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

Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Моя красотка! Как выглядят мамы Риз Уизерспун, Шэрон Стоун и других звезд кино Моя красотка! Как выглядят мамы Риз Уизерспун, Шэрон Стоун и других звезд кино

Посмотрим на родственниц Мелани Гриффит, Шэрон Стоун и других знаменитостей

Cosmopolitan
«Глаза» для беспилотников «Глаза» для беспилотников

Автомобили с круглой нашлепкой на крыше сегодня на дорогах уже не редкость

Популярная механика
Как на самом деле создают видеоигры? Как на самом деле создают видеоигры?

Отрывок из русского романа про игры «Игрожур»

GQ
На понятном языке На понятном языке

Как появился Kotlin, и правда ли, что он идеален для программирования

Популярная механика
Нелюдь и нелюди. К истории о приглашении «скопинского маньяка» на телешоу Нелюдь и нелюди. К истории о приглашении «скопинского маньяка» на телешоу

История «скопинского маньяка» на телешоу породила скандал

СНОБ
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Что общего у фильма «Никто» и «Джона Уика» Что общего у фильма «Никто» и «Джона Уика»

Как Илье Найшуллеру удалось снять настоящий голливудский боевик

GQ
5 невероятных проектов для борьбы с потеплением 5 невероятных проектов для борьбы с потеплением

Как люди собираются противостоять глобальному потеплению

Популярная механика
Что такое канцерогены, и почему жареная пища может провоцировать развитие рака Что такое канцерогены, и почему жареная пища может провоцировать развитие рака

Что именно делает жаренную пищу вредной?

Популярная механика
Выживут только блокчейны Выживут только блокчейны

Нужен ли искусству блокчейн? А если нужен, то зачем? Каковы его перспективы?

Популярная механика
Полицейская академия художеств Полицейская академия художеств

«Майор Гром: Чумной доктор» — первая и удачная экранизация российского комикса

Weekend
Роботы – снайперы Роботы – снайперы

История роботов-снайперов и их применения

Популярная механика
Интуитивное питание: сможешь ли ты есть что и сколько хочешь и худеть? Интуитивное питание: сможешь ли ты есть что и сколько хочешь и худеть?

Интуитивное питание, появившись, привлекло к себе внимание и наделало шума

Cosmopolitan
Билет в один конец Билет в один конец

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

Популярная механика
Почему мы потакаем другим и как это прекратить Почему мы потакаем другим и как это прекратить

Иногда чрезмерная забота вредит и нашим близким, и нам самим

Psychologies
Робот – лучший повар Робот – лучший повар

Намучившись с самодеятельной кулинарией, он решил поручить эти заботы технике

Популярная механика
Вот была бы дисциплина... Вот была бы дисциплина...

Как и зачем воспитывать дисциплину у детей?

Домашний Очаг
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Физики МФТИ приблизили создание квантового компьютера в России Физики МФТИ приблизили создание квантового компьютера в России

Создана квантовая интегральная схема на основе пяти сверхпроводниковых кубитов

Популярная механика
Пространство новых материалов Пространство новых материалов

Как один ученый придумал альтернативу таблице Менделеева

Популярная механика
Сейчас я вас достигну Сейчас я вас достигну

Движешься к важной цели, но боишься оказаться не там, где планировала?

Cosmopolitan
Цифровое бессмертие Цифровое бессмертие

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

Популярная механика
В видоискателе — животный мир В видоискателе — животный мир

Как стать фотографом-натуралистом?

Наука и жизнь
К баллистическому будущему К баллистическому будущему

Траектория движения космических аппаратов строится с учетом разных соображений

Популярная механика
Победитель Grammy Imanbek: «Рад, что не поехал на вручение премии» Победитель Grammy Imanbek: «Рад, что не поехал на вручение премии»

Imanbek — о том, как он шел к победе на Grammy и чем планирует заниматься дальше

Cosmopolitan
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
Хотите стать успешнее? Нейробиолог назвал 4 самых важных навыка достижения целей — и как их развить Хотите стать успешнее? Нейробиолог назвал 4 самых важных навыка достижения целей — и как их развить

Как вы можете развить когнитивный контроль, чтобы достигать большего

Inc.
Не рокот космодрома Не рокот космодрома

Как и зачем строят космодромы

Популярная механика
Наследник без престола Наследник без престола

Долгие годы Павел ждал корону, являясь законным наследником трона

Дилетант
Открыть в приложении