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

Микробы от похмелья Микробы от похмелья

Бактерии, которые способны утилизировать алкогольный токсин в кишечнике

Популярная механика
Каким мог стать автопром СССР. 10 прототипов, о которых мало кто знает Каким мог стать автопром СССР. 10 прототипов, о которых мало кто знает

Они могли стать знаменитыми, но так и не получили путевки в жизнь

РБК
Невымирающий вид Невымирающий вид

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

Популярная механика
Лейшмании сделали запах зараженных собак привлекательным для москитов Лейшмании сделали запах зараженных собак привлекательным для москитов

Лейшмании манипулируют биохимией хозяина

N+1
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Искусственные клетки с минимальным геномом смогли нормально поделиться Искусственные клетки с минимальным геномом смогли нормально поделиться

Биологи дополнили минимальный геном так, чтобы клетки смогли нормально делиться

N+1
Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
«На словах ты Лев Толстой»: почему популярные онлайн-курсы в резюме — тревожный знак при найме «На словах ты Лев Толстой»: почему популярные онлайн-курсы в резюме — тревожный знак при найме

Онлайн-курсы в резюме кандидата — обманчивое представление об его уровне?

Forbes
Новое чувство астрофизики Новое чувство астрофизики

Миссия LISA станет самым большим научным инструментом в истории человечества

Популярная механика
Русский чех: как строил бизнес самый богатый человек Чехии Петр Келлнер и при чем тут российская приватизация Русский чех: как строил бизнес самый богатый человек Чехии Петр Келлнер и при чем тут российская приватизация

Как Петр Келлнер строил свой бизнес и сотрудничал с российскими бизнесменами?

Forbes
В ожидании космического отпуска В ожидании космического отпуска

Самые реальные варианты космического туризма

Популярная механика
Изменилось ли со времен Горбачева массовое представление о свободе в России Изменилось ли со времен Горбачева массовое представление о свободе в России

Какие свободы уже стали народными и укоренились в качестве нормы?

СНОБ
Шоу должно продолжаться Шоу должно продолжаться

Самые интересные премьеры Женевского автосалона

Популярная механика
300 километров по льду 300 километров по льду

Чему нас учит школа зимнего вождения?

Популярная механика
С места наверх С места наверх

Настоящая история человека, который первым на Земле просто взял и полетел

Популярная механика
Простые способы угробить репутацию (а потом ее восстановить) Простые способы угробить репутацию (а потом ее восстановить)

Зачем репутации целый институт и как это касается тебя

Maxim
Киберпанк-2021 Киберпанк-2021

Проект нового направления в музыкальной индустрии родился на стыке технологий

Популярная механика
Встала и пошла Встала и пошла

Юлия Высоцкая – о красоте, спорте и одинаковых лицах из «Инстаграма»

Домашний Очаг
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Как стать умным чуваком, к которому все прислушиваются: 10 действенных способов Как стать умным чуваком, к которому все прислушиваются: 10 действенных способов

Пора прокачать свои когнитивные навыки

Playboy
Космические тоннели Космические тоннели

Существуют ли кротовые норы?

Популярная механика
Покорили Европу и Голливуд: российские актрисы, добившиеся успеха за границей Покорили Европу и Голливуд: российские актрисы, добившиеся успеха за границей

Светлана Ходченкова и не только: русские актрисы, довившиеся успеха за рубежом

Cosmopolitan
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
Новая гипотеза происхождения Омуамуа объясняет все странности межзвездного Новая гипотеза происхождения Омуамуа объясняет все странности межзвездного

Ученые разработали гипотезу происхождения Омуамуа, объясняющую его поведение

Популярная механика
Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Дома никого. Эстетика заброшенных особняков в объективе Томаса Джориона Дома никого. Эстетика заброшенных особняков в объективе Томаса Джориона

Фотограф Томас Джорион превратил свое мальчишеское увлечение в профессию

Seasons of life
Чистое дыхание авиации Чистое дыхание авиации

Первые регулярные рейсы электросамолеты могут совершить в ближайшие годы

Популярная механика
Ни зарплаты, ни отпусков: чем «карьера» жены и матери опаснее обычной работы Ни зарплаты, ни отпусков: чем «карьера» жены и матери опаснее обычной работы

Какой будет жизнь девушки, если она выберет роль жены, отказавшись от карьеры

Cosmopolitan
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
3 научно обоснованных способа перестать нервничать и стать продуктивнее 3 научно обоснованных способа перестать нервничать и стать продуктивнее

Если ваша продуктивность снизилась, не спешите ругать себя за лень

Inc.
Открыть в приложении