что слышит пилот на сверхзвуковой скорости
Звуковой барьер. О нем и вещах, ему сопутствующих. (Сверхзвук, часть 3).
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Прошел звуковой барьер :-).
Прежде чем пуститься в разговоры по теме, внесем некоторую ясность в вопрос о точности понятий (то, что мне нравится :-)). Сейчас в достаточно широком употреблении находятся два термина: звуковой барьер и сверхзвуковой барьер. Звучат они похоже, но все же неодинаково. Однако, строгости особой разводить смысла нет: по сути это одно и то же. Определением звуковой барьер пользуются чаще всего люди более сведущие и более близкие к авиации. А вторым определением обычно все остальные.
Вот как-то так :-). При этом первое понятие употребляется значительно реже, чем второе. Это, видимо, оттого, что слово сверхзвуковой звучит более экзотично и привлекательно. А в сверхзвуковом полете экзотика безусловно присутствует и, естественно, привлекает многих. Однако далеко не все люди, смакующие слова «сверхзвуковой барьер» понимают на самом деле, что же такое. Не раз уже в этом убеждался, заглядывая на форумы, читая статьи даже смотря телевизор.
Вопрос этот на самом деле с точки зрения физики достаточно сложен. Но мы в сложности, конечно, не полезем. Просто постараемся, как обычно, прояснить ситуацию используя принцип «объяснения аэродинамики на пальцах» :-).
Звуковые волны (камертон).
Это чередование областей сжатия и разрежения, распространяющихся в разные стороны от источника звука. Примерно как круги на воде, которые тоже как раз волнами и являются (только не звуковыми :-)). Именно такие области, воздействуя на барабанную перепонку уха, позволяют нам слышать все звуки этого мира, от человеческого шепота до грохота реактивных двигателей.
Пример звуковых волн.
Точками распространения звуковых волн могут быть различные узлы самолета. Например двигатель (его звук известен любому :-)), или детали корпуса ( например, носовая часть), которые, уплотняя перед собой воздух при движении, создают определенного вида волны давления (сжатия), бегущие вперед.
Все эти звуковые волны распространяются в воздушной среде с уже известной нам скоростью звука. То есть если самолет дозвуковой, да еще и летит на малой скорости, то они от него как бы убегают. В итоге при приближении такого самолета мы слышим сначала его звук, а потом уже пролетает он сам.
Оговорюсь, правда, что это справедливо, если самолет летит не очень высоко. Ведь скорость звука – это не скорость света :-). Величина ее не столь велика и звуковым волнам нужно время, чтобы дойти до слушателя. Поэтому очередность появления звука для слушателя и самолета, если тот летит на большой высоте может измениться.
Дозвуковое движение тела.
Соответственно, промежуток между самолетом (его носовой частью) и фронтом самой первой (головной) волны ( то есть это та область, где происходит постепенное, в известной степени, торможение набегающего потока при встрече с носовой частью самолета (крыла, хвостового оперения) и, как следствие, увеличение давления и температуры ) начинает сокращаться и тем быстрее, чем больше скорость полета.
Звуковое движение тела (М=1).
Несколько упрощенно обо всем этом я бы еще сказал так. Сверхзвуковой поток резко затормозить невозможно, но ему это делать приходится, ведь уже нет возможности постепенного торможения до скорости потока перед самым носом самолета, как на умеренных дозвуковых скоростях. Он как бы натыкается на участок дозвука перед носом самолета (или носком крыла) и сминается в узкий скачок, передавая ему большую энергию движения, которой обладает.
Можно, кстати, сказать и наоборот, что самолет передает часть своей энергии на образование скачков уплотнения, чтобы затормозить сверхзвуковой поток.
Сверхзвуковое движение тела.
Скачок уплотнения и ударная волна, вобщем-то, равноправные определения, но в аэродинамике более употребимо первое.
Виды скачков уплотнения при сверхзвуковом обтекании тел различной формы.
Обычно скачки становятся присоединенными, если сверхзвуковой поток обтекает какие-либо остроконечные поверхности. Для самолета это, например, может быть заостренная носовая часть, ПВД, острый край воздухозаборника. При этом говорят « скачок садится », например, на нос.
А отошедший скачок может получиться при обтекании закругленных поверхностей, например, передней закругленной кромки толстого аэродинамического профиля крыла.
Различные узлы корпуса летательного аппарата создают в полете довольно сложную систему скачков уплотнения. Однако, наиболее интенсивные из них – два. Один головной на носовой части и второй – хвостовой на элементах хвостового оперения. На некотором расстоянии от летательного аппарата промежуточные скачки либо догоняют головной и сливаются с ним, либо их догоняет хвостовой.
Скачки уплотнения на модели самолета при продувке в аэродинамической трубе (М=2).
В итоге остаются два скачка, которые, вобщем-то, воспринимаются земным наблюдателем как один из-за небольших размеров самолета по сравнению с высотой полета и, соответственно,т небольшим промежутком времени между ними.
Интенсивность ( другими словами э нергетика ) ударной волны (скачка уплотнения) зависит от различных параметров (скорости движения летательного аппарата, его конструктивных особенностей, условий среды и др.) и определяется перепадом давления на ее фронте.
По мере удаления от вершины конуса Маха, то есть от самолета, как источника возмущений ударная волна ослабевает, постепенно переходит в обычную звуковую волну и в конечном итоге совсем исчезает.
А от того, какой степени интенсивностью будет обладать скачок уплотнения (или ударная волна), достигший земли зависит эффект, который он может там произвести. Ведь не секрет, что всем известный «Конкорд» летал на сверхзвуке только над Атлантикой, а военные сверхзвуковые самолеты выходят на сверхзвук на больших высотах или в районах, где отсутствуют населенные пункты (по крайней мере вроде как должны это делать :-)).
Эти ограничения очень даже оправданы. Для меня, например, само определение ударная волна ассоциируется со взрывом. И дела, которые достаточно интенсивный скачок уплотнения может наделать, вполне могут ему соответствовать. По крайней мере стекла из окон могут повылетать запросто. Свидетельств этому существует достаточно (особенно в истории советской авиации, когда она была достаточно многочисленной и полеты были интенсивными). Но ведь можно наделать дел и похуже. Стоит только полететь пониже :-)…
Однако в большинстве своем то, что остается от скачков уплотнения при достижении ими земли уже неопасно. Просто сторонний наблюдатель на земле может при этом услышать звук, схожий с грохотом или взрывом. Именно с этим фактом связаны одно расхожее и довольно стойкое заблуждение.
Люди, не слишком искушенные в авиационной науке, услышав такой звук, говорят, что это самолет преодолел звуковой барьер (сверхзвуковой барьер). На самом деле это не так. Это утверждение не имеет ничего общего с действительностью по крайней мере по двум причинам.
Ударная волна (скачок уплотнения).
Во-первых, если человек, находящийся на земле, слышит высоко в небе гулкий грохот, то это означает, всего лишь, (повторяюсь :-)) что его ушей достиг фронт ударной волны (или скачок уплотнения) от летящего где-то самолета. Этот самолет уже летит на сверхзвуковой скорости, а не только что перешел на нее.
И если этот же человек смог бы вдруг оказаться в нескольких километрах впереди по следованию самолета, то он опять бы услышал тот же звук от того же самолета, потому что попал бы под действие той же ударной волны, движущейся вместе с самолетом.
Она перемещается со сверхзвуковой скоростью, и по сему приближается бесшумно. А уже после того, как она окажет свое не всегда приятное воздействие на барабанные перепонки (хорошо, когда только на них :-)) и благополучно пройдет дальше, становится слышен гул работающих двигателей.
Примерная схема полета самолета при различных значениях числа М на примере истребителя Saab 35 «Draken». Язык, к сожалению, немецкий, но схема вобщем понятна.
Но и это еще не все :-). Скажу больше. Звуковой барьер в виде именно какого-то ощутимого, тяжелого, труднопересекаемого препятствия, в который самолет упирается и который нужно «прокалывать» (слышал я и такие суждения :-)) не существует.
Строго говоря, вообще никакого барьера нет. Когда-то на заре освоения больших скоростей в авиации это понятие сформировалось скорее как психологическое убеждение о трудности перехода на сверхзвуковую скорость и полете на ней. Появились даже высказывания о том, что это вообще невозможно, тем более, что предпосылки к такого рода убеждениям и высказываниям были вполне конкретные.
Однако, обо всем по порядку…
В аэродинамике существует другой термин, который достаточно точно описывает процесс взаимодействия с воздушным потоком тела, движущегося в этом потоке и стремящегося перейти на сверхзвук. Это волновой кризис. Именно он как раз и делает некоторые нехорошие вещи, которые традиционно ассоциируют с понятием звуковой барьер.
Из основ знаний о том, как образуется подъемная сила нам хорошо известно, что скорость потока в прилежащем слое верхней криволинейной поверхности профиля разная. Там где профиль более выпуклый она больше общей скорости потока, далее, когда профиль уплощается она снижается.
Когда крыло движется в потоке на скоростях, близких к скорости звука, может наступить момент, когда в такой вот, к примеру, выпуклой области скорость слоя воздуха, которая уже итак больше общей скорости потока, становится звуковой и даже сверхзвуковой.
Местный скачок уплотнения, возникающий на трансзвуке при волновом кризисе.
Дальше по профилю эта скорость снижается и в какой-то момент опять становится дозвуковой. Но, как мы уже говорили выше, быстро затормозиться сверзвуковое течение не может, поэтому неизбежно возникновение скачка уплотнения.
Такие скачки появляются на разных участках обтекаемых поверхностей, и первоначально они достаточно слабы, но количество их может быть велико, и с ростом общей скорости потока увеличиваются зоны сверхзвука, скачки «крепнут» и сдвигаются к задней кромке профиля. Позже такие же скачки уплотнения появляются на нижней поверхности профиля.
Далее с ростом скорости размер сверхзвуковых зон все увеличиваются и в конечном итоге весь профиль полностью попадает в зону сверхзвукового обтекания. Самолет переходит на сверхзвук.
Полное сверхзвуковое обтекание профиля крыла.
Для образования многочисленных скачков уплотнения (или ударных волн) при торможении сверхзвукового потока, как я уже говорил выше, тратится энергия, и берется она из кинетической энергии движения летательного аппарата. То есть самолет элементарно тормозится (и очень ощутимо!). Это и есть волновое сопротивление.
Отекание профиля при различных числах М. Скачки уплотнения, местные зоны сверхзвука, турбулентные зоны.
Второе. Из-за появления местных сверхзвуковых зон на профиле крыла и дальнейшем их сдвиге к хвостовой части профиля с увеличением скорости потока и, тем самым, изменения картины распределения давления на профиле, точка приложения аэродинамических сил (центр давления) тоже смещается к задней кромке. В результате появляется пикирующий момент относительно центра масс самолета, заставляющий его опустить нос.
Во что все это выливается… Из-за довольно резкого роста аэродинамического сопротивления самолету требуется ощутимый запас мощности двигателя для преодоления зоны трансзвука и выхода на, так сказать, настоящий сверхзвук.
Вобщем, полный набор удовольствий, который носит название волновой кризис. Но, правда, все они имеют место (имели,конкретное :-)) при использовании типичных дозвуковых самолетов (с толстым профилем прямого крыла) с целью достижения сверхзвуковых скоростей.
Первоначально, когда еще не было достаточно знаний, и не были всесторонне исследованы процессы выхода на сверхзвук, этот самый набор считался чуть ли не фатально непреодолимым и получил название звуковой барьер (или сверхзвуковой барьер, если хотите :-)).
При попытках преодоления скорости звука на обычных поршневых самолетах было немало трагических случаев. Сильная вибрация порой приводила к разрушениям конструкции. Самолетам не хватало мощности для требуемого разгона. В горизонтальном полете он был невозможен из-за эффекта запирания воздушного винта, имеющего ту же природу, что и волновой кризис.
Экспериментальный истребитель БИ-1.
В наше время волновой кризис уже достаточно хорошо изучен и преодоление звукового барьера (если это требуется :-)) особого труда не составляет. На самолетах, которые предназначены для полетов с достаточно большими скоростями применены определенные конструктивные решения и ограничения, облегчающие их летную эксплуатацию.
Стреловидное крыло. Принципиальное действие.
Поток Vτ не влияет на распределение давления на крыле, зато это делает поток Vn, как раз и определяющий несущие свойства крыла. А он заведомо меньше по величине общего потока V. Поэтому на стреловидном крыле наступление волнового кризиса и рост волнового сопротивления происходит ощутимо позже, чем на прямом крыле при той же скорости набегающего потока.
Экспериментальный истребитель Е-2А (предшественник МИГ-21). Типичное стреловидное крыло.
Одной из модификаций стреловидного крыла стало крыло со сверхкритическим профилем (упоминал о нем здесь). Оно тоже позволяет сдвинуть начало волнового кризиса на большие скорости, кроме того позволяет повысить экономичность, что немаловажно для пассажирских лайнеров.
SuperJet 100. Стреловидное крыло со сверхкритическим профилем.
Если же самолет предназначен для перехода звукового барьера (проходя и волновой кризис тоже :-)) и полета на сверхзвуке, то он обычно всегда отличается определенными конструктивными особенностями. В частности, обычно имеет тонкий профиль крыла и оперения с острыми кромками (в том числе ромбовидный или треугольный) и определенную форму крыла в плане (например, треугольную или трапециевидную с наплывом и т.д.).
Сверхзвуковой МИГ-21. Послелователь Е-2А. Типичное треугольное в плане крыло.
МИГ-25. Пример типичного самолета, созданного для полета на сверхзвуке. Тонкие профили крыла и оперения, острые кромки. Трапециевидное крыло. профиль
Прохождение пресловутого звукового барьера, то есть переход на сверхзвуковую скорость такие самолеты осуществляют на форсажном режиме работы двигателя в связи с ростом аэродинамического сопротивления, ну и, конечно, для того, чтобы быстрее проскочить зону волнового кризиса. И сам момент этого перехода чаще всего никак не ощущается (повторяюсь :-)) ни летчиком (у него разве что может снизиться уровень звукового давления в кабине), ни сторонним наблюдателем, если бы, конечно, он мог за этим наблюдать :-).
Однако, здесь стоит сказать еще об одном заблуждении, со сторонними наблюдателями связанным. Наверняка многие видели такого рода фотографии, подписи под которыми гласят, что это есть момент преодоления самолетом звукового барьера, так сказать, визуально.
Эффект Прандтля-Глоэрта. Не связан с прохождением звукового барьера.
Во-первых, мы уже знаем, что звукового барьера, как такового-то и нет, и сам переход на сверхзвук ничем таким сверхординарным (в том числе и хлопком или взрывом ) не сопровождается.
Если влажность воздуха достаточна и температура падает ниже точки росы окружающего воздуха, то происходит конденсация влаги из водяных паров в виде тумана, который мы и видим. Как только условия восстанавливаются до исходных, этот туман сразу исчезает. Весь этот процесс достаточно скоротечен.
Такому процессу на больших околозвуковых скоростях могут способствовать местные скачки уплотнения, иногда помогая формировать вокруг самолета нечто похожее на пологий конус.
В заключении один ролик (ранее я его уже использовал), авторы которого показывают действие ударной волны от самолета, летящего на малой высоте со сверхзвуковой скоростью. Определенное преувеличение там, конечно, присутствует :-), но общий принцип понятен. И опять же эффектно :-)…
А на сегодня все. Спасибо, что дочитали статью до конца :-). До новых встреч…
Почему преодоление самолетом звукового барьера сопровождается взрывоподобным хлопком? И что такое «звуковой барьер»?
С «хлопком» происходит недоразумение, вызванное неверным пониманием термина «звуковой барьер». Этот «хлопок» правильно называть «звуковым ударом». Самолет, движущийся со сверхзвуковой скоростью, создает в окружающем воздухе ударные волны, скачки воздушного давления. Упрощенно эти волны можно представить себе в виде сопровождающего полет самолета конуса, с вершиной, как бы привязанной к носовой части фюзеляжа, а образующими, направленными против движения самолета и распространяющимися довольно далеко, например до поверхности земли.
Другими словами, если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии.
А «звуковым барьером» в аэродинамике называют резкий скачок воздушного сопротивления, возникающий при достижении самолетом некоторой пограничной скорости, близкой к скорости звука. При достижении этой скорости характер обтекания самолета воздушным потоком меняется кардинальным образом, что в свое время сильно затрудняло достижение сверхзвуковых скоростей. Обычный, дозвуковой, самолет не способен устойчиво лететь быстрее звука, как бы его ни разгоняли, — он просто потеряет управление и развалится.
Для преодоления звукового барьера ученым пришлось разработать крыло со специальным аэродинамическим профилем и придумать другие ухищрения. Интересно, что пилот современного сверхзвукового самолета хорошо чувствует «преодоление» своим летательным аппаратом звукового барьера: при переходе на сверхзвуковое обтекание ощущается «аэродинамический удар» и характерные «скачки» в управляемости. Вот только с «хлопками» на земле эти процессы напрямую не связаны.
Облако возникает не в момент преодоления барьера, а в момент вхождения самолета в зону повышенной относительной влажности. Подобные эффекты видны и на дозвуковых скоростях.
Никакой фокусировки звука на земле (прихода звуковых волн от разных точек траектории) при сверхзвуковом полете не происходит. Это очевидно хотя бы из тех соображений, что хлопок слышится последовательно во всех точках поверхности под летящим самолетом. А по вашему объяснению получалось бы, что некоторым точкам на земле звука «не хватило бы», (точнее соответствующих участков траектории, которые служат источником звука).
Я сомневаюсь, что самолеты, которые летали низко над вами, двигались со сверхзвуковой скоростью. Запаздывание звука при полете на небольшой высоте будет наблюдаться и при дозвуковой скорости. Причин ту две. Во-первых, диаграмма направленности звука реактивного самолета. Вперед по курсу излучается очень небольшое количество звука. Основная мощность уходит назад от реактивной струи. Поэтому, когда самолет проходит над вами, звук очень резко усиливается. Настолько резко, что слабый шум, издаваемый приближающимся самолетом, просто меркнет по сравнению с шумом удаляющегося.
Как-то раз мне довелось стоять в конце взлетно-посадочной полосы, по которой на меня разгонялся ИЛ-86. Так вот пока он приближался, я практически не слышал звука двигателей, работающих на форсаже. Но как только он прошел на головой, звук достиг такой силы, что я непроизвольно упал на полосу, зажав уши руками. Как вы понимаете, никаким сверхзвуком тут и не пахнет.
Ну, а раскатистость сверхзвукового хлопка связана с дисперсией звуковых волн. Ударная волна только вблизи самолета имеет совершенно четкую границу. Чем дальше, тем больше ее энергия размывается. В некоторый момент она фактически перестает быть ударной волной и становится просто громким звуком.
Уважаемый И! Во-первых, никакого абсурда в том, что звук может двигаться не от самолета, а вслед за ним. Знак «минус» в этом случае означает лишь то, что звук в тыловой стороне изменил направление движения. До этого момента он имел направление противоположное направлению движения самолета. Затем стал двигаться в НАПРАВЛЕНИИ движения самолета. Конечно, это сточки зрения стороннегт наблюдателя.
Во-вторых, физическая природа явления проста, и заключается в том, что поскольку ЗВУК ПОРОЖДАЕТСЯ ВИБРИРУЮЩЕЙ ОБОЛОЧКОЙ САМОЛЕТА, то при его разгоне каждая следующая волна звука просто обязана лететь быстрее на величину приращения скорости самолета. Но продолжаться это может только до того момента, когда скорость самолета достигнет, а затем превысит скорость, с которой звук может распространяться в воздухе, т.е. достигнет максимальной скорости, с которой молекулы и атомы воздуха могут колебаться, передавая звук.Эта скорость равна так называемой тепловой скорости молекул, т.е. порядка 465 м/с. А она, как видите, больше той, которую определили для непожвижного источника звука: 330 м/с.
Спасибо за внимание.
Уважаемый Андрей! Еще раз обращаю Ваше внимание на механизм образования звука. Согласитесь, что звук порождается колебанием оболочки звучащего тела, в данном случае самолета. Скорость распространения звука определяется максимальной линейной скоростью колеблющейся оболочки, которую получают окружающие звучащий корпус молекулы и атомы воздуха. Согласитесь также, что при разгоне корпус самолета кроме этой, назовем ее начальной скоростью, приобретает добавочную, определяемую ускорением самолета. Именно поэтому каждая следующая звуковая волна отлетает от самолета со скоростью, большей на величину приращения скорости самолета.
Что касается величины тепловой скорости молекул, см. справочник Детлаф, Яворский по физике. Не помню страницу, но это в разделе аэродинамики.
Как мне кажется, автор объяснил именно первый феномен. Движение на дозвуковой скорости: звук намного опережает самолет и возрастает по мере приближения пропорционально расстоянию, в момент прохождения над слушателем звук имеет максимальную амплитуду.
Движение на сверзвуке: перед самолетом звука нет, в момент проходжения конуса звука над слушателем, последнему кажется что звук от 0 мгновенно возрос до громкости работающей турбины. Отсюда эфект удара.
Что касается момента преодоления скорости звука, то у меня объяснений удару нет. Не то образование.
Это лишь мое мнение.
Здесь необходимо пояснить понятие ПРИСОЕДИНЁННАЯ масса воздуха.
С этой целью полезно окрыть второй том «Механики сплошной среды» академика АН СССР Леонида Ивановича Седова. Применительно к шару,на странице 187 этого тома читаем:
«Шар в жидкости будет двигаться под действием некоторых сил так же, как он двигался бы в пустоте, если бы его масса М изменилась на м. Величина м называется ПРИСОЕДИНЁННОЙ массой шара.»
На субатомном уровне понятие ПРИСОЕДИНЁННАЯ масса имеет более глубокое происхождение.
Открываем книгу «Современная физика» профессора физики Корнельского университета (США) Р.Спроула на стр.28 и читаем :
Упрощённое описание этого сложного термодинамического процесса предполагает и его более фундаментальное описание, вскрывающее многомерную(спектральную) структуру мирового пространства.
См.http://yvsevolod-26.narod.ru/index.html
Всеволод Сергеевич Ярош
Могу подытожить весь форум как человек профессионально связанный с авиацией. Сам учил в бурсе аэродинамику, и конусы Маха видел на экспериментальных установках своими глазами.
Вся аэродинамика условно делится на три диапазона скоростей:
-низкие дозвуковые скорости.Газ при обтекании тел ведет себя как несжимаемая жидкость.Обтекание ламинарное при низких числах Рейнольдса (число Рейнольдса (Re)- отношение сил инерции к силам вязкости) и турбулентное при Re,превышающем некоторую критическую величину.
-высокие дозвуковые скорости.Картина обтекания принципиально меняется.Газ нельзя рассматривать,как несжимаемую жидкость.Несмотря на движение тела сквозь газ с дозвуковой скоростью, возникают области со свехзвуковыми скоростями. Эпюра давлений существенно меняется,что приводит к появлению неприятных явлений: затягивание в пикирование,снижение эффективности или даже реверс органов управления,иногда возникновение «голландского шага» (раскачивание по рысканию и крену) и др.
Всё-таки, уважаемые, какая теория «хлопков» правильна?
«Другими словами, если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии.»
Насколько я понимаю, здесь говориться о практически мгновенном повышении громкости звука _работающего двигателя_ пролетающего самолета, а не о разных звуковых эффектах, появляющихся при преодолении «звукового барьера», а также при движении с сверхзвуковой скоростью. К слову, об этих эффектах в статье фактически ничего не сказано.
Прочитал всё, что написано в постах по этой теме. От разнообразия теорий крыша едет. Если всем можно, то почему мне нельзя! Поэтому разрожусь и я своей теорией.
Каждый свою идею считает верной. Я в этом не исключение. Правда, я, по-видимому, считаю так пока один. Но если Вы, уважаемый читатель, доберётесь до конца этого моего довольно длинного сообщения, то, может быть (даже, скорее всего), нас будет уже двое!
Обещаю не злоупотреблять Вашим терпением и не грузить Вас всякими «самолётами, которые своим носом раздвигают молекулы воздуха» или «проколотыми конусами Маха». Не буду пугать и числами Рейнольдса, и аэродинамическими трубами. А просто приглашу Вас выйти со мной в чистое поле и там послушать, как летают самолёты.
А теперь, уважаемый читатель, выйдем в поле и послушаем, как летают самолёты. А своими наблюдениями поделимся с другими посетителями сайта, а заодно и с г.Венедюхиным. Итак, в поле!
А теперь «послушаем» два самолёта: один, летящий с существенно дозвуковой скоростью, и другой, например, со скоростью в два раза превышающий скорость звука.
Я думаю, теперь Вам понятно, почему возникает «звуковой удар».
Но это, так сказать, только первое приближение. Потому что мы, по правде говоря, рассмотрели самолёт, пронёсшийся в нескольких сантиметрах у нас над головами, и скорость которого относительно нас с Вами на всём продолжении полёта от Дальнего Муракина до точки наблюдения была постоянна.
Если Вы терпеливо дочитали до этого места, то я очень рад. Надеюсь, нас уже двое, тех кто знает, почему полёт сверхзвукового самолёта сопровождается рёвом и грохотом.
И, самое интересное, чтобы это узнать нам не потребовалось никаких аэродинамических труб, продырявленных конусов Маха и корабликов на воде.
А понадобился только закон сохранения энергии, о котором каждому посетителю этого сайта предлагаю просто всегда помнить.
А теперь можем и перейти к тактике сверхзвукового полёта и необходимым характеристикам самолёта для эффективного подавления пехоты противника.
Вы очень много нафантазировали, но истины не достигли. Во-первых, совершенно не учли эффект Доплера. Во-вторых, скачок уплотнения имеет структуру, очень похожую на структуру ударной волны при взрыве.
А всего-то нужно взять сверхзвуковую аэродинамическую трубу, и вместо выковыривания из носа новых идей, просто убедиться, что теоретические выкладки Жуковского и Чаплыгина до сих пор (уже больше ста лет) весьма точно выполняются. А они исходили из молекулярно-кинетической теории газов.
Поскольку для рассуждения я использовал рисунок, а он не прикрепляется к сообщению, то решил просто отправить на мыло в надежде, что его вставят в блок обсуждений.
Начальные условия. Самолёт летит со сверхзвуковой скоростью из точки А в точку В. Фронт распространения фронта звуковой волны ОВС. Посмотрим, что происходит, когда фронт звуковой волны придёт в точку О, где находится человек. Звук одновременно приходит в точку О из места, когда самолёт был в точке А и из точки В. Почему? Находясь в точке А самолёт успевает пролететь в точку В за то время, пока звук идёт из точки А в точку О. Учитывая, что 2 звуковые волны интерферируют, звуковое давление фронта будет значительно. В этом и состоит звуковой эффект в виде хлопка.
