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

Метавселенные Метавселенные

Главная технология и тренд этого года – виртуальные вселенные, или метавселенные

Популярная механика
Еще 11 загадочных блюд, которые встретились тебе в книгах и с тех пор не дают покоя Еще 11 загадочных блюд, которые встретились тебе в книгах и с тех пор не дают покоя

Лишился аппетита, гадая, что это за непонятные блюда упоминаются в литературе?

Maxim
Одомашнивание: новый цикл Одомашнивание: новый цикл

До конца нынешнего десятилетия произойдет очередная революция

Популярная механика
Они не те, кем кажутся Они не те, кем кажутся

Виртуальные модели – явление уже не новое

Лиза
Кубик Осипова Кубик Осипова

Самая ожидаемая и самая крутая головоломка десятилетия

Популярная механика
Из Китая с ужасом. Легизм — самая честная и жуткая тоталитарная доктрина в мире Из Китая с ужасом. Легизм — самая честная и жуткая тоталитарная доктрина в мире

Лучше бы древние китайцы ограничились шелком, фарфором и порохом

Maxim
...Бегом под парусом ...Бегом под парусом

Кубок «Америки» – 2021 и гонка бегущих яхт

Популярная механика
Лексика слабаков: как «бесхребетные» слова снижают эффективность Лексика слабаков: как «бесхребетные» слова снижают эффективность

Дэйв Эспри: от того, как вы излагаете мысли, зависит, какой будет ваша жизнь

Forbes
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
МСОП признал африканских слонов двумя разными видами. Оба они быстро вымирают МСОП признал африканских слонов двумя разными видами. Оба они быстро вымирают

Саванный и лесной слоны получили новые статусы в списках МСОП

N+1
Невымирающий вид Невымирающий вид

Lada Niva Travel – уже не пирожок, но все еще Niva

Популярная механика
Руины колодца рассказали о погубившей античный порт многолетней засухе Руины колодца рассказали о погубившей античный порт многолетней засухе

Причиной климатического изменения могло быть сильное извержение вулкана

N+1
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
Актер Джейсон Кларк: я тот парень, который был на Эвересте, играл Кеннеди и правил Россией! Актер Джейсон Кларк: я тот парень, который был на Эвересте, играл Кеннеди и правил Россией!

Австралийский актер Джейсон Кларк — о роли в фильме "Асоциальная сеть"

Esquire
Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
12 апостолов: режиссер Александр Молочников — о трагическом значении тиктока, низком уровне театральной критики и театре, который ему нравится 12 апостолов: режиссер Александр Молочников — о трагическом значении тиктока, низком уровне театральной критики и театре, который ему нравится

Режиссер Александр Молочников о желании сделать балет жанром, интересным каждому

Esquire
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

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 2

Esquire
Настя Ивлеева Настя Ивлеева

Настя Ивлеева: «Цифровая реальность – это в высшей степени сексуально!»

Playboy
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
Как летает «Кинжал» Как летает «Кинжал»

Что такое аэробаллистическая траектория и в чем ее преимущества

Популярная механика
Русская душою Русская душою

Как много у фольклорной героини общего с современной русской красавицей

Grazia
Гора серебряная Гора серебряная

Как добывают благородные металлы

Популярная механика
Как искусственный интеллект изменил продукты Mail.ru Group Как искусственный интеллект изменил продукты Mail.ru Group

Как ИИ пришёл в сервисы Mail.ru Group и чего ждать от ИИ в будущем

Inc.
Ниже солнца, выше воды Ниже солнца, выше воды

Беспилотное судно с почти неограниченным запасом хода

Популярная механика
Битва при Пуатье Битва при Пуатье

Судьбу битвы при Пуатье решили английские лучники

Дилетант
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Как люди в древности определяли точное время и когда в России появился первый часовой механизм? Как люди в древности определяли точное время и когда в России появился первый часовой механизм?

Считается, что первые механические часы на Руси появились в 1404 году

Культура.РФ
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
Домой, в Европу Домой, в Европу

Квартира для супругов, которые много лет работали в европейских странах

SALON-Interior
Открыть в приложении