Schallmauer

Schallmauer

ein Phänomen, das beim Flug eines Flugzeugs oder einer Rakete im Moment des Übergangs von der Unterschall- zur Überschallfluggeschwindigkeit in der Atmosphäre auftritt. Wenn sich die Geschwindigkeit des Flugzeugs der Schallgeschwindigkeit (1200 km/h) nähert, entsteht in der Luft davor ein dünner Bereich, in dem es zu einem starken Anstieg des Drucks und der Dichte der Luft kommt. Diese Luftverdichtung vor einem fliegenden Flugzeug wird Stoßwelle genannt. Am Boden wird der Durchgang der Stoßwelle als Knall wahrgenommen, ähnlich dem Geräusch eines Schusses. Nach Überschreitung durchquert das Flugzeug diesen Bereich mit erhöhter Luftdichte, als würde es ihn durchbrechen und die Schallmauer durchbrechen. Lange Zeit schien das Durchbrechen der Schallmauer ein ernstes Problem in der Entwicklung der Luftfahrt zu sein. Um dieses Problem zu lösen, war es notwendig, das Profil und die Form des Flugzeugflügels zu ändern (er wurde dünner und nach hinten gebogen), den vorderen Teil des Rumpfes spitzer zu machen und das Flugzeug mit Strahltriebwerken auszustatten. Die Schallgeschwindigkeit wurde erstmals 1947 von C. Yeager auf einem X-1-Flugzeug (USA) mit flüssigem Treibstoff überschritten. Raketenantrieb, gestartet von einem B-29-Flugzeug. In Russland durchbrach O. V. Sokolovsky 1948 als erster die Schallmauer mit einem experimentellen La-176-Flugzeug mit Turbostrahltriebwerk.

Enzyklopädie „Technologie“. - M.: Rosman. 2006 .

Schallmauer

ein starker Anstieg des Luftwiderstands Flugzeug bei Flugmachzahlen M(∞), die leicht über der kritischen Zahl M* liegen. Der Grund dafür ist, dass bei Zahlen M(∞) > M* ein Wellenwiderstand auftritt. Der Wellenwiderstandsbeiwert von Flugzeugen steigt mit zunehmender Zahl M sehr schnell an, beginnend mit M(∞) = M*.
Verfügbarkeit von Z. b. erschwert das Erreichen einer Fluggeschwindigkeit gleich der Schallgeschwindigkeit und den anschließenden Übergang zum Überschallflug. Zu diesem Zweck erwies es sich als notwendig, Flugzeuge mit dünnen Pfeilflügeln zu entwickeln, die eine deutliche Reduzierung des Luftwiderstands ermöglichten, sowie Strahltriebwerke, bei denen der Schub mit zunehmender Geschwindigkeit zunimmt.
In der UdSSR wurde erstmals 1948 mit dem Flugzeug La-176 eine Geschwindigkeit erreicht, die der Schallgeschwindigkeit entspricht.

Luftfahrt: Enzyklopädie. - M.: Große russische Enzyklopädie. Chefredakteur G.P. Swischtschow. 1994 .

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was eine „Schallmauer“ ist:

Als Schallmauer bezeichnet man in der Aerodynamik eine Reihe von Phänomenen, die die Bewegung eines Flugzeugs (z. B. eines Überschallflugzeugs, einer Rakete) mit Geschwindigkeiten nahe oder über der Schallgeschwindigkeit begleiten. Inhalt 1 Stoßwelle, ... ... Wikipedia

SCHALLBARRIERE, Ursache für Schwierigkeiten in der Luftfahrt bei der Erhöhung der Fluggeschwindigkeit über die Schallgeschwindigkeit (ÜBERSCHALLGESCHWINDIGKEIT). Bei Annäherung an die Schallgeschwindigkeit erfährt das Flugzeug einen unerwarteten Anstieg des Luftwiderstands und einen Verlust des aerodynamischen Auftriebs ... ... Wissenschaftliches und technisches Enzyklopädisches Wörterbuch

Schallmauer- garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Schallbarriere Schallmauer vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. Schallmauer, m pranc. Barriere sonique, f; frontière sonique, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas

Schallmauer- 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

Ein starker Anstieg des Luftwiderstands, wenn sich die Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs der Schallgeschwindigkeit nähert (über den kritischen Wert der Flug-Mach-Zahl hinaus). Erklärt durch eine Wellenkrise, begleitet von einem Anstieg des Wellenwiderstands. Überwinde 3.… … Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

Schallmauer- ein starker Anstieg des Luftwiderstands gegen Flugzeugbewegungen bei. Annäherungsgeschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit. Überwindung 3. b. wurde durch die Verbesserung der aerodynamischen Formen von Flugzeugen und den Einsatz leistungsstarker... ... möglich. Glossar militärischer Begriffe

Schallmauer- Schallmauer starker Anstieg des Widerstands eines aerodynamischen Flugzeugs bei Flug-Mach-Zahlen M∞, die die kritische Zahl M* leicht überschreiten. Der Grund dafür ist, dass für Zahlen M∞ > Enzyklopädie "Luftfahrt"

Schallmauer- Schallmauer starker Anstieg des Widerstands eines aerodynamischen Flugzeugs bei Flug-Mach-Zahlen M∞, die die kritische Zahl M* leicht überschreiten. Der Grund dafür ist, dass bei Zahlen M∞ > M* eine Wellenkrise auftritt,... ... Enzyklopädie "Luftfahrt"

- (französischer Barriere-Außenposten). 1) Tore in Festungen. 2) In Arenen und Zirkussen gibt es einen Zaun, einen Baumstamm, eine Stange, über die ein Pferd springt. 3) das Zeichen, das die Kämpfer im Duell erreichen. 4) Geländer, Gitter. Wörterbuch der Fremdwörter enthalten in... ... Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache

BARRIERE, ach, Ehemann. 1. Ein auf dem Weg platziertes Hindernis (Wandart, Querlatte) (beim Springen, Laufen). Nimm b. (Überwinde es). 2. Zaun, Zäune. B. Loge, Balkon. 3. Übertragen Hindernis, Hindernis für was n. Fluss natürlich b. Für… … Ozhegovs erklärendes Wörterbuch

Bücher

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Offiziell gelang es dem US-Piloten Chuck Yeager als Erster, die Überschallgeschwindigkeit zu überwinden. Der Rekord wurde am 14. Oktober 1957 auf der Bell X-1 aufgestellt, die Anfang 1946 von Bell Aircraft speziell für diesen Zweck konstruiert wurde. Das Flugzeug wurde im Auftrag des Militärs hergestellt, hatte jedoch nichts mit der Durchführung von Feindseligkeiten zu tun. Das Auto war buchstäblich vollgestopft mit Forschungsausrüstung. Äußerlich ähnelte die Bell X-1 einer modernen Marschflugkörper.

Testpilot Chuck Yeager

Pilot am 13. Februar 1923. Nach dem Schulabschluss trat der junge Mann sofort in eine Flugschule ein, woraufhin er in Europa kämpfen musste. Gleich zu Beginn seiner Fliegerkarriere gelang es dem Piloten, eine Messerschmitt 109 abzuschießen, doch später wurde er selbst am französischen Himmel besiegt und musste mit einem Fallschirm abspringen.

Der Pilot wurde von Partisanen aufgegriffen, aber von der Spionageabwehr vom Fliegen ausgeschlossen. Empört sicherte sich Chuck eine Audienz bei Eisenhower, dem Befehlshaber der alliierten Streitkräfte. Er glaubte dem jungen Mann und wie sich herausstellte, nicht umsonst: Dem tapferen Piloten gelang es, noch vor Kriegsende 13 weitere Flugzeuge abzuschießen.

Yeager kehrte mit einer hervorragenden Dienstbilanz, Eigenschaften, Auszeichnungen und dem Rang eines Kapitäns nach Hause zurück. Dies trug dazu bei, dass der Pilot in ein spezielles Testerteam aufgenommen wurde, das damals ebenso sorgfältig ausgewählt wurde wie Astronauten. Chuck nannte sein Flugzeug zu Ehren seiner Frau „Captivating Glenys“. Das Flugzeug war mit einem Strahltriebwerk ausgestattet und wurde von einem B-52-Bomber gestartet.

Mehr als einmal stellte der Pilot mit der Flügelmaschine Geschwindigkeitsrekorde auf: Ende 1947 brach er erstmals den bisherigen Höhenrekord (21.372 m), 1953 gelang es ihm, das Gerät auf fast 2.800 km/h bzw. 2,5 m zu beschleunigen (Die Schallgeschwindigkeit wird in „Mach“ gemessen, benannt nach dem deutschen Philosophen und Ingenieur; 1 M entspricht ungefähr 1200 km/h). Yeager ging 1975 als Brigadegeneral in den Ruhestand, nachdem er im Vietnamkrieg gedient und in Korea gekämpft hatte.

Die UdSSR konnte sich den Versuchen, die Schallmauer zu durchbrechen, nicht entziehen; Mehrere Konstruktionsbüros (Lavochkin, Yakovlev, Mikoyan) beteiligten sich gleichzeitig an der Vorbereitung eines Flugzeugs, das schneller als der Schall fliegen sollte. Diese Ehre wurde dem Flugzeug La-176 von Lawotschkins „Kompanie“ zuteil. Das Auto wurde im Dezember 1948 vollständig für den Flug vorbereitet. Und am 26. überwand Oberst Fedorov die berüchtigte Barriere und beschleunigte im Sturzflug. Später erhielt der Pilot den Titel Held der Sowjetunion.

Was stellen wir uns vor, wenn wir den Ausdruck „Schallmauer“ hören? Eine bestimmte Grenze kann das Hörvermögen und das Wohlbefinden stark beeinträchtigen. Normalerweise ist die Schallmauer mit der Eroberung des Luftraums verbunden und

Die Überwindung dieses Hindernisses kann die Entwicklung alter Krankheiten, Schmerzsyndrome und allergischer Reaktionen hervorrufen. Sind diese Vorstellungen richtig oder stellen sie etablierte Stereotypen dar? Haben sie eine sachliche Grundlage? Was ist die Schallmauer? Wie und warum entsteht es? All dies und einige weitere Nuancen sowie historische Fakten zu diesem Konzept werden wir in diesem Artikel herausfinden.

Diese mysteriöse Wissenschaft ist die Aerodynamik

In der Wissenschaft der Aerodynamik dient sie dazu, die mit der Bewegung einhergehenden Phänomene zu erklären
In Flugzeugen gibt es das Konzept der „Schallmauer“. Hierbei handelt es sich um eine Reihe von Phänomenen, die bei der Bewegung von Überschallflugzeugen oder -raketen auftreten, die sich mit Geschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit oder höher bewegen.

Was ist eine Stoßwelle?

Wenn eine Überschallströmung ein Fahrzeug umströmt, entsteht in einem Windkanal eine Stoßwelle. Seine Spuren sind sogar mit bloßem Auge sichtbar. Am Boden werden sie durch eine gelbe Linie ausgedrückt. Außerhalb des Stoßwellenkegels, vor der gelben Linie, ist das Flugzeug am Boden nicht einmal zu hören. Bei Geschwindigkeiten über dem Schall werden Körper einer Schallströmung ausgesetzt, die eine Stoßwelle zur Folge hat. Abhängig von der Körperform können es mehrere sein.

Stoßwellentransformation

Die Stoßwellenfront, die manchmal auch Stoßwelle genannt wird, hat eine relativ geringe Dicke, was es dennoch ermöglicht, abrupte Änderungen der Strömungseigenschaften, eine Abnahme ihrer Geschwindigkeit relativ zum Körper und eine entsprechende Zunahme der Strömung zu verfolgen Druck und Temperatur des Gases im Strom. Dabei wird die kinetische Energie teilweise in innere Energie des Gases umgewandelt. Die Anzahl dieser Änderungen hängt direkt von der Geschwindigkeit der Überschallströmung ab. Wenn sich die Stoßwelle vom Gerät entfernt, nimmt der Druckabfall ab und die Stoßwelle wird in eine Schallwelle umgewandelt. Es kann einen externen Beobachter erreichen, der ein charakteristisches Geräusch hört, das einer Explosion ähnelt. Man geht davon aus, dass dies darauf hindeutet, dass das Gerät die Schallgeschwindigkeit erreicht hat, wenn das Flugzeug die Schallmauer hinter sich lässt.

Was ist wirklich los?

Der sogenannte Moment des Durchbrechens der Schallmauer stellt in der Praxis den Durchgang einer Druckwelle mit zunehmendem Dröhnen der Flugzeugtriebwerke dar. Jetzt ist das Gerät dem Begleitgeräusch voraus, sodass das Brummen des Motors danach zu hören ist. Während des Zweiten Weltkriegs wurde die Annäherung an die Schallgeschwindigkeit möglich, doch gleichzeitig bemerkten Piloten alarmierende Signale beim Betrieb von Flugzeugen.

Nach Kriegsende versuchten viele Flugzeugkonstrukteure und Piloten, Schallgeschwindigkeit zu erreichen und die Schallmauer zu durchbrechen, doch viele dieser Versuche endeten tragisch. Pessimistische Wissenschaftler argumentierten, dass diese Grenze nicht überschritten werden dürfe. Keineswegs experimentell, sondern wissenschaftlich gelang es, die Natur des Konzepts der „Schallmauer“ zu erklären und Wege zu finden, diese zu überwinden.

Durch die Vermeidung einer Wellenkrise, deren Auftreten von den aerodynamischen Parametern des Flugzeugs und der Flughöhe abhängt, sind sichere Flüge mit Überschall- und Überschallgeschwindigkeit möglich. Übergänge von einer Geschwindigkeitsstufe zur anderen sollten möglichst schnell mittels Nachbrenner erfolgen, um einen langen Flug im Wellenkrisengebiet zu vermeiden. Die Wellenkrise als Konzept stammt aus dem Wassertransport. Es entstand, als sich Schiffe mit einer Geschwindigkeit bewegten, die der Geschwindigkeit der Wellen auf der Wasseroberfläche nahe kam. Wenn Sie in eine Wellenkrise geraten, ist es schwierig, die Geschwindigkeit zu erhöhen. Wenn Sie die Wellenkrise so einfach wie möglich überwinden, können Sie in den Modus des Gleitens oder Gleitens entlang der Wasseroberfläche wechseln.

Geschichte der Flugzeugkontrolle

Der erste Mensch, der in einem Versuchsflugzeug Überschallfluggeschwindigkeit erreichte, war der amerikanische Pilot Chuck Yeager. Seine Leistung ging am 14. Oktober 1947 in die Geschichte ein. Auf dem Territorium der UdSSR wurde die Schallmauer am 26. Dezember 1948 von Sokolovsky und Fedorov durchbrochen, die einen erfahrenen Jäger flogen.

Unter Zivilisten durchbrach das Passagierflugzeug Douglas DC-8 die Schallmauer und erreichte am 21. August 1961 eine Geschwindigkeit von 1,012 Mach oder 1262 km/h. Der Zweck des Fluges bestand darin, Daten für die Flügelkonstruktion zu sammeln. Bei den Flugzeugen wurde der Weltrekord von einer aeroballistischen Hyperschall-Luft-Boden-Rakete aufgestellt, die bei der russischen Armee im Einsatz ist. In einer Höhe von 31,2 Kilometern erreichte die Rakete eine Geschwindigkeit von 6389 km/h.

50 Jahre nach dem Durchbrechen der Schallmauer in der Luft gelang dem Engländer Andy Green eine ähnliche Leistung in einem Auto. Der Amerikaner Joe Kittinger versuchte, den Rekord im freien Fall zu brechen und erreichte eine Höhe von 31,5 Kilometern. Heute, am 14. Oktober 2012, stellte Felix Baumgartner im freien Fall aus 39 Kilometern Höhe ohne Transportmittel einen Weltrekord auf und durchbrach damit die Schallmauer. Seine Geschwindigkeit erreichte 1342,8 Kilometer pro Stunde.

Der ungewöhnlichste Durchbruch der Schallmauer

Es ist seltsam zu denken, aber die erste Erfindung der Welt, die diese Grenze überwunden hat, war die gewöhnliche Peitsche, die vor fast siebentausend Jahren von den alten Chinesen erfunden wurde. Fast bis zur Erfindung der Sofortbildfotografie im Jahr 1927 ahnte niemand, dass der Knall einer Peitsche ein Miniatur-Überschallknall war. Ein scharfer Schwung bildet eine Schleife und die Geschwindigkeit erhöht sich stark, was durch das Klicken bestätigt wird. Bei einer Geschwindigkeit von etwa 1200 km/h wird die Schallmauer durchbrochen.

Das Geheimnis der lautesten Stadt

Kein Wunder, dass Bewohner kleiner Städte schockiert sind, wenn sie die Hauptstadt zum ersten Mal sehen. Viele Transportmöglichkeiten, Hunderte von Restaurants und Unterhaltungszentren verwirren und verunsichern Sie aus Ihrem gewohnten Trott. Der Beginn des Frühlings wird in der Hauptstadt normalerweise auf den April datiert und nicht auf den rebellischen, schneereichen März. Im April ist der Himmel klar, Bäche fließen und die Knospen blühen. Die vom langen Winter müden Menschen öffnen ihre Fenster weit in Richtung der Sonne, und Straßenlärm dringt in ihre Häuser. Auf der Straße zwitschern ohrenbetäubende Vögel, Künstler singen, fröhliche Studenten tragen Gedichte vor, ganz zu schweigen vom Lärm im Stau und in der U-Bahn. Mitarbeiter der Hygieneabteilung weisen darauf hin, dass ein längerer Aufenthalt in einer lauten Stadt gesundheitsschädlich sei. Der Klanghintergrund der Hauptstadt besteht aus Verkehr,
Flug-, Industrie- und Haushaltslärm. Am schädlichsten ist der Autolärm, da Flugzeuge recht hoch fliegen und sich der Lärm der Unternehmen in ihren Gebäuden auflöst. Das ständige Dröhnen von Autos auf besonders stark befahrenen Autobahnen übersteigt alle zulässigen Standards doppelt. Wie überwindet die Hauptstadt die Schallmauer? Moskau ist gefährlich, da es viele Geräusche gibt. Deshalb installieren die Bewohner der Hauptstadt doppelt verglaste Fenster, um den Lärm zu dämpfen.

Wie wird die Schallmauer gestürmt?

Bis 1947 gab es keine tatsächlichen Daten über das Wohlbefinden einer Person im Cockpit eines Flugzeugs, das schneller als der Schall fliegt. Wie sich herausstellt, erfordert das Durchbrechen der Schallmauer eine gewisse Kraft und Mut. Während des Fluges wird klar, dass es keine Überlebensgarantie gibt. Selbst ein Berufspilot kann nicht mit Sicherheit sagen, ob die Konstruktion des Flugzeugs einem Angriff durch die Elemente standhält. Innerhalb weniger Minuten kann das Flugzeug einfach auseinanderfallen. Was erklärt das? Es ist zu beachten, dass Bewegungen mit Unterschallgeschwindigkeit akustische Wellen erzeugen, die sich wie Kreise von einem umgestürzten Stein ausbreiten. Überschallgeschwindigkeit erregt Stoßwellen, und eine Person, die auf dem Boden steht, hört ein Geräusch, das einer Explosion ähnelt. Ohne leistungsstarke Computer war es schwierig, komplexe Probleme zu lösen, und man war auf Blasmodelle in Windkanälen angewiesen. Manchmal, wenn die Beschleunigung des Flugzeugs nicht ausreicht, erreicht die Stoßwelle eine solche Kraft, dass Fenster aus den Häusern herausfliegen, über die das Flugzeug fliegt. Nicht jeder wird in der Lage sein, die Schallmauer zu überwinden, da in diesem Moment die gesamte Struktur wackelt und die Halterungen des Geräts erheblich beschädigt werden können. Deshalb sind gute Gesundheit und emotionale Stabilität für Piloten so wichtig. Wenn der Flug reibungslos verläuft und die Schallmauer so schnell wie möglich überwunden wird, werden weder der Pilot noch eventuelle Passagiere besonders unangenehme Empfindungen verspüren. Im Januar 1946 wurde eigens ein Forschungsflugzeug gebaut, um die Schallmauer zu durchbrechen. Die Entwicklung der Maschine wurde auf Anordnung des Verteidigungsministeriums initiiert, doch anstelle von Waffen war sie mit wissenschaftlicher Ausrüstung ausgestattet, die die Funktionsweise von Mechanismen und Instrumenten überwachte. Dieses Flugzeug ähnelte einer modernen Marschflugrakete mit eingebautem Raketentriebwerk. Das Flugzeug durchbrach die Schallmauer mit einer Höchstgeschwindigkeit von 2736 km/h.

Verbale und materielle Denkmäler zur Eroberung der Schallgeschwindigkeit

Erfolge bei der Überwindung der Schallmauer werden auch heute noch hoch geschätzt. Das Flugzeug, mit dem Chuck Yeager es zum ersten Mal überwunden hat, ist jetzt im National Air and Space Museum in Washington ausgestellt. Aber die technischen Parameter dieser menschlichen Erfindung wären ohne die Verdienste des Piloten selbst wenig wert. Chuck Yeager absolvierte eine Flugschule und kämpfte in Europa, bevor er nach England zurückkehrte. Der ungerechtfertigte Ausschluss vom Fliegen tat Yeager keinen Abbruch und er erreichte einen Empfang beim Oberbefehlshaber der europäischen Truppen. In den verbleibenden Jahren bis zum Kriegsende nahm Yeager an 64 Kampfeinsätzen teil, bei denen er 13 Flugzeuge abschoss. Chuck Yeager kehrte im Rang eines Kapitäns in seine Heimat zurück. Seine Eigenschaften zeugen von phänomenaler Intuition, unglaublicher Gelassenheit und Ausdauer in kritischen Situationen. Mehr als einmal stellte Yeager mit seinem Flugzeug Rekorde auf. Seine weitere Karriere absolvierte er bei den Luftwaffeneinheiten, wo er Piloten ausbildete. Das letzte Mal, dass Chuck Yeager die Schallmauer durchbrach, war 74 Jahre alt, also am fünfzigsten Jahrestag seiner Fluggeschichte und im Jahr 1997.

Komplexe Aufgaben von Flugzeugbauern

Die Entwicklung des weltberühmten MiG-15-Flugzeugs begann in dem Moment, als den Entwicklern klar wurde, dass man sich nicht nur auf das Durchbrechen der Schallmauer verlassen konnte, sondern komplexe Probleme gelöst werden mussten. Technische Probleme. Infolgedessen wurde eine Maschine geschaffen, die so erfolgreich war, dass ihre Modifikationen in Dienst gestellt wurden verschiedene Länder. Mehrere verschiedene Designbüros lieferten sich eine Art Konkurrenzkampf, bei dem es um ein Patent für das erfolgreichste und funktionsfähigste Flugzeug ging. Es wurden Flugzeuge mit geschwungenen Flügeln entwickelt, was eine Revolution in ihrem Design darstellte. Das ideale Gerät musste leistungsstark, schnell und unglaublich widerstandsfähig gegen äußere Beschädigungen sein. Die geschwungenen Flügel von Flugzeugen wurden zu einem Element, das ihnen half, die Schallgeschwindigkeit zu verdreifachen. Dann stieg sie weiter an, was durch eine Steigerung der Motorleistung, den Einsatz innovativer Materialien und die Optimierung der aerodynamischen Parameter erklärt wurde. Die Überwindung der Schallmauer ist auch für Laien möglich und real geworden, was sie jedoch nicht weniger gefährlich macht. Daher sollte jeder Extremsportler seine Stärken sinnvoll einschätzen, bevor er sich zu einem solchen Experiment entschließt.

Haben Sie schon einmal ein lautes Geräusch wie eine Explosion gehört, wenn ein Düsenflugzeug über Ihnen hinwegfliegt? Dieses Geräusch entsteht, wenn ein Flugzeug die Schallmauer durchbricht. Was ist die Schallmauer und warum macht ein Flugzeug so einen Lärm?

Wie Sie wissen, breitet sich Schall mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus. Die Geschwindigkeit hängt von der Höhe ab. Auf Meereshöhe beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 1220 Kilometer pro Stunde und in einer Höhe von 11.000 Metern 1060 Kilometer pro Stunde. Wenn ein Flugzeug mit Geschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit fliegt, ist es bestimmten Belastungen ausgesetzt. Wenn es mit normaler Geschwindigkeit (Unterschallgeschwindigkeit) fliegt, schiebt die Vorderseite des Flugzeugs eine Druckwelle vor sich her. Diese Welle breitet sich mit Schallgeschwindigkeit aus.

Die Druckwelle wird durch die Ansammlung von Luftpartikeln bei der Vorwärtsbewegung des Flugzeugs verursacht. Die Welle bewegt sich schneller als das Flugzeug, wenn das Flugzeug mit Unterschallgeschwindigkeit fliegt. Infolgedessen stellt sich heraus, dass die Luft ungehindert über die Oberflächen der Flugzeugflügel strömt.

Schauen wir uns nun ein Flugzeug an, das mit Schallgeschwindigkeit fliegt. Es gibt keine Druckwelle vor dem Flugzeug. Stattdessen bildet sich vor dem Flügel eine Druckwelle (da sich Flugzeug und Druckwelle mit gleicher Geschwindigkeit bewegen).

Nun entsteht eine Stoßwelle, die große Belastungen im Flugzeugflügel verursacht. Der Ausdruck „Schallmauer“ stammt aus der Zeit, bevor Flugzeuge mit Schallgeschwindigkeit fliegen konnten – und sollte die Belastungen beschreiben, denen ein Flugzeug bei diesen Geschwindigkeiten ausgesetzt war. Dies galt als „Barriere“.

Aber die Schallgeschwindigkeit ist überhaupt kein Hindernis! Ingenieure und Flugzeugkonstrukteure haben das Problem neuer Lasten überwunden. Und von den alten Ansichten ist uns nur noch geblieben, dass der Aufprall durch eine Stoßwelle verursacht wird, wenn das Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit fliegt.

Der Begriff „Schallmauer“ beschreibt irreführend die Bedingungen, die auftreten, wenn ein Flugzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit fliegt. Man könnte meinen, dass, wenn das Flugzeug die Schallgeschwindigkeit erreicht, so etwas wie eine „Barriere“ entsteht – aber nichts dergleichen passiert!

Um dies alles zu verstehen, stellen Sie sich ein Flugzeug vor, das mit niedriger, normaler Geschwindigkeit fliegt. Während sich das Flugzeug vorwärts bewegt, bildet sich vor dem Flugzeug eine Kompressionswelle. Es entsteht durch ein vorwärtsbewegendes Flugzeug, das Luftpartikel komprimiert.

Diese Welle bewegt sich mit Schallgeschwindigkeit vor dem Flugzeug. Und seine Geschwindigkeit ist höher als die Geschwindigkeit eines Flugzeugs, das, wie bereits erwähnt, mit niedriger Geschwindigkeit fliegt. Diese Welle bewegt sich vor dem Flugzeug und zwingt Luftströmungen dazu, um die Flugzeugebene herumzuströmen.

Stellen Sie sich nun vor, dass das Flugzeug mit Schallgeschwindigkeit fliegt. Vor der Ebene bilden sich keine Kompressionswellen, da sowohl die Ebene als auch die Wellen die gleiche Geschwindigkeit haben. Daher bildet sich die Welle vor den Flügeln.

Dadurch entsteht eine Stoßwelle, die große Belastungen auf die Flügel des Flugzeugs erzeugt. Bevor Flugzeuge die Schallmauer erreichten und überschritten, glaubte man, dass solche Stoßwellen und G-Kräfte so etwas wie eine Barriere für das Flugzeug schaffen würden – die „Schallmauer“. Allerdings gab es keine Schallmauer, da Luftfahrtingenieure hierfür ein spezielles Flugzeugdesign entwickelten.

Übrigens ist der starke „Schlag“, den wir hören, wenn ein Flugzeug die „Schallmauer“ passiert, die Schockwelle, über die wir bereits gesprochen haben – wenn die Geschwindigkeit des Flugzeugs und die Kompressionswelle gleich sind.

Die Schallmauer passiert :-)...

Bevor wir über das Thema sprechen, wollen wir etwas Klarheit in die Frage der Genauigkeit von Konzepten bringen (was mir gefällt :-)). Heutzutage sind zwei Begriffe weit verbreitet: Schallmauer Und Überschallbarriere. Sie klingen ähnlich, sind aber dennoch nicht gleich. Es hat jedoch keinen Sinn, besonders streng zu sein: Im Wesentlichen handelt es sich um ein und dasselbe. Die Definition der Schallmauer wird am häufigsten von Personen verwendet, die sich besser auskennen und näher an der Luftfahrt sind. Und die zweite Definition betrifft normalerweise alle anderen.

Ich denke, dass es aus physikalischer Sicht (und der russischen Sprache :-)) richtiger ist, von der Schallmauer zu sprechen. Hier liegt eine einfache Logik vor. Es gibt zwar eine Vorstellung von der Schallgeschwindigkeit, aber streng genommen gibt es keine feste Vorstellung von der Überschallgeschwindigkeit. Mit Blick auf die Zukunft möchte ich sagen, dass ein Flugzeug, wenn es mit Überschallgeschwindigkeit fliegt, diese Barriere bereits passiert hat, und wenn es sie passiert (überwindet), überschreitet es dann einen bestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert, der der Schallgeschwindigkeit entspricht (und nicht). Überschall).

So ähnlich:-). Darüber hinaus wird das erste Konzept viel seltener verwendet als das zweite. Dies liegt offenbar daran, dass das Wort Überschall exotischer und attraktiver klingt. Und im Überschallflug ist das Exotische durchaus vorhanden und zieht natürlich viele an. Allerdings mögen nicht alle Menschen die Worte „ Überschallbarriere„Sie verstehen tatsächlich, was es ist. Davon bin ich schon mehr als einmal überzeugt, habe mir Foren angeschaut, Artikel gelesen und sogar ferngesehen.

Diese Frage ist aus physikalischer Sicht tatsächlich recht komplex. Aber natürlich kümmern wir uns nicht um die Komplexität. Wir versuchen einfach, wie immer, die Sachlage nach dem Prinzip „Aerodynamik am Finger erklären“ zu klären :-).

Also, zur Barriere (Schall :-))!... Ein Flugzeug im Flug, das auf ein so elastisches Medium wie Luft einwirkt, wird zu einer starken Schallwellenquelle. Ich denke, jeder weiß, was Schallwellen in der Luft sind :-).

Schallwellen (Stimmgabel).

Hierbei handelt es sich um einen Wechsel von Kompressions- und Verdünnungsbereichen, die sich von der Schallquelle in verschiedene Richtungen ausbreiten. So etwas wie Kreise auf dem Wasser, die ebenfalls Wellen sind (nur keine Schallwellen :-)). Es sind diese Bereiche, die auf das Trommelfell des Ohrs wirken und es uns ermöglichen, alle Geräusche dieser Welt zu hören, vom menschlichen Flüstern bis zum Dröhnen von Düsentriebwerken.

Ein Beispiel für Schallwellen.

Die Ausbreitungspunkte von Schallwellen können verschiedene Komponenten des Flugzeugs sein. Zum Beispiel ein Motor (sein Geräusch ist jedem bekannt :-)) oder Körperteile (zum Beispiel Bogen), die bei ihrer Bewegung die Luft vor ihnen verdichten und eine bestimmte Art von Druckwelle (Kompressionswelle) erzeugen, die vorwärts läuft.

Alle diese Schallwellen breiten sich in der Luft mit der uns bereits bekannten Schallgeschwindigkeit aus. Das heißt, wenn das Flugzeug Unterschall hat und sogar mit niedriger Geschwindigkeit fliegt, dann scheinen sie davonzulaufen. Wenn sich ein solches Flugzeug nähert, hören wir daher zuerst sein Geräusch und dann fliegt es selbst vorbei.

Ich möchte jedoch einen Vorbehalt machen, dass dies zutrifft, wenn das Flugzeug nicht sehr hoch fliegt. Schließlich ist die Schallgeschwindigkeit nicht die Lichtgeschwindigkeit :-). Seine Größe ist nicht so groß und Schallwellen brauchen Zeit, um den Zuhörer zu erreichen. Daher kann sich die Reihenfolge der Klangerscheinung für den Zuhörer und das Flugzeug ändern, wenn es in großer Höhe fliegt.

Und da der Schall nicht so schnell ist, beginnt das Flugzeug mit zunehmender Eigengeschwindigkeit, die von ihm ausgesendeten Wellen einzuholen. Das heißt, wenn er bewegungslos wäre, würden die Wellen in der Form von ihm abweichen konzentrische Kreise wie Wellen auf dem Wasser, die durch einen geworfenen Stein verursacht werden. Und da sich das Flugzeug bewegt, beginnen sich die Grenzen der Wellen (ihre Fronten) im Sektor dieser Kreise, der der Flugrichtung entspricht, einander zu nähern.

Unterschallkörperbewegung.

Dementsprechend ist der Spalt zwischen dem Flugzeug (seiner Nase) und der Vorderseite der allerersten (Kopf-)Welle (d. h. dies ist der Bereich, in dem es in gewissem Maße zu einer allmählichen Bremsung kommt). kostenloser Stream beim Auftreffen auf die Nase des Flugzeugs (Flügel, Heck) und infolgedessen Anstieg von Druck und Temperatur) beginnt sich zusammenzuziehen und zwar umso schneller, je höher die Fluggeschwindigkeit ist.

Irgendwann kommt der Moment, in dem diese Lücke praktisch verschwindet (oder minimal wird) und sich in einen Bereich besonderer Art verwandelt, der so genannte Schockwelle. Dies geschieht, wenn die Fluggeschwindigkeit die Schallgeschwindigkeit erreicht, das Flugzeug sich also mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wie die Wellen, die es aussendet. Die Mach-Zahl ist gleich Eins (M=1).

Schallbewegung des Körpers (M=1).

Schockschock, ist ein sehr schmaler Bereich des Mediums (ca. 10 -4 mm), bei dessen Durchquerung es nicht mehr zu einer allmählichen, sondern zu einer scharfen (sprungartigen) Änderung der Parameter dieses Mediums kommt - Geschwindigkeit, Druck, Temperatur, Dichte. In unserem Fall nimmt die Geschwindigkeit ab, Druck, Temperatur und Dichte steigen. Daher der Name – Stoßwelle.

Etwas vereinfacht würde ich das zu all dem sagen. Es ist nicht möglich, eine Überschallströmung abrupt zu verlangsamen, aber dies muss geschehen, da die Möglichkeit einer allmählichen Abbremsung auf die Geschwindigkeit der Strömung vor der Nase des Flugzeugs nicht mehr besteht, wie bei moderaten Unterschallgeschwindigkeiten. Es scheint auf einen Unterschallabschnitt vor der Nase des Flugzeugs (oder der Flügelspitze) zu stoßen und kollabiert zu einem schmalen Sprung, wodurch die große Bewegungsenergie, die es besitzt, auf ihn übertragen wird.

Man kann es übrigens auch andersherum sagen: Das Flugzeug überträgt einen Teil seiner Energie auf die Bildung von Stoßwellen, um die Überschallströmung zu verlangsamen.

Überschallkörperbewegung.

Es gibt einen anderen Namen für die Stoßwelle. Wenn es sich mit dem Flugzeug im Weltraum bewegt, stellt es im Wesentlichen die Front einer starken Änderung der oben genannten Umgebungsparameter (d. h. der Luftströmung) dar. Und das ist die Essenz einer Schockwelle.

Schockschock und Stoßwelle sind im Allgemeinen gleichwertige Definitionen, in der Aerodynamik wird jedoch häufiger die erste verwendet.

Die Stoßwelle (oder Stoßwelle) kann praktisch senkrecht zur Flugrichtung verlaufen, dann nehmen sie im Raum etwa die Form eines Kreises an und werden Geraden genannt. Dies geschieht normalerweise in Modi nahe M=1.

Körperbewegungsmodi. ! - Unterschall, 2 - M=1, Überschall, 4 - Stoßwelle (Stoßwelle).

Bei Zahlen M > 1 stehen sie bereits schräg zur Flugrichtung. Das heißt, das Flugzeug übertrifft bereits seinen eigenen Klang. In diesem Fall werden sie schräg genannt und nehmen im Raum die Form eines Kegels an, der übrigens Mach-Kegel genannt wird, benannt nach einem Wissenschaftler, der Überschallströmungen untersuchte (er wurde in einem von ihnen erwähnt).

Mach-Kegel.

Die Form dieses Kegels (sozusagen seine „Schlankheit“) hängt genau von der Zahl M ab und steht mit ihr in Zusammenhang mit der Beziehung: M = 1/sin α, wobei α der Winkel zwischen der Achse des Kegels und seiner Achse ist Generatrix. Und die konische Oberfläche berührt die Fronten aller Schallwellen, deren Quelle das Flugzeug war und die es „überholte“ und Überschallgeschwindigkeit erreichte.

Außerdem Stoßwellen kann auch sein beigefügt, wenn sie an der Oberfläche eines Körpers anliegen, der sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegt, oder wenn sie sich davon entfernen, wenn sie keinen Kontakt mit dem Körper haben.

Arten von Stoßwellen während der Überschallströmung um Körper unterschiedlicher Form.

Normalerweise entstehen Stöße, wenn die Überschallströmung spitze Oberflächen umströmt. Bei einem Flugzeug könnte dies beispielsweise eine spitze Nase, ein Hochdruck-Lufteinlass oder eine scharfe Kante des Lufteinlasses sein. Gleichzeitig sagt man „der Sprung sitzt“ zum Beispiel auf der Nase.

Und ein losgelöster Stoß kann beim Umströmen abgerundeter Oberflächen auftreten, beispielsweise der abgerundeten Vorderkante eines dicken Flügelprofils.

Verschiedene Komponenten des Flugzeugkörpers erzeugen im Flug ein recht komplexes System von Stoßwellen. Die intensivsten davon sind jedoch zwei. Eines ist das Kopfteil am Bug und das zweite ist das Schwanzteil an den Schwanzelementen. In einiger Entfernung vom Flugzeug holen die Zwischenstöße entweder den Kopfstoß ein und verschmelzen mit ihm, oder der Schwanzstoß holt sie ein.

Schockstöße an einem Modellflugzeug beim Spülen im Windkanal (M=2).

Dadurch bleiben zwei Sprünge übrig, die von einem irdischen Beobachter aufgrund der geringen Größe des Flugzeugs im Vergleich zur Flughöhe und dementsprechend der kurzen Zeitspanne zwischen ihnen im Allgemeinen als eins wahrgenommen werden.

Die Intensität (also die Energie) einer Stoßwelle (Stoßwelle) hängt von verschiedenen Parametern (der Geschwindigkeit des Flugzeugs, seinen Konstruktionsmerkmalen, Umgebungsbedingungen usw.) ab und wird durch den Druckabfall an seiner Vorderseite bestimmt.

Wenn sie sich von der Spitze des Mach-Kegels, also vom Flugzeug als Störquelle, entfernt, wird die Stoßwelle schwächer, verwandelt sich allmählich in eine gewöhnliche Schallwelle und verschwindet schließlich vollständig.

Und welchen Intensitätsgrad es haben wird Schockwelle(oder Stoßwelle) den Boden erreicht, hängt von der Wirkung ab, die sie dort hervorrufen kann. Es ist kein Geheimnis, dass die bekannte Concorde nur über dem Atlantik mit Überschallgeschwindigkeit flog, und militärische Überschallflugzeuge fliegen in großen Höhen oder in Gebieten, in denen es keine besiedelten Gebiete gibt, mit Überschallgeschwindigkeit (zumindest scheinen sie das zu tun :-) ).

Diese Einschränkungen sind durchaus berechtigt. Für mich ist zum Beispiel schon die Definition einer Stoßwelle mit einer Explosion verbunden. Und die Dinge, die eine ausreichend starke Schockwelle bewirken kann, könnten durchaus damit korrespondieren. Zumindest kann das Glas der Fenster leicht herausfliegen. Dafür gibt es genügend Beweise (insbesondere in der Geschichte der sowjetischen Luftfahrt, als sie recht zahlreich war und die Flüge intensiv waren). Aber man kann Schlimmeres tun. Man muss einfach tiefer fliegen :-)…

Doch wenn die Stoßwellen den Boden erreichen, sind sie größtenteils nicht mehr gefährlich. Nur ein Außenstehender am Boden kann ein Geräusch hören, das einem Brüllen oder einer Explosion ähnelt. Mit dieser Tatsache ist ein weit verbreitetes und ziemlich hartnäckiges Missverständnis verbunden.

Menschen, die in der Luftfahrtwissenschaft nicht allzu viel Erfahrung haben, sagen, wenn sie ein solches Geräusch hören, dass das Flugzeug überwunden hat Schallmauer (Überschallbarriere). Eigentlich stimmt das nicht. Diese Aussage hat aus mindestens zwei Gründen nichts mit der Realität zu tun.

Stoßwelle (Stoßwelle).

Erstens, wenn eine Person am Boden ein lautes Brüllen hoch am Himmel hört, dann bedeutet das nur (ich wiederhole :-)), dass ihre Ohren es erreicht haben Stoßwellenfront(oder Schockwelle) von einem Flugzeug, das irgendwo fliegt. Dieses Flugzeug fliegt bereits mit Überschallgeschwindigkeit und ist nicht erst darauf umgestiegen.

Und wenn sich dieselbe Person plötzlich mehrere Kilometer vor dem Flugzeug befinden könnte, würde sie erneut dasselbe Geräusch aus demselben Flugzeug hören, da sie derselben Schockwelle ausgesetzt wäre, die sich mit dem Flugzeug bewegt.

Es bewegt sich mit Überschallgeschwindigkeit und nähert sich daher lautlos. Und nachdem es seine nicht immer angenehme Wirkung auf die Trommelfelle entfaltet hat (es ist gut, wenn nur auf ihnen :-)) und sicher vorbei ist, wird das Dröhnen laufender Motoren hörbar.

Ein ungefähres Flugdiagramm eines Flugzeugs bei verschiedenen Werten der Machzahl am Beispiel des Jägers Saab 35 „Draken“. Die Sprache ist leider deutsch, aber das Schema ist im Großen und Ganzen klar.

Darüber hinaus wird der Übergang zum Überschallschall selbst nicht von einmaligen „Booms“, Knallgeräuschen, Explosionen usw. begleitet. In einem modernen Überschallflugzeug erfährt der Pilot von einem solchen Übergang meist nur durch Instrumentenablesungen. In diesem Fall findet jedoch ein bestimmter Vorgang statt, der jedoch bei Einhaltung bestimmter Pilotenregeln für ihn praktisch unsichtbar ist.

Aber das ist nicht alles :-). Ich werde mehr sagen. in Form eines greifbaren, schweren, schwer zu überwindenden Hindernisses, auf dem das Flugzeug ruht und das „durchbohrt“ werden muss (ich habe solche Urteile gehört :-)) existiert nicht.

Streng genommen gibt es überhaupt keine Barriere. Einst, zu Beginn der Entwicklung hoher Geschwindigkeiten in der Luftfahrt, entstand dieses Konzept eher als psychologischer Glaube an die Schwierigkeit, auf Überschallgeschwindigkeit umzusteigen und damit zu fliegen. Es gab sogar Aussagen, dass dies generell unmöglich sei, zumal die Voraussetzungen für solche Überzeugungen und Aussagen recht konkret waren.

Aber das Wichtigste zuerst...

In der Aerodynamik gibt es einen anderen Begriff, der den Prozess der Wechselwirkung mit der Luftströmung eines Körpers, der sich in dieser Strömung bewegt und dazu neigt, Überschall zu erreichen, ziemlich genau beschreibt. Das Wellenkrise. Er ist es, der einige schlechte Dinge tut, die traditionell mit dem Konzept verbunden sind Schallmauer.

So etwas zur Krise :-). Jedes Flugzeug besteht aus Teilen, deren Luftströmung während des Fluges möglicherweise nicht gleich ist. Nehmen wir zum Beispiel einen Flügel, oder besser gesagt einen gewöhnlichen Klassiker Unterschallprofil.

Aus dem Grundwissen, wie es entsteht Aufzug Wir sind uns bewusst, dass die Strömungsgeschwindigkeit in der angrenzenden Schicht der oberen gekrümmten Oberfläche des Profils unterschiedlich ist. Bei stärker konvexem Profil ist sie größer als die Gesamtströmungsgeschwindigkeit, bei flacherem Profil nimmt sie ab.

Wenn sich der Flügel in der Strömung mit Geschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit bewegt, kann es vorkommen, dass in einem solchen konvexen Bereich beispielsweise die Geschwindigkeit der Luftschicht, die ohnehin größer ist als die Gesamtgeschwindigkeit der Strömung, zunimmt Schall und sogar Überschall.

Lokale Stoßwelle, die bei Transsoniken während einer Wellenkrise auftritt.

Im weiteren Verlauf des Profils nimmt diese Geschwindigkeit ab und erreicht irgendwann wieder Unterschallgeschwindigkeit. Aber wie wir oben sagten, kann eine Überschallströmung nicht schnell verlangsamt werden, so dass die Entstehung von Schockwelle.

Solche Stöße treten in verschiedenen Bereichen der stromlinienförmigen Oberflächen auf und sind anfangs recht schwach, aber ihre Zahl kann groß sein, und mit zunehmender Gesamtströmungsgeschwindigkeit nehmen die Überschallzonen zu, die Stöße „werden stärker“ und verlagern sich in die Richtung Hinterkante des Profils. Später erscheinen dieselben Stoßwellen auf der Unterseite des Profils.

Volle Überschallströmung um das Flügelprofil.

Was bedeutet das alles? Hier ist was. Erste– das ist bedeutsam Erhöhung des Luftwiderstands im transsonischen Geschwindigkeitsbereich (ungefähr M=1, mehr oder weniger). Dieser Widerstand wächst aufgrund eines starken Anstiegs einer seiner Komponenten – Wellenwiderstand. Dasselbe, was wir bisher bei Flügen mit Unterschallgeschwindigkeit nicht berücksichtigt haben.

Um beim Abbremsen einer Überschallströmung zahlreiche Stoßwellen (oder Stoßwellen) zu bilden, wird, wie ich oben sagte, Energie verschwendet und der kinetischen Energie der Flugzeugbewegung entnommen. Das heißt, das Flugzeug wird einfach langsamer (und zwar sehr deutlich!). Das ist es Wellenwiderstand.

Darüber hinaus tragen Stoßwellen aufgrund der starken Verzögerung der Strömung in ihnen zur Ablösung der Grenzschicht hinter sich und zu deren Umwandlung von laminar in turbulent bei. Dadurch wird der Luftwiderstand weiter erhöht.

Profilschwellung bei unterschiedlichen Machzahlen. Stoßschocks, lokale Überschallzonen, turbulente Zonen.

Zweite. Aufgrund des Auftretens lokaler Überschallzonen auf dem Flügelprofil und ihrer weiteren Verschiebung zum Heckteil des Profils mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit und dadurch einer Änderung des Druckverteilungsmusters auf dem Profil wird der Angriffspunkt der aerodynamischen Kräfte (das Zentrum). Druck) verlagert sich ebenfalls zur Hinterkante. Als Ergebnis erscheint es Tauchmoment relativ zum Massenschwerpunkt des Flugzeugs, was dazu führt, dass es seine Nase senkt.

Was hat das alles zur Folge? Aufgrund eines ziemlich starken Anstiegs des Luftwiderstands benötigt das Flugzeug einen spürbaren Anstieg Motorleistungsreserve die transsonische Zone zu überwinden und sozusagen echten Überschallschall zu erreichen.

Ein starker Anstieg des Luftwiderstands bei Transonics (Wellenkrise) aufgrund eines Anstiegs des Wellenwiderstands. Сd - Widerstandskoeffizient.

Weiter. Aufgrund des Auftretens eines Tauchmoments treten Schwierigkeiten bei der Pitch-Kontrolle auf. Aufgrund der Unordnung und Ungleichmäßigkeit der Prozesse, die mit der Entstehung lokaler Überschallzonen mit Stoßwellen verbunden sind, Die Kontrolle wird schwierig. Zum Beispiel beim Rollen, aufgrund unterschiedlicher Prozesse auf der linken und rechten Ebene.

Darüber hinaus kommt es zu Vibrationen, die aufgrund lokaler Turbulenzen oft recht stark sind.

Im Allgemeinen eine vollständige Reihe von Freuden, die man nennt Wellenkrise. Die Wahrheit ist jedoch, dass sie alle auftreten (konkret :-)), wenn typische Unterschallflugzeuge (mit einem dicken geraden Flügelprofil) verwendet werden, um Überschallgeschwindigkeiten zu erreichen.

Als zunächst noch nicht genügend Wissen vorhanden war und die Prozesse zur Erreichung des Überschalls nicht umfassend untersucht wurden, galt genau diese Menge als nahezu unüberwindbar und wurde aufgerufen Schallmauer(oder Überschallbarriere, wenn Sie wollen:-)).

Beim Versuch, die Schallgeschwindigkeit mit konventionellen Kolbenflugzeugen zu überwinden, kam es zu vielen tragischen Zwischenfällen. Starke Vibrationen führten teilweise zu Bauschäden. Die Flugzeuge hatten nicht genug Leistung für die erforderliche Beschleunigung. Im Horizontalflug war dies aufgrund des Effekts, der die gleiche Natur hat, nicht möglich Wellenkrise.

Daher wurde zur Beschleunigung ein Tauchgang eingesetzt. Aber es hätte durchaus tödlich enden können. Der Tauchmoment, der während einer Wellenkrise auftrat, machte den Tauchgang langwierig und manchmal gab es keinen Ausweg mehr. Denn um die Kontrolle wiederherzustellen und die Wellenkrise zu beseitigen, musste die Geschwindigkeit reduziert werden. Bei einem Tauchgang ist dies jedoch äußerst schwierig (wenn nicht unmöglich).

Der Absturz aus dem Horizontalflug gilt als einer der Hauptgründe für die Katastrophe des berühmten Versuchsjägers BI-1 mit einem Flüssigkeitsraketentriebwerk in der UdSSR am 27. Mai 1943. Es wurden Tests zur maximalen Fluggeschwindigkeit durchgeführt, und nach Schätzungen der Konstrukteure betrug die erreichte Geschwindigkeit mehr als 800 km/h. Danach kam es zu einer Verzögerung des Sturzflugs, von der sich das Flugzeug nicht mehr erholte.

Experimenteller Jäger BI-1.

Heute Wellenkrise ist bereits recht gut erforscht und überwunden Schallmauer(bei Bedarf :-)) ist nicht schwierig. Bei Flugzeugen, die für den Flug mit relativ hohen Geschwindigkeiten ausgelegt sind, gelten bestimmte Konstruktionslösungen und Einschränkungen, um den Flugbetrieb zu erleichtern.

Bekanntlich beginnt die Wellenkrise bei M-Zahlen nahe eins. Daher haben fast alle Unterschall-Jet-Flugzeuge (insbesondere Passagierflugzeuge) einen Flug Begrenzung der Anzahl M. Normalerweise liegt sie im Bereich von 0,8–0,9 Mio. Der Pilot ist angewiesen, dies zu überwachen. Darüber hinaus muss bei vielen Flugzeugen bei Erreichen des Grenzniveaus die Fluggeschwindigkeit reduziert werden.

Fast alle Flugzeuge, die mit einer Geschwindigkeit von mindestens 800 km/h und mehr fliegen, haben dies geschwungener Flügel(zumindest entlang der Vorderkante :-)). Dadurch können Sie den Beginn der Offensive verzögern Wellenkrise bis zu Geschwindigkeiten entsprechend M=0,85-0,95.

Gepfeilter Flügel. Grundlegende Aktion.

Der Grund für diesen Effekt lässt sich ganz einfach erklären. Auf einem geraden Flügel Luftstrom mit einer Geschwindigkeit V nähert er sich nahezu rechtwinklig an, und mit einem überstrichenen Winkel (Überstreichungswinkel χ) unter einem bestimmten Gleitwinkel β. Die Geschwindigkeit V kann vektoriell in zwei Flüsse zerlegt werden: Vτ und Vn.

Die Strömung Vτ hat keinen Einfluss auf die Druckverteilung am Flügel, wohl aber die Strömung Vn, die die Trageigenschaften des Flügels genau bestimmt. Und es ist offensichtlich kleiner als die Gesamtströmung V. Daher kommt es bei einem gepfeilten Flügel zum Beginn einer Wellenkrise und einem Anstieg Wellenwiderstand tritt deutlich später auf als bei einem geraden Flügel bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit.

Experimenteller Jäger E-2A (Vorgänger des MIG-21). Typischer geschwungener Flügel.

Eine der Modifikationen des Pfeilflügels war der Flügel mit überkritisches Profil(erwähnte ihn). Es ermöglicht auch, den Beginn der Wellenkrise auf höhere Geschwindigkeiten zu verlagern und ermöglicht darüber hinaus die für Passagierflugzeuge wichtige Effizienzsteigerung.

SuperJet 100. Pfeilflügel mit überkritischem Profil.

Wenn das Flugzeug für den Durchgang vorgesehen ist Schallmauer(vorbeigehen und Wellenkrise auch :-)) und Überschallflug, es unterscheidet sich meist immer in bestimmten Konstruktionsmerkmalen. Insbesondere ist dies normalerweise der Fall dünnes Flügelprofil und Leitwerk mit scharfen Kanten(einschließlich rautenförmig oder dreieckig) und eine bestimmte Flügelform im Grundriss (z. B. dreieckig oder trapezförmig mit Überlauf usw.).

Überschall-MIG-21. Anhänger E-2A. Ein typischer Deltaflügel.

MIG-25. Ein Beispiel für ein typisches Flugzeug, das für den Überschallflug konzipiert ist. Dünne Flügel- und Heckprofile, scharfe Kanten. Trapezförmiger Flügel. Profil

Das Sprichwort weitergeben Schallmauer, das heißt, solche Flugzeuge schaffen den Übergang zur Überschallgeschwindigkeit mit Nachbrennerbetrieb des Motors aufgrund der Erhöhung des Luftwiderstands und natürlich, um die Zone schnell zu passieren Wellenkrise. Und der Moment dieses Übergangs wird meistens in keiner Weise gespürt (ich wiederhole :-)), weder vom Piloten (er spürt möglicherweise nur einen Rückgang des Schalldruckpegels im Cockpit) noch von einem externen Beobachter, wenn , natürlich konnte er es beobachten :-).

Allerdings ist hier noch ein weiteres Missverständnis externer Beobachter zu erwähnen. Sicherlich haben viele Fotos dieser Art gesehen, deren Bildunterschrift besagt, dass dies der Moment ist, in dem das Flugzeug überwindet Schallmauer, sozusagen optisch.

Prandtl-Gloert-Effekt. Dabei geht es nicht darum, die Schallmauer zu durchbrechen.

Erstens Wir wissen bereits, dass es keine Schallmauer als solche gibt und der Übergang zum Überschall selbst nicht von etwas Außergewöhnlichem begleitet wird (einschließlich eines Knalls oder einer Explosion).

Zweitens. Was wir auf dem Foto gesehen haben, ist das sogenannte Prandtl-Gloert-Effekt. Ich habe bereits über ihn geschrieben. Es steht in keinem direkten Zusammenhang mit dem Übergang zum Überschall. Es ist nur so, dass das Flugzeug bei hohen Geschwindigkeiten (übrigens Unterschall :-)) eine bestimmte Luftmasse vor sich herbewegt und hinter sich eine bestimmte Luftmenge erzeugt Verdünnungsregion. Unmittelbar nach dem Flug beginnt sich dieser Bereich mit Luft aus dem nahegelegenen Naturraum zu füllen. eine Volumenzunahme und ein starker Temperaturabfall.

Wenn Luftfeuchtigkeit ausreichend und die Temperatur sinkt dann unter den Taupunkt der Umgebungsluft Feuchtigkeitskondensation aus Wasserdampf in Form von Nebel, den wir sehen. Sobald die Bedingungen wieder auf das ursprüngliche Niveau zurückgekehrt sind, verschwindet dieser Nebel sofort. Dieser ganze Prozess ist recht kurzlebig.

Dieser Prozess bei hohen transsonischen Geschwindigkeiten kann durch lokale erleichtert werden Stoßwellen Manchmal helfe ich dabei, so etwas wie einen sanften Kegel um das Flugzeug herum zu formen.

Hohe Geschwindigkeiten begünstigen dieses Phänomen, bei ausreichender Luftfeuchtigkeit kann (und tritt) es jedoch auch bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten ein. Zum Beispiel über der Oberfläche von Stauseen. Die meisten übrigens schöne Fotos Solche Arbeiten wurden an Bord eines Flugzeugträgers, also in relativ feuchter Luft, hergestellt.

So funktioniert es. Das Filmmaterial ist natürlich cool, das Spektakel spektakulär :-), aber das ist überhaupt nicht das, was es am häufigsten genannt wird. überhaupt nichts damit zu tun (und Überschallbarriere Dasselbe:-)). Und das ist gut, denke ich, sonst wären die Beobachter, die solche Fotos und Videos machen, vielleicht nicht glücklich. Schockwelle, wissen Sie:-)…

Abschließend gibt es ein Video (ich habe es bereits zuvor verwendet), dessen Autoren die Wirkung einer Stoßwelle eines Flugzeugs zeigen, das in geringer Höhe mit Überschallgeschwindigkeit fliegt. Da ist natürlich eine gewisse Übertreibung :-), aber allgemeines Prinzip verständlich. Und wieder beeindruckend :-)…

Das ist alles für heute. Vielen Dank, dass Sie den Artikel bis zum Ende gelesen haben :-). Bis zum nächsten Mal...

Fotos sind anklickbar.