Θέλησες ποτέ να γίνεις πιλότος; Να ξέρετε ότι ένας στόχος χωρίς σχέδιο είναι απλώς μια επιθυμία (τα λόγια του μεγάλου κλασικού Antoine de Saint-Exupery). Αξίζει να σημειωθεί ότι δεν ήταν μόνο συγγραφέας, αλλά και επαγγελματίας πιλότος.
Απολύτως όλοι οι άνθρωποι που σχετίζονται με τον ουρανό παρακολουθούν μαθήματα αεροδυναμικής. Αυτή είναι η επιστήμη της κίνησης του αέρα (αερίου), η οποία μελετά επίσης την επίδραση αυτού του μέσου σε εξορθολογισμένα αντικείμενα. Ένα από τα τμήματα της αεροδυναμικής είναι τα χαρακτηριστικά της πτήσης σε υπερηχητικά αεροσκάφη. Και εδώ ο μαθητής θα δει το γράμμα Μ σε όλο του το μεγαλείο. Τι σημαίνει;
Πολύ σύντομη αναφορά
Το λατινικό γράμμα M στα σχολικά βιβλία αεροδυναμικής δεν είναι παρά ο αριθμός Mach. Δηλώνει τον λόγο της ταχύτητας ροής γύρω από ένα αντικείμενο (για παράδειγμα, ένα αεροσκάφος) προς την τοπική ταχύτητα του ήχου. Οφείλει το όνομά του στα αεροπορικά έργα στον Αυστριακό επιστήμονα Ernst Mach. Με επιστημονικές λέξεις μοιάζει με αυτό:
M=v / a
Εδώ, v είναι η ταχύτητα της επερχόμενης ροής, a είναι η τοπική ταχύτητα του ήχου. Αξίζει να σημειωθεί ότι ξένες πηγές χρησιμοποιούν την ταχύτητα του αντικειμένου, σε αντίθεση με την εγχώρια βιβλιογραφία. Ένα άτομο που δεν συναντά αυτό σε επαγγελματικές δραστηριότητες, πιθανότατα, θα έχει δύο ερωτήσεις. Ποια είναι η τοπική ταχύτητα του ήχου; Γιατί χρειαζόμαστε έναν αριθμό Mach;
Έτοιμοι για απογείωση
Τι σημαίνει η λέξη ήχος; Πρώτα απ 'όλα, είναι ένα κύμα. Άλλωστε, η ηχητική πηγή δημιουργεί διαταραχές στο περιβάλλον, οι οποίες μεταδίδονται στα μόρια του αέρα και ούτω καθεξής σε μια αλυσίδα. Επομένως, με την αύξηση του υψομέτρου, όπου η ατμόσφαιρα είναι πιο σπάνια, το ηχητικό κύμα θα διαδίδεται με χαμηλότερη ταχύτητα. Κατά συνέπεια, είναι η τοπική ταχύτητα του ήχου που υπάρχει στον τύπο αριθμών Mach. Όλες οι τιμές για συγκεκριμένα ύψη έχουν ήδη υπολογιστεί (ειδικοί πίνακες) - απλά πρέπει να αντικαταστήσετε. Η ταχύτητα εισερχόμενης ροής μετράται χρησιμοποιώντας δέκτες πίεσης αέρα (APS), οι οποίοι είναι εγκατεστημένοι σε όλα τα αεροσκάφη. Τώρα έχουμε όλα τα δεδομένα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε τον αριθμό Mach. Τίθεται ένα δίκαιο ερώτημα: "Γιατί να μην χρησιμοποιήσετε απλώς την ταχύτητα πτήσης;". Μην ξεχνάτε, πετάτε ψηλά νούμερα M.
Τρία, δύο, ένα - πάμε
Ο αριθμός Μαχ στην αεροπορία (και όχι μόνο) παίζει τεράστιο ρόλο. Σχεδόν όλοι οι πιλότοι πολιτικών, στρατιωτικών και διαστημικών λεωφορείων δεν μπορούν να το κάνουν χωρίς αυτό. Αυτή η παράμετρος είναι τόσο σημαντική!
Όταν ένα αεροσκάφος κινείται στο διάστημα, τα μόρια του αέρα γύρω του αρχίζουν να «ενοχλούνται». Εάν η ταχύτητα του αεροσκάφους είναι χαμηλή (M<1, ~ 400 km/h, υποηχητικό αεροσκάφος), τότε η πυκνότητα περιβάλλοντοςτο περιβάλλον παραμένει σταθερό. Όμως, καθώς η κινητική ενέργεια αυξάνεται, μέρος της δαπανάται για τη συμπίεση του εναέριου χώρου γύρω από το αεροσκάφος. Αυτό το φαινόμενο συμπίεσης εξαρτάται από τη δύναμη με την οποία το αεροσκάφος δρα στα μόρια του αέρα. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα αέρα, τόσο περισσότερο συμπιέζεται ο αέρας.
Σε υπερηχητική ταχύτητα (~1190 km/h), μικρές διαταραχές μεταδίδονται σε άλλα μόρια γύρω από το αεροσκάφος (πιο εύκολο να ληφθεί υπόψη η επιφάνεια των φτερών) και σε μια ωραία στιγμή, όταν κάποια στιγμή η ταχύτητα του επερχόμενου η ροή συγκρίνεται με τον ήχο τοπικής ταχύτητας (M=1, δηλαδή η ροή, το αεροσκάφος μπορεί να πετάξει με χαμηλότερη ταχύτητα), προκύπτει ένα ωστικό κύμα. Επομένως, η διαφορά στο σχεδιασμό των μαχητικών είναι τόσο προφανής: τα φτερά, η ουρά και η άτρακτός τους, σε σύγκριση με τα υποηχητικά αεροσκάφη.
Σε αεροσκάφη που πετούν με M<1, αλλά σε υψηλές ταχύτητες (σύγχρονα επιβατικά σκάφη), αυτή η κατάσταση μπορεί επίσης να συμβεί, μόνο η μετάβαση στην υπερηχητική ταχύτητα θα οδηγήσει σε ισχυρότερο κρουστικό κύμα, σημαντική αύξηση της αντίστασης, μείωση σήκωμα, απώλεια ελέγχου και περαιτέρω πτώση.
Για τέτοια αεροσκάφη, τα έγγραφα πτητικής λειτουργίας (AFM για εσωτερικούς, FCOM για ξένα) υποδεικνύουν τον κρίσιμο αριθμό Mach. Αυτή είναι η χαμηλότερη τιμή του M στην οποία η επερχόμενη ροή σε οποιοδήποτε μέρος του αεροσκάφους θα φτάσει την ταχύτητα του ήχου (Mcr). Αυτό είναι όλο το μυστικό!
Με την ευκαιρία, οι πιο επιτυχημένοι ιπτάμενοι επιβάτες της Σοβιετικής Ένωσης ταξίδεψαν πιο γρήγοραμοντέρνο. Δεν με πιστεύετε;
Το νέο είναι ξεχασμένο από καιρό παλιό
Οι ηλικιωμένοι είναι πιο γρήγοροι από τους νέους! Και δεν είναι αστείο. Ένα παλιό αεροπλάνο ξεχασμένο από όλους ήταν κάποτε η ναυαρχίδα της αεροπορίας της ΕΣΣΔ. Το όνομά του ήταν TU-144. Ήταν (και εξακολουθεί να είναι) το πρώτο εμπορικό υπερηχητικό επιβατικό αεροσκάφος στον κόσμο, με τελική ταχύτητα έως και 2.500 km/h. Αν και η καριέρα του Tu-144 ήταν σύντομη, η μοίρα του ήταν άρρηκτα συνδεδεμένη με τον αριθμό M.
Το δεύτερο παρόμοιο αεροσκάφος ήταν το βρετανογαλλικό Concorde. Αξιοσημείωτο είναι ότι έκαναν την πρώτη πτήση με διαφορά μόλις δύο μηνών. Η καλή γνώση της αεροδυναμικής θα βοηθήσει τους εμπορικούς επιβάτες να ξεχάσουν τις μεγάλες πτήσεις στον Ατλαντικό. Και οι πτήσεις αεροσκαφών και διαστημικών σκαφών θα συνεχίσουν να εμπνέουν την ανθρωπότητα σε νέες ανακαλύψεις.
