Искали ли сте някога да станете пилот? Знайте, че цел без план е просто желание (думите на великия класик Антоан дьо Сент-Екзюпери). Струва си да се отбележи, че той беше не само писател, но и професионален пилот.
Абсолютно всички хора, свързани с небето, посещават курсове по аеродинамика. Това е науката за движението на въздуха (газ), която също изучава ефекта на тази среда върху обтекаемите обекти. Един от разделите на аеродинамиката са характеристиките на полета на свръхзвуков самолет. И тук ученикът ще види буквата М в целия й блясък. Какво означава тя?
Много кратка справка
Латинската буква M в учебниците по аеродинамика не е нищо друго освен числото на Мах. Означава съотношението на скоростта на потока около обект (например самолет) към местната скорост на звука. Името си в авиационните работи дължи на австрийския учен Ернст Мах. С научни думи изглежда така:
M=v / a
Тук v е скоростта на насрещния поток, a е локалната скорост на звука. Струва си да се отбележи, че чуждестранните източници използват скоростта на обекта, за разлика от местната литература. Човек, който не се среща с това в професионалните дейности, най-вероятно ще има два въпроса. Каква е местната скорост на звука? Защо имаме нужда от число на Мах?
Готов за излитане
Какво се разбира под думата звук? На първо място, това е вълна. В крайна сметка източникът на звук създава смущения в околната среда, които се предават на въздушните молекули и така нататък по верига. Следователно, с увеличаване на надморската височина, където атмосферата е по-разредена, звуковата вълна ще се разпространява с по-ниска скорост. Съответно, локалната скорост на звука присъства във формулата за числото на Мах. Всички стойности за конкретни височини вече са изчислени (специални таблици) - просто трябва да замените. Скоростта на насрещния поток се измерва с помощта на приемници за въздушно налягане (APS), които са инсталирани на всички самолети. Сега имаме всички данни, което означава, че можем лесно да изчислим числото на Мах. Възниква справедлив въпрос: "Защо просто не използваме скоростта на полета?". Не забравяйте, че летите с високи M числа.
Три, две, едно - да вървим
Числото на Мах в авиацията (и не само) играе огромна роля. Почти всички пилоти на граждански, военни и космически совалки не могат без него. Този параметър е толкова важен!
Когато един самолет се движи в пространството, въздушните молекули около него започват да се "смущават". Ако скоростта на самолета е ниска (M<1, ~ 400 km/h, дозвуков самолет), тогава плътността на околната средаоколната среда остава постоянна. Но тъй като кинетичната енергия се увеличава, част от нея се изразходва за компресиране на въздушното пространство около самолета. Този ефект на компресия зависи от силата, с която самолетът действа върху въздушните молекули. Колкото по-висока е въздушната скорост, толкова повече въздухът се компресира.
При трансзвукова скорост (~1190 km/h) малки смущения се предават на други молекули около самолета (по-лесно да се разгледа повърхността на крилото) и в един хубав момент, когато в даден момент скоростта на насрещното потокът се сравнява с локалната скорост на звука (M=1, а именно потокът, самолетът може да лети с по-ниска скорост), възниква ударна вълна. Следователно разликата в дизайна на изтребителите е толкова очевидна: техните крила, опашка и фюзелаж в сравнение с дозвуковите самолети.
На самолети, летящи с M<1, но при високи скорости (модерни пътнически лайнери), тази ситуация също може да се случи, само преходът към трансзвукова скорост ще доведе до по-силна ударна вълна, значително увеличение на съпротивлението, намаляване на повдигане, загуба на контрол и по-нататъшно падане.
За такива самолети документите за полетна експлоатация (AFM за вътрешни, FCOM за чуждестранни) показват критичното число на Мах. Това е най-ниската стойност на M, при която насрещният поток в която и да е част от самолета ще достигне скоростта на звука (Mcr). Това е цялата тайна!
Между другото, най-успешните летящи пътници на Съветския съюз пътуваха по-бързомодерен. Не ми вярвате?
Новото е отдавна забравено старо
Старите хора са по-бързи от младите! И това не е шега. Един стар самолет, забравен от всички, някога е бил флагманът на авиацията на СССР. Името му беше ТУ-144. Това беше (и все още е) първият в света търговски свръхзвуков пътнически самолет с максимална скорост до 2500 км/ч. Въпреки че полетната кариера на Ту-144 беше кратка, съдбата му беше неразривно свързана с числото M.
Вторият подобен самолет беше британско-френският Concorde. Прави впечатление, че те направиха първия полет с разлика само от два месеца. Доброто познаване на аеродинамиката ще помогне на търговските пътници да забравят за дългите полети през Атлантическия океан. А полетите на самолети и космически кораби ще продължат да вдъхновяват човечеството за нови открития.
