История о том, как летал один из самых необычных сверхзвуковых самолетов

Популярная механикаОбщество

Летящая на волне

Нестандартные решения и новый тип полета, штурм трех скоростей звука и ударно-волновая газодинамика – все смешалось в этой истории о том, как летал один из самых необычных сверхзвуковых самолетов.

Текст: Николай Цыгикало

Сверхзвуковой бомбардировщик XB70 «Валькирия», созданный американской аэрокосмической компанией North American Aviation, совершил свой первый полет 21 сентября 1964 года. В США обозначение «X» принято для экспериментальных самолетов, а индекс «B» классифицирует машину как бомбардировщик (bomber).

Одно из необычных конструкторских решений самолета видно на снимках: в сверхзвуковом режиме полета концевая треть крыла опускалась вниз, что позволяло значительно увеличить подъемную силу. Чтобы понять, как это получалось, придется совершить краткую экскурсию в область сверхзвукового обтекания. Итак, как же возникает подъемная сила в полете и что необычного было в подъемной силе «Валькирии» в отличие от других сверхзвуковых самолетов?

Звук – это упругие колебания в виде несильных сжатий и разрежений воздуха, распространяющиеся посредством движения молекул газов. Движения воздуха, образуемые простым бегом молекул, например расширение, растекание, обтекание, не могут происходить быстрее звука. Если тело перемещается медленнее звука, толкаемый телом воздух успевает растекаться во все стороны.

После отказа от военного применения «Валькирии» один из двух прототипов (второй погиб в катастрофе) служил в качестве летающей лаборатории NASA, о чем свидетельствует надпись на киле

Воздух и сверхзвук

Перед телом, летящим быстрее звука, воздух уже не успевает растекаться в стороны со своей – звуковой – скоростью.

Сверхзвуковое тело нагоняет и трамбует разбегающийся воздух, не давая ему расступаться. Поэтому на сверхзвуке сжатие вокруг тела становится значительным, что приводит к многократному уплотнению воздуха. Оно происходит на особой границе в потоке – скачке уплотнения.

Сверхзвуковое сжатие проявляется в двух формах. Первая – это волна: кратковременное уплотнение воздуха с последующим расширением. Сжатие воздуха здесь многократное, гораздо более сильное, чем при обычных звуковых колебаниях. Тесная связка «сжатие-расширение» свободно распространяется в воздухе на большие расстояния в виде сверхзвуковой ударной волны.

Другая форма сжатия – поток. За скачком уплотнения воздух у поверхности сверхзвукового тела остается сжатым. Он струится по поверхности непрерывным плотным потоком: он либо все время поджимается набегающим под углом атаки воздухом, либо просто не успевает расшириться за время обтекания. Сжатый поток течет и в разных ограниченных пространствах – газодинамических каналах и проточных частях, воздухозаборниках и соплах.

Все это сильно меняет картину обтекания по сравнению с дозвуковой. На сверхзвуковом теле возникает скачок уплотнения, который расходится в потоке позади тела, образуя конус Маха. Он есть на всех передних точках и кромках – носовом обтекателе, передних кромках крыла, килях, воздухозаборниках. Дальше от самолета скачок уплотнения создает ударную волну, а у поверхности оставляет за собой поток сжатого воздуха, который и дает подъемную силу в сверхзвуковом полете. У дозвуковых летательных аппаратов подъемная сила возникает при обтекании профиля крыла, а также за счет угла атаки – небольшого угла, с которым плоскость крыла встречает набегающий поток. Профиль крыла для дозвукового полета сверху более выпуклый. Обтекающий эту выпуклость воздух ускоряется, его давление снижается, в итоге возникает местная зона разрежения, которая «подсасывает» крыло кверху. Перепад давлений между нижней и верхней частью крыла направлен вверх и образует подъемную силу.

При сверхзвуковом обтекании картина меняется. Воздух, не успевая разбегаться вокруг крыла, сжимается его клиновидной передней кромкой. Верхняя часть крыла встречает набегающий поток с очень небольшим углом атаки, слегка уплотняет его и обтекается этим сжатым воздухом. В разрежение он переходит лишь на наиболее толстой части крыла, на выпуклости которой поток поворачивает вниз, к задней кромке. В это местное разрежение течет сжатый спереди крыла воздух, «подкачивая» и ослабляя его. Разрежение в сверхзвуковом полете занимает лишь заднюю часть крыла, а потому дает меньшую часть подъемной силы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Огнем и волной Огнем и волной

3D-печать на сегодня – один из столпов мирового технического прогресса

Популярная механика
Лицом к лицу Лицом к лицу

У нашей коже тоже есть иммунитет, рассказываем, как его укрепить

Лиза
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

Популярная механика
Звездные разлучники: Безруков, Жигунов и другие актеры, которые увели чужих жен Звездные разлучники: Безруков, Жигунов и другие актеры, которые увели чужих жен

Под обаяние харизматичных артистов попадают многие поклонницы

Cosmopolitan
Игровое кино Игровое кино

Тимур Бекмамбетов — о технологии съемки воздушного боя внутри компьютерной игры

Популярная механика
Понятка, или Как выглядит идеология гопников у власти Понятка, или Как выглядит идеология гопников у власти

Гопничество — религия российской власти, понятка — идеологическая модель

СНОБ
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
Почему после хорошего секса мы испытываем грусть и разочарование? Почему после хорошего секса мы испытываем грусть и разочарование?

Причины, из-за которых после секса могут возникать неприятные эмоции

Psychologies
Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

Maxim
7 привычек по-настоящему интересных людей 7 привычек по-настоящему интересных людей

Привычки, которые отличают действительно интересных собеседников

Psychologies
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

«Вертолет» не самый подходящий термин для описания этих воздушных монстров

Популярная механика
Гагарин. Космос — последняя мечта человечества Гагарин. Космос — последняя мечта человечества

К годовщине полета Юрия Гагарина: каким он был и о чем мечтал. Часть 1

Esquire
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Самый мужской клуб Самый мужской клуб

Как зародились самые джентльменские заведения?

Playboy
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
«Это событие для российской игровой индустрии»: основатели студии FIFTYTWO о приставках из детства и русской игре в Apple Arcade «Это событие для российской игровой индустрии»: основатели студии FIFTYTWO о приставках из детства и русской игре в Apple Arcade

В детстве они мечтали о приставке Dendy, а сегодня придумывают сложные механики

Esquire
Алгоритмические войны Алгоритмические войны

Как битвы будущего видят по ту сторону океана

Популярная механика
Умерла по дороге на виселицу: как и за что казнят женщин в Иране Умерла по дороге на виселицу: как и за что казнят женщин в Иране

За что иранок приговаривают к смерти?

Cosmopolitan
Поля морей Поля морей

Новые технологии сельского хозяйства: фермы в океане

Популярная механика
После отсидки — сразу в бой! 10 российских бойцов с криминальным прошлым (и настоящим) После отсидки — сразу в бой! 10 российских бойцов с криминальным прошлым (и настоящим)

О спорт, ты криминальный мир!

Maxim
Чистое дыхание авиации Чистое дыхание авиации

Первые регулярные рейсы электросамолеты могут совершить в ближайшие годы

Популярная механика
Долгожданная «Лига справедливости» Зака Снайдера: 4 супергеройских часа периода упадка Долгожданная «Лига справедливости» Зака Снайдера: 4 супергеройских часа периода упадка

Нужен ли супергероике такой хронометраж и можно ли привнести что-то новое в жанр

Esquire
Билет в один конец Билет в один конец

Илон Маск мечтает умереть на Марсе, и он по-своему прав

Популярная механика
Подробная инструкция, как дожить до 130 лет Подробная инструкция, как дожить до 130 лет

Что нужно делать, чтобы задуть 130 свечей на торте самостоятельно

Maxim
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
8 примет нулевых, по которым мы скучаем в 2021-м 8 примет нулевых, по которым мы скучаем в 2021-м

Осторожно! Статья может надолго погрузить в пучину воспоминаний

Maxim
Цифровое бессмертие Цифровое бессмертие

Sensorium Galaxy – VR-платформа, которая способна преобразить нашу жизнь

Популярная механика
Из 90-х с любовью Из 90-х с любовью

Анастасия Пальчикова о том, почему она поменяла имя в своем инстаграме

OK!
Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
Дарья Урсуляк: «Я мама с гиперопекой» Дарья Урсуляк: «Я мама с гиперопекой»

Дарья Урсуляк – о материнстве, съемках и работе

Лиза
Открыть в приложении