Mach 8200 km kohta. Hüpersooniline võidurelvastumine. Mach on mitu kilomeetrit sekundis
USA õhuvägi katsetas X-51A Waveriderit, mis suutis heli kiirusest 5 korda kiiremini suureneda ja suutis lennata üle 3 minuti, püstitades varem Venemaa arendajate käes olnud maailmarekordi. Test läks üldiselt hästi, hüpersoonilised relvad on võistlusvalmis.
27. mail 2010 kukkus Vaikse ookeani kohal pommitajast B-52 alla X-51A Waverider (lahtiselt tõlgitud kui lainelend ja surfarina tahtmatu). Tuntud ATCAMSi raketilt laenatud võimendusastme X-51A abil tõsteti Waverider 19,8 tuhande meetri kõrgusele, kus lülitati sisse hüpersooniline rakettmootor (GPRVD ehk scrumjet). Pärast seda tõusis rakett 21,3 tuhande meetri kõrgusele ja saavutas kiiruse Mach 5 (5 M - viis helikiirust). Kokku töötas rakettmootor umbes 200 sekundit, pärast mida saatis X-51A signaali enese hävitamiseks seoses telemeetriakatkestuste puhkemisega. Plaani kohaselt pidi rakett arendama kiirust 6 M (projekti järgi oli X-51 kiirus 7 M, see tähendab üle 8000 km / h) ning mootor pidi töötama 300 sekundit.
Testid ei olnud täiuslikud, kuid see ei takistanud neil saada silmapaistvaks saavutuseks. Mootori töö kestus oli kolm korda suurem kui varasemal rekordil (77 s), mida pidas Nõukogude (hilisem Venemaa) lennulabor "Kholod". 5M kiirus saavutati kõigepealt tavalise süsivesinikkütusega, mitte mõne "eksklusiivse", näiteks vesiniku abil. Waverider kasutas kuulsa SR-71 ülikiirel luurelennukil kasutatud madala auruga petrooleumi JP-7.
Mis on Scrumjet ja mis on praeguste saavutuste olemus? Põhimõtteliselt on ramjet-mootorid (ramjet) palju lihtsamad kui kõigile tuttavad turboreaktiivmootorid (turboreaktiivmootorid). Rammumootor on lihtsalt õhu sisselaskeava (ainus liikuv osa), põlemiskamber ja otsik. See on soodsalt võrreldav reaktiivturbiinidega, kus 1913. aastal leiutatud põhiskeemile on lisatud ventilaator, kompressor ja turbiin ise, kombineeritud jõupingutuste abil suunates õhku põlemiskambrisse. Rakettmootorites täidab seda funktsiooni eelseisv õhuvool ise, mis välistab kohe vajaduse keerukate disainilahenduste järele, mis töötaksid kuumade gaaside ja muude turboreaktiivsete elu kallite rõõmude voolu korral. Selle tulemusel on ramjet-mootorid kergemad, odavamad ja vähem tundlikud kõrgete temperatuuride suhtes.
Lihtsus tuleb aga hinnaga. Otsevoolu mootorid on alatoonilisel kiirusel ebatõhusad (kuni 500–600 km / h ei tööta üldse) - neil lihtsalt pole piisavalt hapnikku ja seetõttu vajavad nad täiendavaid mootoreid, mis kiirendavad seadet efektiivse kiiruseni. Kuna mootorisse siseneva õhu maht ja rõhk on piiratud ainult õhu sisselaskeava läbimõõduga, on mootori tõukejõudu tõhusalt juhtida äärmiselt keeruline. Ramjeti mootorid on tavaliselt "teritatud" kitsa töökiiruse jaoks ja väljaspool seda hakkavad nad käituma ebapiisavalt. Nendest loomulikest puudustest alahelikiirusel ja mõõduka ülehelikiiruse korral edestavad turboreaktiivmootorid radikaalselt otsese vooluga konkurente.
Olukord muutub, kui õhusõiduki paindlikkus langeb 3 tiiru peale skaalale. Suure lennukiiruse korral surutakse õhk mootori sisselaskeava juures nii palju kokku, et kaob vajadus kompressori ja muude seadmete järele - täpsemalt muutuvad need takistuseks. Kuid selliste kiiruste korral tunnevad ülehelikiirusega rakettmootorid SPRVD ("ramjet") suurepäraseid tulemusi. Kiiruse suurenedes muutuvad tasuta "kompressori" (ülehelikiiruse õhuvoolu) eelised mootorite projekteerijate õudusunenäoks.
Indo-Pakistani sõjad, kuue päeva ja oktoobri Araabia-Iisraeli sõjad ning muidugi Vietnami sõda viisid teatava kainestamiseni. Selgus, et manööverdatav õhutõrje polnud kuhugi jõudnud, kuid kiirustegur oli kaotanud oma tähtsuse. Fakt on see, et ülehelikiirusel on võimatu võidelda - ei piloodid ega isegi seadmed ei suuda ülekoormusi taluda. Ja alahelikiirus oli nüüd kõigil sama. Õhutõrje optimaalne kiirus oli Mach 0,85 (Mach 1 on heli kiirus).
Turboreaktiiv- ja SPVRD-põlemisel petrooleum põleb suhteliselt madala voolukiirusega - 0,2 M. See võimaldab saavutada õhu ja sissepritsetud petrooleumi hea segunemise ja vastavalt kõrge kasuteguri. Kuid mida suurem on sissetuleva voolu kiirus, seda keerulisem on seda pidurdada ja seda suuremad on selle treeninguga seotud kaod. Alates 6 M-st aeglustub vool 25-30 korda. Alles jääb vaid ülehelikiiruses oleva kütuse põletamine. Siit saavad alguse tõelised raskused. Kui õhk siseneb põlemiskambrisse kiirusega 2,5-3 tuhat km / h, muutub põlemise säilitamise protsess ühe arendaja sõnul "prooviks hoida taifuuni keskel põlenud tiku". Mitte nii kaua aega tagasi usuti, et petrooleumi puhul on see võimatu.
Hüpertooniliste sõidukite arendajate probleemid ei piirdu mingil juhul toimiva GPRVD loomisega. Samuti peavad nad ületama nn termilise barjääri. Lennuk kuumeneb õhu hõõrdumisest ja kuumutamise intensiivsus on otseselt võrdeline voolukiiruse ruuduga: kui kiirus kahekordistub, suureneb soojendus neljakordseks. Lennuki kuumutamine ülehelikiirusel (eriti madalatel kõrgustel) on mõnikord nii suur, et see põhjustab konstruktsiooni ja varustuse hävimise.
Kiirusel 3 M lennates, isegi stratosfääris, on õhu sissevõtu ja tiiva eesmiste servade temperatuur üle 300 kraadi, ülejäänud naha - üle 200. Seade soojeneb 4–6 korda rohkem kiirusega 2–2,5 korda kõrgem. Samal ajal, isegi umbes 100 kraadi temperatuuril, orgaaniline klaas pehmendab, temperatuuril 150 on duralumiiniumi tugevus vähenenud, temperatuuril 550 kaotavad titaani sulamid vajalikud mehaanilised omadused ja temperatuuril üle 650 kraadi sulavad alumiinium ja magneesium terasest.
Kõrgetasemelist kuumutamist saab lahendada kas passiivse termilise kaitsega või aktiivse soojuse eemaldamisega, kasutades jahutina pardal olevaid kütusevarusid. Probleem on selles, et petrooleumi väga korraliku "jahutamise" võimega - selle kütuse soojusmaht on vaid pool veest - ei talu kõrgeid temperatuure ja "seeditav" soojushulk on lihtsalt kole.
Kõige arusaadavam viis mõlema probleemi (ülehelikiirusel põletamine ja jahutamine) lahendamiseks on petrooleumist loobumine vesiniku kasuks. Viimane põleb suhteliselt kergelt - muidugi võrreldes petrooleumiga - isegi ülehelikiiruses. Samal ajal on vedel vesinik arusaadavatel põhjustel ka suurepärane jahuti, mis võimaldab massiivset termilist kaitset mitte kasutada ja samal ajal tagada pardal vastuvõetava temperatuuri. Lisaks on vesinikul petrooleumi kütteväärtus kolm korda suurem. See võimaldab tõsta saavutatavate kiiruste piiri kuni 17 M-ni (maksimaalne süsivesinikkütuse puhul - 8 M) ja samal ajal muuta mootor kompaktsemaks.
Pole üllatav, et suurem osa eelmistest rekordilistest ülehelikiirusega lennukitest lendas täpselt vesiniku peal. Vesinikkütust kasutas meie lendav labor "Kholod", mis seni hõivab scramjet-mootori kestuse (77 s) ajal teise koha. Tema jaoks võlgneb NASA reaktiivlennukite jaoks rekordilise kiiruse: 2004. aastal saavutas NASA X-43A mehitamata ülehelikiirusega lennukid kiirusega 11 265 km / h (ehk 9,8 M) 33,5 km kõrgusel.
Vesiniku kasutamine põhjustab aga muid probleeme. Üks liiter vedelat vesinikku kaalub vaid 0,07 kg. Isegi kui võtta arvesse vesiniku kolm korda suuremat "energiaintensiivsust", tähendab see kütusepaakide mahu neljakordset suurenemist koos konstantse koguse salvestatud energiaga. Selle tulemuseks on seadme kui terviku suuruse ja kaalu suurendamine. Lisaks vajab vedel vesinik väga spetsiifilisi töötingimusi - "kõiki krüogeensete tehnoloogiate õudusi" pluss vesiniku enda eripära - see on eriti plahvatusohtlik. Teisisõnu, vesinik on suurepärane kütus katsesõidukitele ja tükkmasinatele nagu strateegilised pommitajad ja luurelennukid. Kuid massirelvade kütusena, mis võib põhineda tavalistel platvormidel nagu tavaline pommitaja või hävitaja, ei sobi see.
Seda olulisem on X-51 loojate saavutus, kes suutsid ilma vesinikuta hakkama saada ja samal ajal saavutada ramjet-mootoriga lennu ajal muljetavaldavad kiirused ja rekordnäitajad. Osa rekordist on tingitud uuenduslikust aerodünaamilisest disainist - just sellest lainelennust. Aparaadi kummaline nurgeline välimus, metsiku välimusega disain loob lööklainete süsteemi, just nemad ja mitte aparaadi korpus saavad aerodünaamiliseks pinnaks. Selle tagajärjel tekib tõstejõud koos langeva voolu minimaalse interaktsiooniga keha endaga ja selle tagajärjel väheneb järsult selle kuumutamise intensiivsus.
X-51-l on must süsinik-süsinik-temperatuuriga kuumakilp, mis asub ainult nina otsas ja alaosa tagaosas. Keha põhiosa on kaetud valge madala temperatuuriga kuumakaitsekilbiga, mis näitab suhteliselt õrna kuumutusrežiimi: ja see on atmosfääri piisavalt tihedates kihtides vahemikus 6-7 M ja sukeldub vältimatult troposfääri sihtmärgini.
Vesiniku "koletise" asemel on Ameerika sõjavägi soetanud praktilise lennukikütuse jõul töötava seadme, mis viib selle kohe lõbusa eksperimendi väljalt reaalse rakenduse valdkonda. Meie ees pole enam tehnoloogia tutvustamine, vaid uue relva prototüüp. Kui X-51A läbib kõik testid edukalt, alustatakse mõne aasta pärast X-51A + täieõigusliku lahingversiooni väljatöötamist, mis oleks varustatud moodsaima elektroonilise täidisega.
Boeingi esialgsete plaanide kohaselt varustatakse X-51A + seadmetega, mis võimaldavad sihtmärke kiirelt tuvastada ja hävitada aktiivse opositsiooni tingimustes. Eelmise aasta eelkatsete käigus testiti edukalt võimalust juhtida sõidukit muudetud JDAM-liidese abil, mis on mõeldud ülitäpse laskemoona sihtimiseks. Uuslaine lennuk sobib hästi Ameerika rakettide standardmõõtmetesse, see tähendab, et see sobib ohutult laeva vertikaalsete stardiseadmete, transpordi- ja stardikonteinerite ning pommitajate lahtritesse. Pange tähele, et rakett ATCAMS, millelt Waverideri võimendusaste laenati, on operatiiv-taktikaline relv, mida kasutab Ameerika MLRS-i mitmekordse kanderaketi raketisüsteem.
Nii testisid USA-d 12. mail 2010 Vaikse ookeani kohal täiesti praktilise hüpersoonilise kruiisiraketi prototüüpi, hinnates kavandatud täitematerjali, mis on mõeldud kõrgelt kaitstud maapealsete sihtmärkide lüüasaamiseks (hinnanguline ulatus on 1600 km). Võib-olla aja jooksul lisandub neile pinnapealseid. Lisaks tohutule kiirusele on sellistel rakettidel kõrge tungimisvõime (muide, 7 M-ni kiirendatud keha energia võrdub praktiliselt sama massiga TNT laenguga) ja - staatiliselt ebastabiilsete lainete oluline omadus - võime teha väga teravaid manöövreid.
See, et luurelennukid peaksid saama täiesti mehitamata, on vaevalt üldse arutlusobjekt, sel määral on see ilmne. Ja see tähendab igasugust luureandmeid, taktikalisest strateegiliseni. Viimasel juhul vajame nii ülehelikiiruselisi (võib-olla isegi ülehelikiiruselisi) lennukeid kui ka "vene" Global Hawki, kes lendavad aeglaselt, kuid väga pikalt ja väga kaugele. Muidugi peavad mõlemad kõrgelt lendama.
See pole kaugeltki ainus paljulubav hüpersooniliste relvade amet.
1990ndate lõpus märgiti NATO kosmoseuuringute ja arendustegevuse nõuanderühma (AGARD) aruannetes, et hüpersoonilistel rakettidel peaksid olema järgmised rakendused:
Lüüa kindlustatud (või maetud) vaenlase sihtmärgid ja keerulised maapealsed sihtmärgid üldiselt;
Õhutõrje;
Õhu ülemvõimu vallutamine (selliseid rakette võib pidada ideaalseks vahendiks kõrgelt lendavate õhu sihtmärkide kinnipidamiseks pikkadel vahemaadel);
Raketitõrje - ballistiliste rakettide laskmise pealtkuulamine trajektoori algfaasis.
Kasutage korduvkasutatavate droonidena nii maa sihtmärkide löömiseks kui ka tutvumiseks.
Lõpuks on selge, et ülehelikiirusega raketid on kõige tõhusamad - kui mitte ainukesed - antidoodid hüpersooniliste rünnakrelvade vastu.
Teine suund hüpersooniliste relvade arendamisel on väikeste mõõtmetega tahkekütuse scramjet-mootorite loomine, mis on paigaldatud mürskudele, mis on kavandatud hävitama õhu sihtmärke (kaliibrid 35–40 mm), samuti soomukid ja kindlustused (kineetilised ATGMid). 2007. aastal viis Lockheed Martin läbi tankitõrjeraketti Kompaktne Kineetiline Energia Rakett (CKEM) prototüübi katsetamise. Selline rakett 3400 m kaugusel hävitas edukalt Nõukogude T-72 tanki, mis oli varustatud parendatud reaktiivse soomusega.
Tulevikus võivad ilmneda veelgi eksootilisemad kujundused, näiteks transatmosfääri lennukid, mis on võimelised suborbitaalseteks lendudeks mandritevahelisel kaugusel. Manööverdatavad ballistiliste rakettide hüpersoonilised peapead on üsna asjakohased - ja ka lühiajaliselt. Teisisõnu, järgmise 20 aasta jooksul muutuvad sõjalised asjad dramaatiliselt ja hüpersoonilised tehnoloogiad saavad selle revolutsiooni üheks kõige olulisemaks teguriks.
Mach 2,5 - kui palju see on mph või ms? .. ja sain parema vastuse
Wuala Systemi vastus [guru]
Kõrgust teadmata ei saa seda öelda.
Heli kiirus õhus erinevatel kõrgustel merepinnast. Temperatuuril 15 ° C ja 760 mm Hg. Art. (101325 Pa) merepinnal.
Heli kiirus õhus erinevatel kõrgustel merepinnast. Temperatuuril 15 ° C ja 760 mm Hg. Art. (101325 Pa) merepinnal. Kõrgus, m Heli kiirus, m / s
0340,29
50340,10
100339,91
200339,53
300339,14
400338,76
500338,38
600337,98
700337,60
800337,21
900336,82
1000336,43
5000320,54
10000299,53
20000295,07
50000329,80
80000282,54
Vastus Grigori Vasiliev[algaja]
Nii et kiiruse kohta on olemas üldmõisted, see tähendab sõltumata ilmast jne. Mida see tähendab, heli kiirus on 330 m / s! Ülehelikiirus ei ole suurem kui 1 max (330 m / s), see on jah, kuid üle 660 m / s (2376 km / h), see tähendab, et (lo) vahemikus 1 max kuni 2 max on kaetud dünamokineetilise lööklainega (kavitatsioon) pärast ülikiirendust enne ja pärast hüpersoonini jõudmist tõmmatakse kavitatsioon välja, kuni ümbritsev õhusegu soojeneb ja kaotab seejärel oma tiheduse peaaegu viis korda, mis näitab, et (lennuk) saavutab kiiruse üle 10 machi (36 000 km / h), kuid samal ajal on parem panna keha (LO) katmiseks võimeline kavitaator elektromagnetilise väljaga, mis toob kaasa ohutumad lennud nii enda jaoks (LO) kui ka meeskonna ja reisijate ego jaoks !!! Ja isegi kui rääkida helikiirusega sarnastest kiirustest, peame silmas kiiruse väärtuse järkjärgulist suurenemist ja mitte nende kasvu eksponentsiaalsuse osas, see tähendab, et 1 max 330 m / s 2 max 660 m / s 3 max ja rohkem on alates 3600 km / h või 1000 (990) m / s! Ja kõigil hüperheli kohal olevatel kiiruse väärtustel peaksid olema nimed, mis ületavad mõlema tähistuse ja kiiruse enda tavapärase ulatuse !!! St heli, superheli, hüperheli, ultraheli, megaheli jne !!!
Vastus ELU TUMM? _?[algaja]
Vastus Danil eremeev[aktiivne]
Miks kirjutada, kui see pole õige?
Vastus Zheka - d[aktiivne]
Machi numbri mõistmiseks mittespetsialistide poolt on väga lihtsustatud öelda, et Machi numbri arvuline väljendus sõltub ennekõike lennukõrgusest (mida suurem on kõrgus, seda madalam on heli kiirus ja seda suurem on Machi arv). Machi arv on voolu tegelik kiirus (see tähendab kiirust, millega õhk voolab ümber näiteks lennuki), jagatud heli kiirusega konkreetses keskkonnas, seega on suhe pöördvõrdeline. Maapinnal on Machile 1 vastav kiirus umbes 340 m / s (kiirus, millega inimesed harilikult arvestavad läheneva äikese kaugust, mõõtes aega välgu välgusest allalangenud äikeseni) või 1224 km / h. 11 km kõrgusel on temperatuuri languse tõttu helikiirus madalam - umbes 295 m / s ehk 1062 km / h.
Entsüklopeediline YouTube
1 / 5
✪ A.I. Sokolov kvantmehaanika teemal, esimene osa
✪ Mis on reinkarnatsioon
✪ Palsam. Huvitav nõuanne. Elav näide
✪ Füüsika seadusi rikub inimene. Üleloomulik eksperiment "PYRAMID"
✪ Heliposti probleem - Katerina Kaouri
Ajalooline viide
Nimi machi arv ja määramine M pakkus 1929. aastal välja J. Ackeret. Varem oli kirjanduses nimi burstow number (Rämps, tähis B a (\\ displaystyle (\\ mathsf (Ba)))) ning sõjajärgses nõukogude teaduskirjanduses ja eriti 1950. aastate nõukogude õpikutes - nimi mayevsky number (mach - Mayevsky number) Venemaa ballistiliste teaduskoolide asutaja nime järgi, kes kasutasid seda väärtust koos selle määramisega M (\\ displaystyle (\\ mathsf (M))) ilma spetsiaalse nimeta - need on kampaania "võitlus kosmopolitismi vastu" erilised ilmingud.
Gaasi dünaamika Machi arv
Machi arv
M \u003d v a, (\\ displaystyle (\\ mathsf (M)) \u003d (\\ frac (v) (a)),)kus v (\\ displaystyle v) on voolukiirus ja a (\\ displaystyle a) - heli kohalik kiirus,
on keskmise kiirusega voolu keskkonna kokkusurutavuse mõju selle käitumisele: ideaalse gaasi oleku võrrandist järeldub, et tiheduse suhteline muutus (konstantsel temperatuuril) on võrdeline rõhumuutusega:
d ρ ρ ∼ d p p, (\\ displaystyle (\\ frac (d \\ rho) (\\ rho)) \\ sim (\\ frac (dp) (p)),)bernoulli seadusest lähtudes on voolu rõhu erinevus d p \u200b\u200b∼ ρ v 2 (\\ displaystyle dp \\ sim \\ rho v ^ (2)), st tiheduse suhteline muutus:
d ρ ρ ∼ d p p ∼ ρ v 2 p. (\\ displaystyle (\\ frac (d \\ rho) (\\ rho)) \\ sim (\\ frac (dp) (p)) \\ sim (\\ frac (\\ rho v ^ (2)) (p)).)Alates heli kiirusest a ∼ p / ρ (\\ displaystyle a \\ sim (\\ sqrt (p / \\ rho))), siis on gaasivoolu tiheduse suhteline muutus võrdeline Machi arvu ruuduga:
d ρ ρ ∼ v 2 a 2 \u003d M 2. (\\ displaystyle (\\ frac (d \\ rho) (\\ rho)) \\ sim (\\ frac (v ^ (2)) (a ^ (2))) \u003d (\\ mathsf (M)) ^ (2).)Koos Machi arvuga kasutatakse ka mõõtmeteta gaasi voolu kiiruse muid parameetreid:
kiiruse suhe
λ \u003d vv K \u003d γ + 1 2 M (1 + γ - 1 2 M 2) - 1/2 (\\ displaystyle \\ lambda \u003d (\\ frac (v) (v_ (K))) \u003d (\\ sqrt (\\ frac (\\ gamma +1) (2))) (\\ mathsf (M)) \\ vasak (1 + (\\ frac (\\ gamma -1) (2)) (\\ mathsf (M)) ^ (2) \\ paremal) ^ (- 1/2))ja mõõtmeteta kiirus
Λ \u003d vv max \u003d γ - 1 2 M (1 + γ - 1 2 M 2) - 1/2, (\\ displaystyle \\ Lambda \u003d (\\ frac (v) (v _ (\\ max))) \u003d (\\ sqrt ( \\ frac (\\ gamma -1) (2))) (\\ mathsf (M)) \\ vasak (1 + (\\ frac (\\ gamma -1) (2)) (\\ mathsf (M)) ^ (2) \\ v K (\\ displaystyle v_ (K))kus - kriitiline kiirus, v max (\\ displaystyle v _ (\\ max))
- maksimaalne kiirus gaasis, γ \u003d c p c v (\\ displaystyle \\ gamma \u003d (\\ frac (c_ (p)) (c_ (v)))) on gaasi adiabaatiline indeks, mis on võrdne vastavalt gaasi spetsiifiliste soojusmahtuvuse suhtega konstantse rõhu ja mahu korral. Machi arvu olulisusMachi arvu olulisust seletatakse asjaoluga, et see määrab kindlaks, kas gaasilise keskkonna voolu kiirus (või keha gaasi liikumine) ületab heli kiirust või mitte. Ülehelistel ja alahelistel liikumisviisidel on põhimõttelised erinevused; Lennunduses väljendub see erinevus asjaolus, et ülehelikiiruse režiimides tekivad vooluparameetrite (lööklainete) kiirete oluliste muutuste kitsad kihid, mis põhjustavad kehade vastupidavuse suurenemist liikumise ajal, soojusvoogude kontsentratsiooni nende pinnal ja kehade väljapõlemise võimalust jms.
Machi arvu äärmiselt lihtsustatud selgitamine
Machi numbri mõistmiseks mittespetsialistide poolt on väga lihtsustatud öelda, et Machi numbri arvuline väljendus sõltub esiteks lennukõrgusest (mida suurem on kõrgus, seda suurem
allpool heli kiirus ja kõrgem {!LANG-1df5df085b6587257c958552e2fa0807!} Machi arv). Machi arv on voolu tegelik kiirus (see tähendab kiirust, millega õhk voolab ümber näiteks lennuki), jagatud heli kiirusega konkreetses keskkonnas, seega on suhe pöördvõrdeline. Maapinnal on Machile 1 vastav kiirus umbes 340 m / s (kiirus, millega inimesed harilikult arvestavad läheneva äikese kaugust, mõõtes aega välgu välgusest allalangenud äikeseni) või 1224 km / h. 11 km kõrgusel on temperatuuri languse tõttu helikiirus madalam - umbes 295 m / s ehk 1062 km / h.
Seda seletust ei saa kasutada kiiruse matemaatiliste arvutuste tegemiseks ega muude matemaatiliste toimingute tegemiseks aerodünaamikas.
Vaata ka
Kirjandus
- Machi arv // Füüsiline entsüklopeedia. - M .: Nõukogude entsüklopeedia, 1988.
- GOST 25431-82 õhu stagnatsiooni dünaamiliste rõhkude ja temperatuuride tabel sõltuvalt Machi arvust
Märkused
| Kontseptsioonid | |
|---|---|
| Sarnasuse kriteeriumid | Alfveni number (Al) Arhimedese number (Ar) Atwoodi arv (A) Bagnoldi arv (Ba) Burstow number (Be) Bioarv (Bi) Boltzmanni number (Bo) Võlakirja / Eötvösi arv (Bo, Bd või Eo) Brinkmani number (Br) Bulygini number (Bu) Weissenbergi number (Wi või We) Weberi arv (meie) Galileo number (Ga) Hartmanni arv (Ha) Gay Lussaci number (Gc või GaL) Homokroonilisuse arv (Ho) Grashofi number (Gr) Greti arv (Gz) Guchet number (Mine) Damköhleri \u200b\u200bnumber (Da) Deborah's number (De) Deryagini number (Dg või De) Dekaani number (Dn või Dn) D) · Hõõrumismäär (Co) Kapillaarsusarv (Cp või Ca) Tasku number (Ka) Kelegan - puusepa number ( K C) · Kibeli number (Ki) Kiritševi number (Ki) Clausiuse number (Cl) Knudseni number (Kn) Kossovitši number (Ko) Kaukaasia arv (Ca) Töökoha number (La) Lundqvisti number (Lu või S) Lykovi number (Lk või Lu) Lewise number (Le) Ljatšenko number (Ly) Marangoni arv (Mg) Machi arv (M) Mortoni number (kuu) Nusselt number (Nu) Newtoni arv (Ne või Nt) Üheharuline number (oi) Pecleti number (Pe) Posnova number (Pn) Prandtli number (Pr) Magnetilise Prandtli arv (Pr m) |
Kas olete kunagi tahtnud saada piloodiks? Tea, et plaanita eesmärk on lihtsalt soov (suure klassiku Antoine de Saint-Exupery sõnad). Väärib märkimist, et ta polnud mitte ainult kirjanik, vaid ka kutseline piloot.
Absoluutselt kõik taevaga seotud inimesed osalevad aerodünaamika kursustel. See on õhu (gaasi) liikumise teadus, mis uurib ka selle keskkonna mõju voolujoonelistele objektidele. Üks aerodünaamika lõikudest on ülehelikiirusega lennukite lennu iseärasused. Ja siin näeb õpilane tähte M. kogu oma hiilguses. Mis see tähendab?
Väga lühike viide
Ladina täht M aerodünaamika õpikutes pole midagi muud kui Machi number. See tähistab objekti (näiteks lennuki) ümber kulgeva voolu kiiruse ja kohaliku helikiiruse suhet. See võlgneb oma nime lennundustöödes Austria teadlasele Ernst Machile. Teaduslikes sõnades näeb see välja järgmine:
M= v/ a
V on siin langeva voolu kiirus, a on heli kohalik kiirus. Väärib märkimist, et vastupidiselt kodumaisele kirjandusele kasutatakse objekti kiirust välismaistes allikates. Inimesel, kes oma tegevuses sellega silmitsi ei seisa, on tõenäoliselt kaks küsimust. Milline on heli kohalik kiirus? Miks on Machi arvu vaja?
Valmis startima!
Mida mõeldakse sõna heli all? Esiteks on see laine. Lõppude lõpuks tekitab see keskkonnas häireid, mis kanduvad mööda ahelat õhumolekulidesse jne. Seetõttu levib helilaine suureneva kõrguse korral, kus atmosfäär on harvem, madalama kiirusega. Seega on Machi arvu valemis olemas kohalik helikiirus. Kõik konkreetsete kõrguste väärtused on juba arvutatud (spetsiaalsed tabelid) - peate lihtsalt asendama. Vabavoolu kiirust mõõdetakse õhurõhu muundurite (APS) abil, mis on paigaldatud kõigile õhusõidukitele. Nüüd on meil kõik andmed, mis tähendab, et saame Machi arvu hõlpsalt arvutada. Tekib õiglane küsimus: "Miks mitte kasutada ainult lennukiirust?" Ärge unustage, et lendate kõrgelt M.
Kolm, kaks, üks - lähme
Machi arv lennunduses (ja mitte ainult) mängib tohutut rolli. Peaaegu kõik tsiviil-, sõjaväe- ja kosmosesüstikute piloodid ei saa ilma selleta hakkama. See parameeter on nii oluline!
Kui õhusõiduk liigub läbi kosmose, hakkavad selle ümber olevad õhumolekulid "pahaks panema". Kui õhusõiduki kiirus on madal (M<1,~ 400 км/ч, дозвуковые ВС), то плотность окружающей среды остается постоянной. Но, по мере увеличения кинетической энергии, часть её уходит на сжатие околосамолётного воздушного пространства. Этот эффект компрессии зависит от того, с какой силой летательный аппарат действует на молекулы воздуха. Чем выше скорость полёта, тем больше воздух сжимается.
Transoonse kiiruse (~ 1190 km / h) korral edastatakse lennuki ümber teistele molekulidele väikesed häireid (tiibpinda on kergem arvestada) ja ühel hetkel, kui mingil hetkel on langeva voolu kiirus võrdne heli kohaliku kiirusega (M \u003d 1 , nimelt vooluhulgaga, lennuk võib lennata väiksema kiirusega), ilmub lööklaine. Seetõttu on hävitajate konstruktsiooni erinevus nii ilmne: nende tiivad, sabaüksus ja kere, võrreldes helikiirusega lennukitega.
Lennukitel, mis lendavad M-ga<1, но на высоких скоростях (современные пассажирские лайнеры), такая ситуация тоже может произойти, только переход на околозвуковую скорость приведёт к более сильной ударной волне, значительному увеличению лобового сопротивления, уменьшению подъёмной силы, потере управления и дальнейшему падению.
Selliste õhusõidukite korral on kriitiline Machi number märgitud lennutegevuse dokumentides (RLE kodumaiste, FCOM välismaiste). See on madalaim M väärtus, mille korral õhusõiduki mis tahes osas langev vool saavutab helikiiruse (Mcr). See on kogu saladus!
Muide, Nõukogude Liidu edukaimad lendavad reisijad reisisid kiiremini kui kaasaegsed. Ei usu mind?
Uus on ammu unustatud vana
Vanad mehed on kiiremad kui noored! Ja see pole nali. Üks vana unustatud lennuk oli kunagi NSVL lennunduse lipulaev. Tema nimi oli TU-144. See oli (ja on siiani) maailma esimene ülehelikiirusega reisilennuk, mis lendas kommertslende maksimaalse kiirusega 2500 km / h. Kuigi Tu-144 lendav karjäär oli lühiajaline, oli selle saatus lahutamatult seotud numbriga M.
Teine sarnane lennuk oli Suurbritannia-Prantsuse Concorde. On tähelepanuväärne, et nad tegid oma esimese lennu vahega vaid kaks kuud. Hea aerodünaamika tundmine aitab kommertslendude reisijatel unustada pikad lennud üle Atlandi ookeani. Ja õhusõidukite ja kosmoselaevade lennud innustavad inimkonda ka edaspidi uutele avastustele.
Tere kallid ajaveebisaidi lugejad. Kiiruse kontseptsioon on meile teada olnud koolist saadik. Kui räägime selle füüsilisest olemusest, siis see on liikuv keha (materiaalne punkt) teatud aja jooksul läbitud vahemaa.
Nii süsteemne kui ka mittesüsteemne ühik (meetrid, miilid, nurgad jne) toimivad vahemaana, aeg määratakse sekundites või tundides. Seega saab kiirust väljendada erinevates kogustes, näiteks meeter sekundis (m / sek), kilomeeter tunnis (km / h), radiaanid sekundis (1 / sek) jne.
Ehkki eelnimetatud kiirusemärgistused on üksteisega hõlpsasti muudetavad, on paljudes valdkondades mugav (või ajalooliselt kombeks) mõõta kiirus konkreetsetes ühikutes.
Näiteks eelistavad meremehed "sõlme" (meremiili tunnis). Astronoomias kasutavad nad radiaalset (radiaalset) kiirust, astronautikas - kosmilisi kiirusi (neid on kolm).
Lennunduses, kus peame tegelema ülehelikiirusega, on võrdluspunktiks tavaliselt kiirus helilaine levik gaasilises keskkonnas (lihtsam - heli kiirus õhus).
See tõi kaasa sellise mõõtühiku ilmumise nagu “ machi arv”(Austria aerodünaamika eksperimentaalfüüsiku Ernst Machi auks). Miks seda vaja on, räägime allpool (ja märgime mööda seda, et sellel teadlasel pole midagi pistmist fraasiga "andis (a) viga").
Helikiiruse omadused
Heli kiiruse eripäraks on see, et see muutub sõltuvalt keskkonna olemus.
Eelkõige malmis on heli kiirus umbes 5000 m / s, magedas vees - 1450 m / s, õhus - 331 m / s (1200 km / h). "Ligikaudu" määratlust ei valitud juhuslikult, kuna heli vibratsiooni kiirust mõjutavad ka muud tegurid.
Meid huvitava õhu jaoks teguridheli kiirust mõjutavad on:
- temperatuur (T);
- rõhk (P);
- tihedus (p);
- niiskus (f).
Loetletud indikaatorid on tihedalt seotud (näiteks tihedus on temperatuuri, rõhu ja õhuniiskuse funktsioon), samuti kõrgusega. Need mõjutavad ka heli kiirust.
See suhe on selgelt näidatud allolevas tabelis (vastavalt ICAO andmetele).
Peamine on see, et heli kiirus muutub sõltuvalt kõrgusest oluliselt.
1 Mach on mitu kilomeetrit sekundis
Heli kiiruse püsivus (vastupidiselt valguse kiirusele) oli üks põhjuseid, miks aerodünaamikas hakati kasutama parameetrit nimega Mach.
Mach iseloomustab õhusõiduki (AC) liikumist õhuvoolus ehk teisisõnu näitab see õhusõiduki ümber voolavas õhus oleva heli kiiruse ja õhusõiduki enda kiiruse suhet. See tähendab, et see on mõõtmeteta üksus.
1 maks kokpiti armatuurlaual tähendab seda, et õhusõiduk liigub helikiirusel konkreetsel kõrgusel.
Kui lennuk ületab sellel kõrgusel heli levimise kiirust kaks korda, kuvatakse armatuurlaual Mach 2 (2 M). Üldine arvutusvalem näeb välja järgmine:
Kirjanduses on olemas ka lihtsustatud lähenemisviis, kus Machi arv teisendatakse lineaarkiiruseks (kilomeetrit tunnis või sekundis). Võrdlusühikuna 1 Mach on võrdne 1 198,8 km / h või 333 m / s, mis on võrdne heli kiirusega normaalse atmosfäärirõhu (101,3 kPa) ning nulltemperatuuri ja õhuniiskuse korral pinna lähedal Maa.
Kuid nagu eespool märgitud, muutuvad atmosfääritingimused tõusuga, seetõttu ei peeta seda lähenemist õigeks ja seda ei kasutata aerodünaamika matemaatilistes arvutustes.
Kui kõrgel taevas näeme reaktiivlennukit, mis jätab valget bensiini, ja mingil hetkel kuuleme iseloomulikku poppi, tähendab see, et lennuk on üle saanud helitõke, see tähendab, et ületas väärtuse 1 Max (Max˃1).
Teatmekirjandus näitab, et hävitaja MiG-29 maksimaalne kiirus on Mach 2,3 või 2450 km / h. Selgub, et sel juhul on 1 Max \u003d 1065 km / h (295,8 m / s). Võrreldes seda väärtust tabelina esitatud andmetega (vt eespool), näeme, et see vastab umbes 18 000 m kõrgusele, mis on tegelikult MiG-29 praktiline lagi.
Teeme kokkuvõtte... Vastates küsimusele "milline on 1 Machi kiirus kilomeetrites tunnis", peame selgitama, millisest lennukõrgusest me räägime. Vaadake ülalolevat tabelit ja võtke soovitud kõrgusele lähima helikiiruse väärtus ja korrutage see ühega (Mach 1) või 27-ga, nagu näiteks Vanguardi kiiruse puhul (loe sellest allpool).
27 Machs on unistus või reaalsus
- Arvesse võetakse kiirust Mach 1 kuni Mach 5 üleheli
- Rohkem kui 5 masinat - hüpersooniline
- Mach 23 on juba esimene ruum kiirus
Kuid nad hakkasid rääkima 27 Machi kiirusest 2018. aasta lõpus, kui lahinguotstarbeline ülehelikiirusega rakett Avangard ületas selle verstaposti stardikatsetes, mis muutis selle vaenlase õhutõrjesüsteemide jaoks kättesaamatuks.
Kui me võtame kasutusele lihtsustatud lähenemisviisi, mida eespool mainiti, siis Mach 27 on umbes 9000 m / s või 32 400 km / h. Kuid see asub Maa pinna lähedal. Sisse kõrgus 10 km see on juba umbes 8000 m / s (27 x 299,5) ehk 28 800 km / h. Igal juhul on raske ette kujutada, et materiaalne keha suudab sellise kiirusega lennata.
Kuigi, mida ma ütlen? Kosmoselaevade maandumismoodulid (ja laevad ise - meie Burani või Ameerika süstikud) sisenevad maa atmosfääri ja suurema kiirusega. Näiteks kui ameeriklased asusid tõesti Kuul, siis oleks nad pidanud naasma Maa atmosfääri Mach 40 naasmisel!
seetõttu 27 Machit on reaalsus, mis olid inimkonnale kättesaadavad juba eelmise sajandi kuuekümnendatel aastatel (jama selle üle, et paratamatu ülekuumenemise eest kaitsvaid materjale pole, omistaksin sellele hariduse puudumise).
Mis on Vanguard? Fakt, et nad saavad sellel kiirusel (libiseda) pikka aega lennata ja samal ajal manööverdada nii kõrguse kui ka nurga all.
Murdekaugusega kiirusega lendavat sihtmärki pole keeruline alla tulistada, vaid mööda antud trajektoori (lihtne matemaatika). Teine asi on tulistada alla sihtmärk, mis sellel kiirusel kaootiliselt (ettearvamatult) manööverdab. Selleks peab antimiskett veelgi kiiremini liikuma, kuid see on juba võimatu (üles lennata, te ei plaani alla kukkuda).
Samal ajal tuleb märkida, et rakettmootor ei suuda sellise kiirusega pikka püsiseisundi lendu tagada. Teadlased ja disainerid üritavad seda probleemi lahendada hüpersoonilise mälumotootori (scramjet mootor) abil, mis on võimeline pidevalt töötama kümneid minuteid.
Nii et täieõigusliku ülehelikiirusega lennuki loomise uuringud jätkuvad nii Venemaal kui ka välismaal. Ilmselt on nad juba koos meiega tulemuse andnud või on leitud alternatiivne lahendus.
Miks muidu võite olla kindel, et Vanguard vastab tõepoolest deklareeritud MO omadustele?
Otsustage ise. Löök löödi Kamtšatka pihta, mis asub Ameerika radaritest vaid saja miili kaugusel ja mis suudab hõlpsalt jälgida uuendusliku raketi peaaegu kogu kriitilist etappi. Miks seda tehti? Kas oleksite võinud kasutada ka muid polügoone?
Oli vaja võimaldada vaenlasel veenduda deklareeritud omadustes. Nad veendusid selles ja see on väga oluline (see jahutab kuumi päid). Laske neil mõistatada, kuidas see võimalik on ja millistel füüsilistel põhimõtetel see põhineb.
Edu sulle! Kohtume peagi ajaveebisaidi lehtedel
Võite olla huvitatud
Mis on meteoriit ja meteoor Assonance on täishäälikute ühtsus ESR üle normi - mida see tähendab meestel, naistel ja lastel (vanuse ja võimalike probleemide väärtustabelid) LTE - mis see on, VoLTE-vestlused, erinevus 4G-st ja õige telefoni valimine Alliteratsioon on helide kunstiline kordamine 
Mitu megabaiti on gigabaidis, bitti baidis (või kilobaitides) ja mis on need teabeühikud? Mis on sortiment - selle liigid ja 5 vormimisviisi Tandem on vastastikku kasulik liit Hash - mis see on ja kuidas räsifunktsioon aitab lahendada Interneti-turvalisuse probleeme 
Ping - mis see on, kuidas saate seda kontrollida ja vajadusel vähendada (alumine ping) Antiplagiat.ru on veebiteenus, kus saate kontrollida tekstide ainulaadsust ja tuvastada plagiaat mis tahes töös (ülikool, ajakiri)
