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

Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
Русский палиндром: каким получился новый фильм Андрея Хржановского Русский палиндром: каким получился новый фильм Андрея Хржановского

«Нос, или заговор "не таких"» — что говорят сны о прошлом, настоящем и о нас

РБК
Одомашнивание: новый цикл Одомашнивание: новый цикл

До конца нынешнего десятилетия произойдет очередная революция

Популярная механика
Новая искренность: почему заявление Байдена спровоцирует ковровую «бомбардировку Воронежа» Новая искренность: почему заявление Байдена спровоцирует ковровую «бомбардировку Воронежа»

Яростная борьба с мифическим западным влиянием станет главным оружием власти

Forbes
Роботы – снайперы Роботы – снайперы

История роботов-снайперов и их применения

Популярная механика
От романа Яхиной до истории русских травести: 10 главных книг весны От романа Яхиной до истории русских травести: 10 главных книг весны

Писатель и литературный критик Сергей Кумыш выбрал 10 новых книг

РБК
К баллистическому будущему К баллистическому будущему

Траектория движения космических аппаратов строится с учетом разных соображений

Популярная механика
Весеннее настроение: 5 лучших фильмов о первой любви Весеннее настроение: 5 лучших фильмов о первой любви

Фильмы об одном из самых нежных и теплых периодов в жизни каждого человека

Cosmopolitan
Космические тоннели Космические тоннели

Существуют ли кротовые норы?

Популярная механика
Природный прототип Природный прототип

Главным поставщиком идей нередко становится природа

Вокруг света
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Великая Великая

Эксперт по этикету Татьяна Полякова консультирует первых лиц государств

Собака.ru
Криптобудущее Криптобудущее

Жизненный цикл цивилизаций и наступающая эпоха свободы

Популярная механика
Триллер времен распада СССР: что связывает мафиозные банды Нью-Йорка и водку «Кремлевская» Триллер времен распада СССР: что связывает мафиозные банды Нью-Йорка и водку «Кремлевская»

Главы из книги «Новейшая история России в 14 бутылках водки»

Forbes
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
«Сегодня на iPhone снимают даже обложки TIME»: фотограф Константин Чалабов о первых онлайн-съемках «Сегодня на iPhone снимают даже обложки TIME»: фотограф Константин Чалабов о первых онлайн-съемках

Фотограф Константин Чалабов о соединении творческого и технологического

Esquire
Виртуальный секс Виртуальный секс

«Популярная механика» протестировала первую в мире виртуальную любовницу

Популярная механика
Российские химики создали новый тип аккумулятора, который заряжается в 10 раз быстрее литий-ионного Российские химики создали новый тип аккумулятора, который заряжается в 10 раз быстрее литий-ионного

Ученые создали более безопасные и быстро заряжающиеся аккумуляторы

Популярная механика
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Чеклист: 8 верных признаков, что тебе не стоит говорить «Я тебя люблю» Чеклист: 8 верных признаков, что тебе не стоит говорить «Я тебя люблю»

Возможно, стоит повременить или полностью отказаться от этой затеи

Playboy
Будущее стратегической авиации: B-21 против ПАК ДА Будущее стратегической авиации: B-21 против ПАК ДА

В России и США разрабатываются новые модели стратегических бомбардировщиков

Популярная механика
От скопцов до тюкальщиков: хит-парад сект Российской империи От скопцов до тюкальщиков: хит-парад сект Российской империи

Бывали времена, когда просторы Руси населяли очень диковинные православные секты

Maxim
Билет в один конец Билет в один конец

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

Популярная механика
Марта Леман — о важности перемен в управлении и собственном образе Марта Леман — о важности перемен в управлении и собственном образе

Как стать успешным управленцем будущего?

РБК
Киберпанк-2021 Киберпанк-2021

Проект нового направления в музыкальной индустрии родился на стыке технологий

Популярная механика
Розовый цвет — миллениалам, желтый — зумерам: как бренды продают эстетику поколений Розовый цвет — миллениалам, желтый — зумерам: как бренды продают эстетику поколений

Почему маркетинг-стратегия эстетики поколений не сработала

Forbes
Боевой друг Боевой друг

Что принципиально нового можно сделать с АК?

Популярная механика
Ученые смоделировали работу шестерней Антикитерского механизма Ученые смоделировали работу шестерней Антикитерского механизма

Антикитерский механизм — античный прибор для расчета движения небесных тел

N+1
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
5 «вкусных» вариантов разгрузочных дней 5 «вкусных» вариантов разгрузочных дней

Присмотрись к отобранным нами вариантам разгрузочных дней

Cosmopolitan
Открыть в приложении