความเร็วเหนือเสียงไม่ได้ศึกษาอย่างละเอียดถี่ถ้วน ชุดนี้ถือว่าแทบจะสู้ไม่ถอยและได้ชื่อมา กั้นเสียง(หรือ อุปสรรคเหนือเสียง, ถ้าคุณต้องการ:-)).

เมื่อพยายามที่จะเอาชนะความเร็วของเสียงบนเครื่องบินลูกสูบแบบธรรมดา มีหลายกรณีที่น่าเศร้า การสั่นสะเทือนที่รุนแรงบางครั้งทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้าง เครื่องบินไม่มีกำลังเพียงพอสำหรับการเร่งความเร็วที่ต้องการ ในการบินระดับ มันเป็นไปไม่ได้เนื่องจากผลกระทบในลักษณะเดียวกับ วิกฤตคลื่น.

ดังนั้นจึงใช้การดำน้ำสำหรับการโอเวอร์คล็อก แต่ก็อาจถึงขั้นเสียชีวิตได้ ช่วงเวลาดำน้ำที่ปรากฏในช่วงวิกฤตคลื่นทำให้ยอดยืดเยื้อ และบางครั้งก็ไม่มีทางออก อันที่จริงเพื่อเรียกคืนการควบคุมและขจัดวิกฤตคลื่นนั้นจำเป็นต้องดับความเร็ว แต่การทำสิ่งนี้ในการดำน้ำนั้นยากมาก (ถ้าไม่ใช่เป็นไปไม่ได้)

การดำน้ำจากเที่ยวบินแนวนอนถือเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของภัยพิบัติในสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 27 พฤษภาคม พ.ศ. 2486 ซึ่งเป็นเครื่องบินขับไล่ BI-1 ที่มีชื่อเสียงซึ่งมีเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลว ทำการทดสอบเพื่อความเร็วสูงสุดในการบินและจากการประมาณการของนักออกแบบ ความเร็วที่ทำได้มากกว่า 800 กม. / ชม. จากนั้นมีความล่าช้าในจุดสูงสุดซึ่งเครื่องบินไม่ออกมา

เครื่องบินขับไล่ทดลอง BI-1

ทุกวันนี้ วิกฤตคลื่นเข้าใจดีและเอาชนะอยู่แล้ว กั้นเสียง(ถ้าจำเป็น :-)) ได้ไม่ยาก บนเครื่องบินที่ได้รับการออกแบบให้บินด้วยความเร็วสูงเพียงพอ แนวทางแก้ไขและข้อจำกัดด้านการออกแบบบางอย่างจะถูกนำมาใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในการบิน

อย่างที่คุณทราบ วิกฤตคลื่นเริ่มต้นเมื่อตัวเลข M ใกล้จะถึงความสามัคคี ดังนั้นเกือบทั้งหมดของเครื่องบินเจ็ต subsonic liner (โดยเฉพาะสำหรับผู้โดยสาร) มีเที่ยวบิน จำกัดจำนวน M... มักจะอยู่ในพื้นที่ 0.8-0.9M. นักบินได้รับคำสั่งให้ตรวจสอบสิ่งนี้ นอกจากนี้ ในเครื่องบินหลายลำ เมื่อถึงระดับขีดจำกัด หลังจากนั้นจะต้องลดความเร็วของเที่ยวบินลง

เครื่องบินเกือบทั้งหมดที่บินด้วยความเร็วอย่างน้อย 800 กม. / ชม. ขึ้นไปมี กวาดปีก(อย่างน้อยตามขอบนำหน้า :-)) ช่วยให้คุณสามารถเลื่อนการเริ่มต้นของการรุก วิกฤตคลื่นความเร็วที่สอดคล้องกับ M = 0.85-0.95

ปัดปีก. การดำเนินการหลัก

สาเหตุของผลกระทบนี้สามารถอธิบายได้ค่อนข้างง่าย สำหรับปีกตรง การไหลของอากาศด้วยความเร็ว V จะวิ่งเกือบเป็นมุมฉาก และบนปีกที่กวาด (มุมกวาด χ) ที่มุมเลื่อน β ที่แน่นอน ความเร็ว V สามารถแบ่งออกเป็นสองกระแสในรูปเวกเตอร์: Vτ และ Vn

ฟลักซ์ Vτ ไม่ส่งผลต่อการกระจายแรงกดบนปีก แต่ส่งผลต่อฟลักซ์ Vn ซึ่งเพิ่งกำหนดคุณสมบัติของการรองรับปีก และเห็นได้ชัดว่าน้อยกว่าในแง่ของมูลค่าการไหลรวม V ดังนั้นบนปีกที่กวาดการโจมตีของวิกฤตคลื่นและการเติบโต ความต้านทานคลื่นเกิดขึ้นช้ากว่าปีกตรงที่ความเร็วการไหลเข้าเท่ากันอย่างเห็นได้ชัด

เครื่องบินขับไล่ทดลอง E-2A (รุ่นก่อนของ MiG-21) ปีกกวาดทั่วไป

หนึ่งในการปรับเปลี่ยนของปีกกวาดคือปีกที่มี โปรไฟล์วิกฤตยิ่งยวด(กล่าวถึงเขา) นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนจุดเริ่มต้นของวิกฤตคลื่นด้วยความเร็วสูงนอกจากนี้ยังช่วยให้คุณเพิ่มประสิทธิภาพซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้โดยสาร

SuperJet 100 ปีกกวาดวิกฤตยิ่งยวด

ถ้าเครื่องบินตั้งใจจะไป กั้นเสียง(ผ่านและ วิกฤตคลื่นด้วย :-)) และการบินด้วยความเร็วเหนือเสียง ก็มักจะมีคุณสมบัติการออกแบบบางอย่างอยู่เสมอ โดยเฉพาะมักจะมี โปรไฟล์ปีกและหางบางที่มีขอบคม(รวมถึงเพชรหรือสามเหลี่ยม) และรูปปีกบางรูปในแผนผัง (เช่น รูปสามเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมคางหมูที่มีส่วนย้อย ฯลฯ)

MIG-21 เหนือเสียง ทูต E-2A. ปีกสามเหลี่ยมทั่วไปในแผนผัง

MIG-25. ตัวอย่างของเครื่องบินทั่วไปที่ออกแบบมาสำหรับการบินเหนือเสียง โปรไฟล์ปีกและหางบาง ขอบคม ปีกสี่เหลี่ยมคางหมู ข้อมูลส่วนตัว

ทางผ่านของฉาวโฉ่ กั้นเสียงนั่นคือการเปลี่ยนไปใช้ความเร็วเหนือเสียงของเครื่องบินดังกล่าวจะดำเนินการที่ การทำงานของ Afterburnerเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของแรงต้านอากาศพลศาสตร์และแน่นอนเพื่อผ่านโซนอย่างรวดเร็ว วิกฤตคลื่น... และช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงนี้ส่วนใหญ่มักจะไม่รู้สึก แต่อย่างใด (ฉันพูดซ้ำ :-)) ทั้งโดยนักบิน (เขาอาจมีระดับความดันเสียงในห้องนักบินลดลง) หรือจากผู้สังเกตการณ์ภายนอกหาก แน่นอน เขาสามารถสังเกตสิ่งนี้ :-)

อย่างไรก็ตาม ในที่นี้ควรกล่าวถึงความเข้าใจผิดอีกอย่างหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับผู้สังเกตการณ์ภายนอก หลายคนคงเคยเห็นภาพถ่ายแบบนี้ ซึ่งมีคำบรรยายใต้ภาพว่านี่คือช่วงเวลาแห่งการพิชิตเครื่องบิน กั้นเสียงเพื่อที่จะพูดทางสายตา

เอฟเฟกต์ Prandtl-Gloert ไม่เกี่ยวข้องกับการผ่านกำแพงเสียง

ในตอนแรกเรารู้อยู่แล้วว่าไม่มีกำแพงกั้นเสียง เช่นนี้ และการเปลี่ยนไปใช้ความเร็วเหนือเสียงไม่ได้มาพร้อมกับสิ่งพิเศษ (รวมถึงป๊อปหรือระเบิด)

ประการที่สอง... ที่เห็นในรูปคือสิ่งที่เรียกว่า เอฟเฟกต์ Prandtl-Glauert... ฉันเขียนเกี่ยวกับมันแล้ว ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนไปใช้ความเร็วเหนือเสียงแต่อย่างใด ด้วยความเร็วสูง (เปรี้ยงปร้าง :-)) เครื่องบินเคลื่อนที่มวลอากาศข้างหน้ามันสร้างบางส่วน พื้นที่หายาก... ทันทีหลังขึ้นเครื่อง บริเวณนี้จะเริ่มเติมอากาศจากพื้นที่ใกล้เคียงด้วยธรรมชาติ ปริมาณที่เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว

ถ้า ความชื้นในอากาศเพียงพอและอุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่าจุดน้ำค้างของอากาศแวดล้อม จากนั้น การควบแน่นของความชื้นจากไอน้ำในรูปของหมอกที่เราเห็น ทันทีที่สภาพกลับคืนสู่สภาพเดิม หมอกนี้จะหายไปทันที กระบวนการทั้งหมดนี้ค่อนข้างสั้น

กระบวนการนี้ที่ความเร็วทรานโซนิกสูงสามารถอำนวยความสะดวกโดยท้องถิ่น คลื่นกระแทกบางครั้งฉันก็ช่วยทำให้เป็นรูปกรวยที่อ่อนโยนรอบระนาบ

ความเร็วสูงสนับสนุนปรากฏการณ์นี้ อย่างไรก็ตาม หากความชื้นในอากาศเพียงพอ ก็อาจเกิดขึ้นได้ (และเกิดขึ้น) ที่ความเร็วค่อนข้างต่ำ ตัวอย่างเช่น เหนือผิวน้ำ อย่างไรก็ตาม ภาพถ่ายที่สวยงามของธรรมชาตินี้ส่วนใหญ่ถ่ายจากเรือบรรทุกเครื่องบิน นั่นคือ ในอากาศที่ค่อนข้างชื้น

และนั่นเป็นวิธีที่มันเปิดออก แน่นอนว่าช็อตนั้นยอดเยี่ยม การแสดงนั้นยอดเยี่ยมมาก :-) แต่นี่ไม่ใช่สิ่งที่มักเรียกกันบ่อยที่สุด มันไม่เกี่ยวอะไรกับมันเลย (และ อุปสรรคเหนือเสียงด้วย:-)). ฉันคิดว่านี่เป็นสิ่งที่ดี ไม่เช่นนั้นผู้สังเกตการณ์ที่ถ่ายภาพและวิดีโอประเภทนี้อาจไม่มีความสุข คลื่นกระแทกคุณรู้หรือไม่ :-)…

โดยสรุป มีวิดีโอหนึ่งเรื่อง (ฉันเคยใช้มาแล้ว) ซึ่งผู้เขียนได้แสดงผลกระทบของคลื่นกระแทกจากเครื่องบินที่บินในระดับความสูงต่ำด้วยความเร็วเหนือเสียง มีการพูดเกินจริงอยู่บ้าง :-) แต่หลักการทั่วไปนั้นชัดเจน และอีกครั้งที่งดงาม :-) ...

และนั่นคือทั้งหมดสำหรับวันนี้ ขอบคุณที่อ่านบทความจนจบ :-) จนกว่าจะถึงครั้งต่อไป ...

ภาพถ่ายสามารถคลิกได้

คุณเคยได้ยินเสียงดังเหมือนระเบิดเมื่อเครื่องบินไอพ่นบินอยู่เหนือศีรษะหรือไม่? เสียงนี้เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินพังกำแพงเสียง กำแพงเสียงคืออะไรและทำไมเครื่องบินถึงส่งเสียงเช่นนี้?

ดังที่คุณทราบ เสียงเดินทางด้วยความเร็วระดับหนึ่ง ความเร็วขึ้นอยู่กับความสูง ที่ระดับน้ำทะเล ความเร็วของเสียงอยู่ที่ประมาณ 1,220 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และที่ระดับความสูง 11,000 เมตร จะเท่ากับ 1,060 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เมื่อเครื่องบินบินด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วของเสียง จะเกิดความเครียดบางอย่าง เมื่อมันบินด้วยความเร็วปกติ (เปรี้ยงปร้าง) ด้านหน้าของเครื่องบินจะขับคลื่นแรงดันไปข้างหน้า คลื่นนี้เดินทางด้วยความเร็วของเสียง

คลื่นแรงดันเกิดจากการสะสมของอนุภาคอากาศในขณะที่เครื่องบินเคลื่อนตัว คลื่นเดินทางเร็วกว่าเครื่องบินเมื่อเครื่องบินบินด้วยความเร็วแบบเปรี้ยงปร้าง เป็นผลให้ปรากฎว่าอากาศผ่านไปตามพื้นผิวของปีกเครื่องบินโดยไม่ จำกัด

ทีนี้ลองพิจารณาเครื่องบินที่บินด้วยความเร็วเสียงกัน ไม่มีคลื่นแรงดันปรากฏที่ด้านหน้าเครื่องบิน สิ่งที่เกิดขึ้นคือคลื่นความดันก่อตัวขึ้นที่ด้านหน้าของปีก (เนื่องจากระนาบและคลื่นความดันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน)

ขณะนี้มีการสร้างคลื่นกระแทกซึ่งทำให้มีภาระหนักที่ปีกเครื่องบิน นิพจน์ "กั้นเสียง" มีขึ้นตั้งแต่ก่อนที่เครื่องบินจะบินด้วยความเร็วเสียง และคิดว่าจะอธิบายความเครียดที่เครื่องบินจะประสบด้วยความเร็วเหล่านั้น ซึ่งถือเป็น "อุปสรรค"

แต่ความเร็วของเสียงไม่เป็นอุปสรรคเลย! วิศวกรและนักออกแบบเครื่องบินได้เอาชนะความท้าทายของสินค้าใหม่ๆ และทั้งหมดที่เหลืออยู่ของมุมมองแบบเก่าก็คือการกระแทกนั้นเกิดจากคลื่นกระแทกเมื่อเครื่องบินบินด้วยความเร็วเหนือเสียง

คำว่า "กั้นเสียง" อธิบายสภาวะที่เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่กำหนดอย่างไม่ถูกต้อง สันนิษฐานได้ว่าเมื่อเครื่องบินไปถึงความเร็วของเสียง สิ่งที่เหมือน "สิ่งกีดขวาง" จะปรากฏขึ้น - แต่ไม่มีอะไรเกิดขึ้น!

เพื่อให้เข้าใจทั้งหมดนี้ ลองพิจารณาเครื่องบินที่บินด้วยความเร็วปกติต่ำ เมื่อเครื่องบินเคลื่อนไปข้างหน้า คลื่นอัดจะถูกสร้างขึ้นที่ด้านหน้าของเครื่องบิน มันถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องบินเคลื่อนที่ไปข้างหน้าซึ่งบีบอัดอนุภาคอากาศ

คลื่นนี้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าของเครื่องบินด้วยความเร็วของเสียง และความเร็วของมันนั้นสูงกว่าความเร็วของเครื่องบินซึ่งอย่างที่เราได้กล่าวไปแล้วนั้นบินด้วยความเร็วต่ำ การเคลื่อนตัวไปข้างหน้าของเครื่องบิน คลื่นนี้บังคับให้กระแสอากาศไหลรอบระนาบของเครื่องบิน

ทีนี้ลองนึกภาพว่าเครื่องบินกำลังบินด้วยความเร็วเสียง คลื่นอัดไม่ก่อตัวขึ้นข้างหน้าเครื่องบิน เนื่องจากทั้งเครื่องบินและคลื่นมีความเร็วเท่ากัน ดังนั้นคลื่นจึงเกิดขึ้นที่ด้านหน้าของปีก

เป็นผลให้เกิดคลื่นกระแทกซึ่งสร้างภาระจำนวนมากบนปีกของเครื่องบิน ก่อนที่เครื่องบินจะไปถึงและเกินแนวกั้นเสียง เชื่อกันว่าคลื่นกระแทกและการบรรทุกเกินพิกัดดังกล่าวจะสร้างสิ่งกีดขวางสำหรับเครื่องบิน นั่นคือ "กำแพงเสียง" อย่างไรก็ตาม ไม่มีสิ่งกีดขวางทางเสียง เนื่องจากวิศวกรการบินได้พัฒนาการออกแบบเครื่องบินพิเศษสำหรับสิ่งนี้

อย่างไรก็ตาม "การสั่นสะเทือน" อย่างแรงที่เราได้ยินเมื่อเครื่องบินผ่าน "กำแพงเสียง" คือคลื่นกระแทกที่เราได้พูดถึงไปแล้ว - ที่ความเร็วเท่ากันของเครื่องบินและคลื่นบีบอัด

นักกีฬาชาวออสเตรีย เฟลิกซ์ เบาม์การ์ทเนอร์ กระโดดร่มชูชีพยาวจากชั้นสตราโตสเฟียร์จากความสูงเป็นประวัติการณ์ ความเร็วของมันในการตกอย่างอิสระนั้นเกินความเร็วของเสียงและมีจำนวน 1342.8 กม. ต่อชั่วโมง ความสูงคงที่ที่ 39.45,000 เมตร มีการประกาศอย่างเป็นทางการในการประชุมครั้งสุดท้ายในดินแดนของอดีตฐานทัพทหารรอสเวลล์ (นิวเม็กซิโก)
บอลลูนสตราโตสเฟียร์ของ Baumgartner ที่มีปริมาตรฮีเลียม 850,000 ลูกบาศก์เมตร ทำจากวัสดุที่ดีที่สุด เริ่มเวลา 08:30 น. ตามเวลาชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา (19:30 น. ตามเวลามอสโก) การปีนใช้เวลาประมาณสองชั่วโมง เป็นเวลาประมาณ 30 นาที มีการเตรียมการที่น่าตื่นเต้นสำหรับการออกจากแคปซูล การวัดความดัน และอุปกรณ์ตรวจสอบ
ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า การตกอย่างอิสระใช้เวลา 4 นาที 20 วินาทีโดยไม่มีร่มชูชีพเปิดเบรก ในขณะเดียวกันผู้จัดงานบันทึกประกาศว่าข้อมูลทั้งหมดจะถูกถ่ายโอนไปยังฝั่งออสเตรียหลังจากนั้นจะมีการบันทึกและรับรองขั้นสุดท้าย เรากำลังพูดถึงความสำเร็จของโลกสามประการ: การกระโดดจากจุดสูงสุด ระยะเวลาของการตกอย่างอิสระ และการเอาชนะความเร็วของเสียง ไม่ว่าในกรณีใด Felix Baumgartner เป็นบุคคลแรกในโลกที่เอาชนะความเร็วของเสียงในขณะที่ไม่มีเทคโนโลยี ITAR-TASS ตั้งข้อสังเกต การตกอย่างอิสระของ Baumgartner ใช้เวลา 4 นาที 20 วินาที แต่ไม่มีร่มชูชีพที่ทรงตัว ด้วยเหตุนี้ นักกีฬาจึงเกือบเสียหลักและไม่ได้สัมผัสคลื่นวิทยุกับพื้นในช่วง 90 วินาทีแรกของการบิน
“ สำหรับฉันดูเหมือนว่าฉันจะหมดสติไปครู่หนึ่ง” นักกีฬาอธิบายสภาพของเขา “ อย่างไรก็ตามฉันไม่ได้เปิดร่มชูชีพ แต่พยายามทำให้การบินของฉันคงที่ ในเวลาเดียวกันทุกวินาทีฉันชัดเจน เข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นกับฉัน” เป็นผลให้สามารถ "ดับ" การหมุนได้ มิฉะนั้น ถ้าเกลียวเหล็กไขจุกแน่น ร่มชูชีพที่มีเสถียรภาพจะเปิดขึ้นโดยอัตโนมัติ
ในช่วงเวลาใดที่สามารถเกินความเร็วของเสียงในฤดูใบไม้ร่วงชาวออสเตรียไม่สามารถพูดได้ “ผมไม่รู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ เพราะผมยุ่งเกินกว่าที่จะพยายามทำให้ตำแหน่งของผมมั่นคงในอากาศ” เขายอมรับ และเสริมว่า เขายังไม่ได้ยินเสียงป๊อปที่มีลักษณะเฉพาะใดๆ ที่มักจะมาพร้อมกับทางเดินของกั้นเสียงโดยเครื่องบิน ตาม Baumgartner "ในระหว่างเที่ยวบินเขาแทบไม่รู้สึกอะไรเลยไม่ได้คิดถึงบันทึกใด ๆ " “ฉันแค่คิดว่าจะฟื้นคืนชีพบนโลกได้อย่างไรและได้เจอครอบครัว พ่อแม่ และแฟนสาวของฉัน” เขากล่าว “บางครั้ง คนๆ หนึ่งต้องปีนขึ้นไปให้สูงขนาดนั้นเพื่อจะได้รู้ว่าเขาตัวเล็กแค่ไหน” “ฉันคิดแต่เรื่องครอบครัว” เฟลิกซ์แบ่งปันความรู้สึกของเขา ไม่กี่วินาทีก่อนกระโดด ความคิดของเขาคือ: "ท่านเจ้าข้า อย่าทิ้งข้าไป!"
ช่วงเวลาที่อันตรายที่สุดที่นักประดาน้ำฟ้าเรียกทางออกจากแคปซูล “มันเป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นที่สุด คุณไม่ได้สัมผัสอากาศ คุณไม่เข้าใจร่างกายว่าเกิดอะไรขึ้น ในขณะที่มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะควบคุมแรงกดดันเพื่อไม่ให้เสียชีวิต” เขากล่าว “นี่เป็นสิ่งที่ไม่น่าพอใจที่สุด ชั่วขณะ ฉันเกลียดสถานะนี้” และ "ช่วงเวลาที่สวยงามที่สุดคือการตระหนักว่าคุณกำลังยืนอยู่บน" จุดสูงสุดของโลก " - นักกีฬาแบ่งปัน