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

Полярник на Луне Полярник на Луне

Российские ученые готовят новый поход в суровые края близ полюса... лунного

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
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
В каких продуктах содержится белок? В каких продуктах содержится белок?

Если «здоровый образ жизни» и «сбалансированное питание» для тебя не пустой звук

Maxim
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
10 самых плохих фильмов мира 10 самых плохих фильмов мира

Антитоп-10, или в переводе на русский — Дно-10: самые худшие фильмы на свете

Maxim
Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
Ланкаширский хилер Ланкаширский хилер

Ланкаширский хилер — очень забавная и симпатичная собака

Weekend
Девушка на Кубе Девушка на Кубе

Катя Бобкова позирует в горячей, солнечной и морской фотосессии

Maxim
Нарциссизм и высокая самооценка: в чем разница? Нарциссизм и высокая самооценка: в чем разница?

Как не спутать нарциссизм и уверенность в себе

Psychologies
Симулятор войны Симулятор войны

Современные дети не играют в войну, зато в нее играют их родители

Популярная механика
Не кочегарки и не плотницы: как женщины осваивают запрещенные раньше в России профессии Не кочегарки и не плотницы: как женщины осваивают запрещенные раньше в России профессии

Список запрещенных для женщин профессий устарел

Forbes
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
Что ели в Древнем Китае Что ели в Древнем Китае

Рецепты, по которым готовили в Древнем Китае

СНОБ
Виртуальный секс Виртуальный секс

«Популярная механика» протестировала первую в мире виртуальную любовницу

Популярная механика
Новое платье короля Новое платье короля

Отчего наших политиков разглядывать не хочется и как это поправить?

Vogue
Чистое дыхание авиации Чистое дыхание авиации

Первые регулярные рейсы электросамолеты могут совершить в ближайшие годы

Популярная механика
Тюрьма Сугамо: культура забвения Тюрьма Сугамо: культура забвения

История первой в Японии тюрьмы, устроенной по европейскому образцу

Дилетант
Человек, который придумывает будущее Человек, который придумывает будущее

Компания с российскими корнями разрабатывает уникальные технологии для авто

Популярная механика
Хочу, но пока не могу: кто реально переезжает из России Хочу, но пока не могу: кто реально переезжает из России

Сколько россиян реально решаются на переезд в другую страну?

СНОБ
Солнце над столицей Солнце над столицей

73-метровое колесо обозрения, возведенное к 850-летию Москвы, долго не простояло

Популярная механика
50 оттенков серого: эти 16 звезд не стесняются своей седины и не закрашивают ее 50 оттенков серого: эти 16 звезд не стесняются своей седины и не закрашивают ее

Кто из звезд не комплексует по поводу возраста и цвета волос?

Cosmopolitan
Как полюбить будущее и не сойти с ума Как полюбить будущее и не сойти с ума

Артемий Лебедев в российском интернете, как Пелевин – в русской литературе

Популярная механика
Миллионер из Аксу: как бывший железнодорожник из Казахстана Иманбек Зейкенов получил «Грэмми» Миллионер из Аксу: как бывший железнодорожник из Казахстана Иманбек Зейкенов получил «Грэмми»

Как обычный парень сделал композицию, которая заняла первое место в чартах

Forbes
Нейронные герои Нейронные герои

Валерий Шарипов рассказал «Популярной механике» о своих синтетических героях

Популярная механика
Красные пятна, зуд, морщины: 7 признаков рака груди, которые часто игнорируют Красные пятна, зуд, морщины: 7 признаков рака груди, которые часто игнорируют

Первые признаки рака молочной железы

Cosmopolitan
В ожидании космического отпуска В ожидании космического отпуска

Самые реальные варианты космического туризма

Популярная механика
Дрон мечты: как запрет на технологии из Китая помог американскому производителю беспилотников Дрон мечты: как запрет на технологии из Китая помог американскому производителю беспилотников

Как стартап создает такие дроны, о которых можно прочитать в научной фантастике

Forbes
Космические тоннели Космические тоннели

Существуют ли кротовые норы?

Популярная механика
7 вопиющих примеров, когда фраза «Поймёшь, когда вырастешь!» действительно сработала 7 вопиющих примеров, когда фраза «Поймёшь, когда вырастешь!» действительно сработала

Что все презирали в юности, но почему-то возлюбили в зрелости

Maxim
Открыть в приложении