8200 machi/km. Hüperhelikiirusega võidurelvastumine. Mach on mitu kilomeetrit sekundis
USA õhujõud katsetasid X-51A Waveriderit, mis suutis saavutada helikiirusest 5 korda suurema kiiruse ja suutis lennata üle 3 minuti, püstitades sellega varem Venemaa arendajatele kuulunud maailmarekordi. Katse oli üldiselt edukas, hüperhelirelv on võistluseks valmis.
27. mail 2010 langes X-51A Waverider B-52 pommitajalt Vaikse ookeani kohal. Tuntud raketilt ATCAMS laenatud ülemine aste X-51A viis Waverideri 19,8 tuhande meetri kõrgusele, kus lülitus sisse hüperhelikiirusega reaktiivmootor (scramjet või scrumjet). Pärast seda tõusis rakett 21,3 tuhande meetri kõrgusele ja saavutas kiiruse 5 Machi (5 Machi - viis helikiirust). Kokku töötas raketimootor umbes 200 sekundit, misjärel saatis X-51A telemeetria katkestuste tõttu signaali enesehävitamiseks. Plaani järgi pidi rakett saavutama kiiruse 6 Machi (projekti järgi oli X-51 kiirus 7 Machi ehk üle 8000 km/h) ja mootor pidi töötama. 300 sekundiks.
Testid ei olnud täiuslikud, kuid see ei takistanud neid olemast silmapaistev saavutus. Mootori tööaeg oli kolm korda pikem kui senine rekord (77 s), mis kuulus Nõukogude (tol ajal Venemaa) lennulaborile "Kholod". Kiirus 5 Machi saavutati esmalt tavalisel süsivesinikkütus, mitte mõnel "eksklusiivsel" nagu vesinikul. Waverider kasutas JP-7, madala aurustumisega petrooleumi kütust, mida kasutati kuulsal ülikiirel luurelennukil SR-71.
Mis on scramjet ja mis on praeguste saavutuste olemus? Põhimõtteliselt on reaktiivmootorid (ramjet-mootorid) konstrueeritud palju lihtsamalt kui tavalised turboreaktiivmootorid (TRJ). Reaktiivmootor on lihtsalt õhu sisselaskeseade (ainus liikuv osa), põlemiskamber ja otsik. Sel moel on see soodsalt võrreldav reaktiivturbiinidega, kus sellele 1913. aastal leiutatud elementaarsele skeemile on lisatud ventilaator, kompressor ja turbiin ise, mis juhivad nende ühiste jõupingutustega õhku põlemiskambrisse. Reaktiivmootorites täidab seda funktsiooni sissetulev õhuvool ise, mis välistab kohe vajaduse keerukate konstruktsioonide järele, mis töötavad kuumade gaaside voolus ja muud kallid turboreaktiivmootori elurõõmud. Seetõttu on ramjetmootorid kergemad, odavamad ja vähem tundlikud kõrgete temperatuuride suhtes.
Lihtsusel on aga oma hind. Otsevoolumootorid on alahelikiirusel ebaefektiivsed (kuni 500-600 km/h ei tööta üldse) – neil lihtsalt ei jätku hapnikku ja seetõttu on vaja lisamootoreid, mis kiirendavad seadme efektiivsetele kiirustele. Kuna mootorisse siseneva õhu maht ja rõhk on piiratud ainult õhu sisselaskeava läbimõõduga, on mootori tõukejõu tõhus juhtimine äärmiselt keeruline. Ramjet-mootorid on tavaliselt "teritatud" kitsa töökiiruse vahemiku jaoks ja väljaspool seda vahemikku hakkavad nad käituma sobimatult. Nende loomupäraste puuduste tõttu on turboreaktiivmootorid alahelikiirusel ja mõõdukal ülehelikiirusel radikaalselt paremad kui ramjetmootoriga konkurendid.
Olukord muutub, kui lennuki kiirus ületab 3 Machi. Kell suured kiirused Lennu ajal surutakse õhk mootori sisselaskeosas nii tugevasti kokku, et kaob vajadus kompressori ja muude seadmete järele – õigemini muutuvad need takistuseks. Kuid sellistel kiirustel tunnevad ülehelikiirusega reaktiivmootorid SPRVD (“Ramjet”) end suurepäraselt. Kiiruse kasvades muutuvad vaba "kompressori" (ülehelikiirusega õhuvoolu) eelised aga mootorikonstruktorite õudusunenäoks.
Indo-Pakistani sõjad, kuuepäevased ja oktoobrikuised Araabia-Iisraeli sõjad ning loomulikult Vietnami sõda tõid kaasa teatud kainenemise. Selgus, et manööverdusvõimeline õhulahing pole kuhugi kadunud, kuid kiirusfaktor on kaotanud oma tähtsuse. Fakt on see, et lahingut ei saa pidada ülehelikiirusel - ei piloodid ega isegi varustus ei talu ülekoormusi. Ja allahelikiirus oli nüüd kõigile sama. Optimaalne kiirus õhuvõitlus sai Mach 0,85 (Mach 1 on heli kiirus).
Turboreaktiivmootorites ja SPVRD-des põleb petrooleum suhteliselt väikese voolukiirusega 0,2 M. See võimaldab õhu ja sissepritsega petrooleumi hästi seguneda ning sellest tulenevalt kõrget kasutegurit. Kuid mida suurem on vastutuleva voolu kiirus, seda raskem on seda aeglustada ja seda suuremad on selle harjutusega seotud kaod. Alates 6 M tuleb voolu aeglustada 25-30 korda. Jääb üle vaid kütus ülehelikiirusel põletada. Siit saavad alguse tõelised raskused. Kui õhk lendab põlemiskambrisse kiirusega 2,5-3 tuhat km/h, muutub põlemise säilitamise protsess ühe arendaja sõnul sarnaseks sellega, et "püütakse hoida tikku põlemas keset taifuuni". Mitte nii kaua aega tagasi arvati, et petrooleumi puhul on see võimatu.
Hüperhelikiirusega sõidukite arendajate probleemid ei piirdu mingil juhul toimiva scramjet-mootori loomisega. Samuti peavad nad ületama nn soojusbarjääri. Lennuk soojeneb hõõrdumisest õhuga ja kütte intensiivsus on otseselt võrdeline voolukiiruse ruuduga: kui kiirus kahekordistub, siis küte neljakordistub. Lennuki kuumenemine ülehelikiirusel (eriti madalal) on mõnikord nii suur, et see viib konstruktsiooni ja seadmete hävimiseni.
Kiirusega 3 M lennates on isegi stratosfääris õhuvõtuava sissepääsu servade ja tiiva esiservade temperatuur üle 300 kraadi ning ülejäänud nahal üle 200. Seade 2-2,5 korda suurema kiirusega kuumeneb 4-6 korda rohkem. Samal ajal pehmeneb orgaaniline klaas juba umbes 100 kraadi juures, temperatuuril 150 väheneb duralumiiniumi tugevus oluliselt, temperatuuril 550 kaotavad titaanisulamid vajalikud mehaanilised omadused ning temperatuuril üle 650 kraadi alumiinium ja magneesium sulavad. , ja teras pehmendab.
Kõrge küttetaseme saab lahendada kas passiivse termokaitsega või aktiivse soojuseemaldusega kasutades parda kütusevarusid jahutina. Probleem on selles, et petrooleumi väga korraliku "jahutusvõimega" - selle kütuse soojusmahtuvus on vaid poole väiksem vee omast - ei talu see hästi kõrgeid temperatuure ja "seedimist" vajavad soojusmahud on lihtsalt koletu.
Kõige lihtsam viis mõlema probleemi lahendamiseks (ülehelikiirusega põlemise ja jahutuse tagamine) on loobuda petrooleumist vesiniku kasuks. Viimane põleb suhteliselt kergesti - võrreldes muidugi petrooleumiga - isegi ülehelikiirusel. Samas on vedel vesinik arusaadavatel põhjustel ka suurepärane jahutusvedelik, mis võimaldab mitte kasutada massiivset termokaitset ja samal ajal tagada pardal vastuvõetava temperatuuri. Lisaks on vesinikul kolm korda suurem kütteväärtus kui petrooleumil. See võimaldab tõsta saavutatavate kiiruste piiri 17 M-ni (maksimaalne süsivesinikkütusel on 8 M) ja samal ajal muuta mootor kompaktsemaks.
Pole üllatav, et enamik varasemaid rekordeid purustanud hüperhelilennukeid lendas vesinikul. Vesinikkütust kasutas meie lennulabor "Cold", mis on hetkel scramjeti tööaja (77 s) poolest teisel kohal. NASA võlgneb talle reaktiivsõidukite kiirusrekordi: 2004. aastal saavutas NASA mehitamata hüperhelilennuk X-43A 33,5 km kõrgusel lennukiiruseks 11 265 km/h (ehk 9,8 M).
Vesiniku kasutamine toob aga kaasa muid probleeme. Üks liiter vedelat vesinikku kaalub vaid 0,07 kg. Isegi vesiniku kolm korda suuremat “energiamahukust” arvesse võttes tähendab see kütusepaakide mahu neljakordset suurenemist konstantse salvestatud energiahulgaga. Selle tulemusena suureneb seadme kui terviku suurus ja kaal. Lisaks nõuab vedel vesinik väga spetsiifilisi töötingimusi - "kõik krüogeensete tehnoloogiate õudused" pluss vesiniku enda eripära - see on äärmiselt plahvatusohtlik. Teisisõnu on vesinik suurepärane kütus katseseadmetele ja kohandatud masinatele nagu strateegilised pommitajad ja skaudid. Kuid see ei sobi tankimisjaamaks masstoodetud relvadele, mis on võimelised põhinema tavaplatvormidel nagu tavaline pommitaja või hävitaja.
Seda olulisem on X-51 loojate saavutus, kes said hakkama ilma vesinikuta ning saavutasid samal ajal muljetavaldavad kiirused ja rekordilise lennukestuse reaktiivmootoriga. Rekord tuleneb osaliselt uuenduslikust aerodünaamilisest disainist – sellestsamast lainelaevast. Seadme kummaline nurgeline välimus, metsik välimus loob lööklainete süsteemi, aerodünaamiliseks pinnaks saavad just need, mitte seadme korpus. Selle tulemusena tekib tõstejõud läheneva voolu minimaalse interaktsiooni korral keha endaga ja selle tulemusena väheneb selle kuumutamise intensiivsus järsult.
X-51 must süsinik-süsinik kõrge temperatuuriga termokaitse asub ainult nina otsas ja alumise pinna tagaküljel. Keha põhiosa on kaetud valge madala temperatuuriga termokaitsega, mis viitab suhteliselt õrnale kuumutusrežiimile: ja seda 6-7 M juures üsna tihedates atmosfäärikihtides ja vältimatud sukeldumised troposfääri sihtmärgi suunas.
Vesiniku “koletise” asemel soetas Ameerika sõjavägi praktilise lennukikütuse jõul töötava seadme, mis viib selle lõbusast eksperimendist kohe päris rakendusvaldkonda. See, mida me vaatame, ei ole enam tehnoloogia demonstratsioon, vaid uue relva prototüüp. Kui X-51A läbib edukalt kõik testid, algab mõne aasta pärast X-51A+ täieõigusliku lahinguversiooni väljatöötamine, mis on varustatud kõige kaasaegsemate elektroonikakomponentidega.
Boeingu esialgsete plaanide kohaselt varustatakse X-51A+ seadmetega sihtmärkide kiireks tuvastamiseks ja hävitamiseks aktiivse vastutegevuse tingimustes. Võimalust juhtida seadet modifitseeritud JDAM-liidese abil, mis on loodud täppisjuhitava laskemoona juhtimiseks, testiti eelmisel aastal edukalt eelkatsetuste käigus. Uus lainelaev sobib hästi sisse standardsed suurused Sest Ameerika raketid st see sobib turvaliselt laeva vertikaalsetesse stardiseadmetesse, transpordi- ja stardikonteineritesse ning pommitajate sektsioonidesse. Pange tähele, et ATCAMS-rakett, millelt laenati Waverideri ülemine aste, on operatiiv-taktikaline relv, mida kasutavad Ameerika MLRS-i raketisüsteemid.
Nii katsetasid USA 12. mail 2010 Vaikse ookeani kohal ülimalt praktilise ülihelikiirusega tiibraketti prototüüpi, mis oli kavandatud täitmise järgi otsustades mõeldud kõrgelt kaitstud maapealsete sihtmärkide hävitamiseks (hinnanguline ulatus - 1600 km). Võib-olla lisatakse neile aja jooksul pinnapealseid. Lisaks tohutule kiirusele on sellistel rakettidel suur läbitungimisvõime (muide, 7 M-ni kiirendatud keha energia on peaaegu võrdne sama massiga TNT laenguga) ja - staatiliselt ebastabiilsete lainelaevade oluline omadus - võime teha väga teravaid manöövreid.
Asjaolu, et luurelennukid peaksid muutuma täiesti mehitamata, on vaevalt üldse arutletav, see on nii ilmne. See viitab igasugusele luurele, alates taktikalisest kuni strateegiliseni. Viimasel juhul läheb vaja nii ülehelikiirusega (võib-olla isegi hüperhelikiirusega) UAV-sid kui ka aeglaselt, kuid väga kaua ja väga kaugele lendavat Russian Global Hawki. Muidugi peavad mõlemad kõrgelt lendama.
See pole kaugeltki ainus paljulubav elukutse hüperhelirelvade vallas.
NATO kosmoseuuringute ja arendustegevuse nõuanderühma (AGARD) 1990. aastate lõpus koostatud aruannetes märgiti, et hüperhelikiirusega rakettidel peaks olema järgmised rakendused:
Lüüa kindlustatud (või maetud) vaenlase sihtmärgid ja keerulised maapealsed sihtmärgid üldiselt;
õhutõrje;
Õhuüleoleku saavutamine (selliseid rakette võib pidada ideaalseks vahendiks kõrgelt lendavate õhusihtmärkide püüdmiseks pikkadel vahemaadel);
Raketitõrje - ballistiliste rakettide väljalaskmise pealtkuulamine trajektoori algosas.
Kasutage korduvkasutatavate droonidena nii maapealsete sihtmärkide tabamiseks kui ka luureks.
Lõpuks on selge, et ülihelikiirusega raketid on kõige tõhusam – kui mitte ainus – vastumürk hüperhelikiirusega ründerelvadele.
Hüperhelirelvade arendamise teine suund on õhusihtmärkide (35–40 mm kaliibriga) hävitamiseks mõeldud mürskudesse monteeritud väikesemahuliste tahkekütuse scramjet-mootorite, samuti soomusmasinate ja kindlustuste (kineetilised ATGM-id) loomine. 2007. aastal lõpetas Lockheed Martin tankitõrjeraketi CKEM (Compact Kinetic Energy Missile) prototüübi katsetamise. Selline rakett hävitati edukalt 3400 m kaugusel nõukogude tank T-72, mis on varustatud täiustatud dünaamilise kaitsega.
Tulevikus on võimalik, et ilmuvad veelgi eksootilisemad kujundused, näiteks transatmosfäärilised lennukid, mis suudavad suborbitaalseid lende mandritevahelistesse vahemikesse. Ballistiliste rakettide hüperhelilõhkepeade manööverdamine on samuti üsna asjakohane - ja seda lähitulevikus. Teisisõnu, järgmise 20 aasta jooksul muutuvad sõjalised asjad dramaatiliselt ja hüperhelitehnoloogiast saab selle revolutsiooni üks olulisemaid tegureid.
Kiirus 2,5 Machi – kui palju on mph või ms? ..ja sain parima vastuse
Vastus kasutajalt Wuala System[guru]
Ilma kõrgust teadmata ei saa öelda.
Heli kiirus õhus erinevatel kõrgustel merepinnast. 15 °C ja 760 mm Hg juures. Art. (101325 Pa) merepinnal.
Heli kiirus õhus erinevatel kõrgustel merepinnast. 15 °C ja 760 mm Hg juures. 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 alates Grigori Vassiljev[algaja]
See on kõik üldmõisteid kiiruse kohta ehk siis ilma iseloomust sõltumatu jne! Mida see tähendab, heli kiirus on 330 m/s! Ülehelikiirus pole suurem kui 1 Mach (330 m/s), see tähendab jah, aga üle 660 m/s (2376 km/h), see tähendab, et (lo) Mach 1 kuni Mach 2 on see kaetud dünamoga - kineetiline lööklaine (kavitatsioon) pärast ülikiirendust enne ja pärast hüperheli jõudmist, tõmmatakse kavitatsioon välja, kuni ümbritsev õhusegu kuumeneb ja kaotab seejärel oma tiheduse peaaegu 5 korda, mis näitab, et (lendav objekt) jõuda kiiruseni üle 10 Machi (36 000 km/h), kuid sel juhul on parem paigaldada kavitaator, mis suudab keha (L O) katta elektromagnetväljaga, mis toob kaasa ohutumad lennud mõlemale (L O) endale ning meeskonnale ja reisijatele!!! Ja kui me räägime helikiirusega sarnastest ja suurematest kiirustest, siis peame silmas kiiruse väärtuse järkjärgulist suurenemist, mitte nende eksponentsiaalset kasvu, st 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 kiirusväärtustel peaksid olema nimed, mis ületavad nii tähiste kui ka kiiruse tavalisi piire!!! Ehk siis heli, superheli, hüperheli, ultraheli, megaheli jne!!!
Vastus alates TUME KÜPSIS? _?[algaja]
Vastus alates Danil Eremejev[aktiivne]
Miks kirjutada, kui see pole õige?
Vastus alates Zheka - d[aktiivne]
Machi numbri mõistmiseks mittespetsialistide poolt võib väga lihtsustatult öelda, et Machi arvu numbriline väljendus sõltub ennekõike lennukõrgusest (mida kõrgem on kõrgus, seda väiksem on heli kiirus ja mida suurem on Machi arv). Machi arv on tegelik kiirus voolus (st kiirus, millega õhk liigub ümber näiteks lennuki) jagatud heli kiirusega konkreetses keskkonnas, seega on seos pöördvõrdeline. Mach 1-le vastav kiirus maapinnal on ligikaudu 340 m/s (kiirus, millega inimesed tavaliselt arvutavad läheneva äikese kaugust, mõõtes aega välgusähvatusest äikeseplaginani) või 1224 km/ h. 11 km kõrgusel on temperatuuri languse tõttu heli kiirus väiksem - umbes 295 m/s ehk 1062 km/h.
Entsüklopeediline YouTube
1 / 5
✪ A.I. Sokolov kvantmehaanikast, esimene osa
✪ Mis on reinkarnatsioon
✪ Hiromantia. Huvitav konsultatsioon. Elav eeskuju
✪ ISIK rikub FÜÜSIKASEADUSI. Üleloomulik eksperiment "PYRAMID"
✪ Helibuumi probleem – Katerina Kaouri
Ajalooline viide
Nimi Machi number ja määramine M pakkus välja 1929. aastal J. Ackeret. Varem esines see nimi kirjanduses Bairstow number(Bairstow, nimetus B a (\displaystyle (\mathsf (Ba)))) ja Nõukogude sõjajärgses teaduskirjanduses ja eriti 1950. aastate nõukogude õpikutes - nimi Maievski number (Mach - Maievski number) nime saanud Venemaa ballistika teaduskooli asutaja järgi, kes kasutas seda väärtust koos selle nimetusega M (\displaystyle (\mathsf (M))) kasutatakse ilma erinimeta, need on kosmopoliitsuse vastase võitluse eraviisilised ilmingud.
Machi arv gaasidünaamikas
Machi number
M = v a , (\displaystyle (\mathsf (M))=(\frac (v)(a),)Kus v (\displaystyle v)- voolukiirus ja a (\displaystyle a)- kohalik helikiirus,
on antud kiirusega voolus oleva keskkonna kokkusurutavuse mõju mõõt selle käitumisele: ideaalse gaasi olekuvõrrandist järeldub, et suhteline tiheduse muutus (at püsiv temperatuur) on võrdeline rõhu muutusega:
d ρ ρ ∼ d p p , (\displaystyle (\frac (d\rho )(\rho ))\sim (\frac (dp)(p)),)Bernoulli seadusest voolu rõhuerinevus d p∼ ρ v 2 (\displaystyle dp\sim \rho v^(2)), see tähendab suhtelist tiheduse muutust:
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 helikiirusest a ∼ p / ρ (\displaystyle a\sim (\sqrt (p/\rho ))), siis on suhteline tiheduse muutus gaasivoolus võrdeline Machi arvu ruuduga:
d ρ ρ ∼ v 2 a 2 = M 2 . (\displaystyle (\frac (d\rho )(\rho ))\sim (\frac (v^(2))(a^(2)))=(\mathsf (M))^(2.)Koos Machi arvuga kasutatakse ka muid mõõtmeteta gaasivoolu kiiruse omadusi:
kiiruse koefitsient
λ = v v K = γ + 1 2 M (1 + γ − 1 2 M 2) − 1 / 2 (\displaystyle \lambda =(\frac (v)(v_(K)))=(\sqrt (\frac (\gamma +1)(2)))(\mathsf (M))\vasak(1+(\frac (\gamma -1)(2))(\mathsf (M))^(2)\parem) ^(-1/2))ja mõõtmeteta kiirus
Λ = v v max = γ − 1 2 M (1 + γ − 1 2 M 2) − 1 / 2 , (\displaystyle \Lambda =(\frac (v)(v_(\max )))=(\sqrt ( \frac (\gamma -1)(2)))(\mathsf (M))\left(1+(\frac (\gamma -1) (2))(\mathsf (M))^(2)\ paremal)^(-1/2),)Kus v K (\displaystyle v_(K))- kriitiline kiirus,
v max (\displaystyle v_(\max ))- maksimaalne kiirus gaasis, γ = c p c v (\displaystyle \gamma =(\frac (c_(p))(c_(v))))- gaasi adiabaatiline indeks, mis võrdub vastavalt gaasi erisoojusvõimsuste suhtega konstantsel rõhul ja mahul.Machi numbri tähtsus
Machi arvu olulisust selgitab asjaolu, et see määrab, kas gaasilise keskkonna voolukiirus (või keha liikumine gaasis) ületab heli kiirust või mitte. Ülehelikiirusel ja allahelikiirusel liikumisel on põhimõttelised erinevused; lennunduse puhul väljendub see erinevus selles, et ülehelikiirusega režiimides tekivad kitsad kihid vooluparameetrite kiirete oluliste muutuste (lööklained), mis põhjustavad kehade takistuse suurenemist liikumise ajal, soojuse kontsentratsioon nende pinnal voolab. ja keha keha läbipõlemise võimalus jms.
Äärmiselt lihtsustatud selgitus Machi numbri kohta
Machi numbri mõistmiseks mittespetsialistide poolt võime väga lihtsalt öelda, et Machi arvu numbriline avaldis sõltub ennekõike lennukõrgusest (mida suurem on kõrgus, allpool heli kiirus ja kõrgemale Machi arv). Machi arv on tegelik kiirus voolus (st kiirus, millega õhk liigub ümber näiteks lennuki) jagatud heli kiirusega konkreetses keskkonnas, seega on seos pöördvõrdeline. Mach 1-le vastav kiirus maapinnal on ligikaudu 340 m/s (kiirus, millega inimesed tavaliselt arvutavad läheneva äikese kaugust, mõõtes aega välgusähvatusest äikeseplaginani) või 1224 km/ h. 11 km kõrgusel on temperatuuri languse tõttu heli kiirus väiksem - umbes 295 m/s ehk 1062 km/h.
Seda selgitust ei saa kasutada kiiruse matemaatiliste arvutuste või muude aerodünaamika matemaatiliste operatsioonide jaoks.
Vaata ka
Kirjandus
- Machi arv // Füüsiline entsüklopeedia. -M.: Nõukogude entsüklopeedia, 1988.
- GOST 25431-82 Dünaamiliste rõhkude ja õhu stagnatsiooni temperatuuride tabel sõltuvalt Machi numbrist
Märkmed
| Mõisted | |
|---|---|
| Sarnasuse kriteeriumid | Alfvéni arv (Al) · Archimedese arv (Ar) · Atwoodi number (A) · Bagnoldi number (Ba) · Bairstow number (Be) Bionumber (Bi) · Boltzmanni number (Bo) · Võlakirja/Eötvösi number (Bo, Bd või Eo) · Brinkmani number (Br) Bulygini number (Bu) · Weissenbergi number (Wi või We) · Weberi number (meie) · Galilei arv (Ga) · Hartmanni arv (Ha) · Gay-Lussaci number (Gc või GaL) · Homokrooniaarv (Ho) · Grashofi number (Gr) · Graetzi arv (Gz) · Goucheri number (mine) Damköhleri number (Da) · Debora number (De) · Deryagini number (Dg või De) · Dyne'i arv (Dn või D) · Katte number (Co) · Kapillaarsuse arv (Cp või Ca) · Taskunumber (Ka) · Keleghan-Carpenteri number ( K C) · Cybel number (Ki) · Kirpitševi number (Ki) · Clausiuse arv (Cl) · Knudseni arv (Kn) · Kossovitši number (Ko) · Cauchy arv (Ca) · Laplace'i arv (La) · Lundqvisti number (Lu või S) · Lykovi number (Lk või Lu) · Lewise number (Le) Ljaštšenko number (Ly) · Marangoni arv (Mg) · Machi number(M) Mortoni number (Mo) · Nusselt number (Nu) · Newtoni arv (Ne või Nt) · Ohnesorge'i number (Oh) · Pecleti arv (Pe) · Arv Baas (Pn) · Prandtl number (Pr) · Magnetiline Prandtl-arv (Pr m) · |
Kas olete kunagi tahtnud saada piloodiks? Tea, et eesmärk ilma plaanita on vaid soov (suure klassiku Antoine de Saint-Exupéry sõnad). Väärib märkimist, et ta polnud mitte ainult kirjanik, vaid ka elukutseline piloot.
Absoluutselt kõik taevaga seotud inimesed läbivad aerodünaamika kursusi. See on õhu (gaasi) liikumise teadus, mis uurib ka selle meediumi mõju voolujoonelistele objektidele. Üks aerodünaamika harusid on ülehelikiirusega lennukitel lendamise omadused. Ja siin näeb õpilane tähte M kogu oma hiilguses Mida see tähendab?
Väga lühike teave
Ladina täht M aerodünaamikaõpikutes pole midagi muud kui Machi arv. See tähistab objekti (näiteks lennuki) ümbritseva voolu kiiruse ja kohaliku helikiiruse suhet. See võlgneb oma nime lennunduses Austria teadlasele Ernst Machile. Teaduslike sõnadega näeb see välja järgmine:
M= v/ a
Siin v on vaba voo kiirus, a on kohalik helikiirus. Väärib märkimist, et välismaised allikad kasutavad erinevalt kodumaisest kirjandusest objekti kiirust. Inimesel, kes sellele ei vasta ametialane tegevus, tõenäoliselt jääb alles kaks küsimust. Mis on kohalik helikiirus? Miks on Machi numbrit vaja?
Valmis startima!
Mida mõeldakse sõna heli all? Esiteks on see laine. Tekitab ju keskkonnas häireid, mis kanduvad edasi õhumolekulidesse jne mööda ahelat. Seetõttu liigub helilaine kõrguse suurenedes, kus atmosfäär on haruldasem, väiksema kiirusega. Vastavalt sellele sisaldab Machi arvu valem täpselt kohalikku helikiirust. Kõik konkreetsete kõrguste väärtused on juba välja arvutatud (spetsiaalsed tabelid) - peate vaid asendama. Vastutuleva voolu kiirust mõõdetakse õhurõhu vastuvõtjate (APR) abil, mis on paigaldatud kõikidele lennukitele. Nüüd on meil kõik andmed, mis tähendab, et saame Machi arvu hõlpsalt arvutada. Tekib õiglane küsimus: "Miks mitte kasutada lihtsalt lennukiirust?" Ärge unustage, et lendate kõrgete Machi numbritega.
Kolm, kaks, üks – lähme
Machi arv mängib lennunduses (ja mitte ainult) tohutut rolli. Peaaegu kõik tsiviil-, sõjaväe- ja kosmosesüstiku piloodid ei saa ilma selleta hakkama. See parameeter on väga oluline!
Millal lennukid ruumis liikudes hakkavad seda ümbritsevad õhumolekulid "häirima". Kui lennuki kiirus on väike (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.
Transoonilisel kiirusel (~1190 km/h) kanduvad väikesed häired teistele lennuki ümber olevatele molekulidele (lihtsam on arvestada tiiva pinda) ja ühel hetkel, kui võrreldakse mingil hetkel vabavoolu kiirust. lokaalse helikiirusega (M=1 , nimelt vooluga saab lennuk lennata väiksema kiirusega) tekib lööklaine. Seetõttu on hävituslennukite konstruktsiooni erinevus nii ilmne: nende tiivad, saba ja kere võrreldes allahelikiirusega lennukitega.
Lennukitel, mis lendavad koos M<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 puhul on lennutegevuse dokumentides (RLE kodumaiste õhusõidukite puhul, FCOM välismaiste lennukite puhul) märgitud kriitiline Machi arv. See on M minimaalne väärtus, mille juures lähenev vool lennuki mis tahes osas saavutab helikiiruse (Mkr). See on kogu saladus!
Muide, Nõukogude Liidu kõige õnnelikumad lennureisijad reisisid kiiremini kui tänapäevased. Ei usu mind?
Uus on ammu unustatud vana
Vanad on kiiremad kui noored! Ja see pole nali. Üks vana lennuk, mille kõik unustasid, oli kunagi NSVL lennunduse lipulaev. Tema nimi oli TU-144. See oli (ja on) maailma esimene kommertslende teinud ülehelikiirusega reisilennuk, mille maksimaalne kiirus on kuni 2500 km/h. Kuigi Tu-144 lennukarjäär oli lühiajaline, oli selle saatus M-numbriga lahutamatult seotud.
Teine sarnane lennuk oli Briti-Prantsuse Concorde. Tähelepanuväärne on see, et nad tegid oma esimese lennu vaid kahekuulise vahega. Hea aerodünaamika tundmine aitab kommertslendudel reisijatel unustada pikad lennud üle Atlandi ookeani. Ja õhusõidukite ja kosmoseaparaatide lennud inspireerivad inimkonda jätkuvalt uutele avastustele.
Tere, kallid ajaveebisaidi lugejad. Kiiruse mõiste on meile teada juba kooliajast. Kui me räägime selle füüsilisest olemusest, siis see on vahemaa, mille liikuv keha (materiaalne punkt) läbib teatud aja jooksul.
Vahemaa tähistatakse nii süsteemsete kui ka mittesüsteemsete ühikutega (meetrid, miilid, nurgad jne), samas kui aeg määratakse sekundites või tundides. Seega saab kiirust väljendada mitmesugustes suurustes, nagu meeter sekundis (m/sek), kilomeeter tunnis (km/h), radiaan sekundis (1/sek) jne.
Kuigi ülaltoodud kiiruse tähistusi on lihtne üksteiseks teisendada, on mitmeid piirkondi, kus on mugav (või ajalooliselt tavaks) mõõta kiirus konkreetsetes ühikutes.
Näiteks meremehed eelistavad "sõlme" (meremiili tunnis). Astronoomias kasutavad nad radiaalset (radiaalset) kiirust, astronautikas - kosmilisi kiirusi (neid on kolm).
Lennunduses, kus peame tegelema ülehelikiirusega, on võrdluspunktiks reeglina kiirus helilainete levik gaasilises keskkonnas (lihtsam - heli kiirus õhus).
See tõi kaasa sellise mõõtühiku tekkimise nagu " Machi number"(Austria aerodünaamika valdkonna eksperimentaalfüüsiku Ernst Machi auks). Miks see vajalik on, räägime allpool (ja tee ääres märgime, et sellel teadlasel pole midagi pistmist fraasiga "tegi eksituse").
Heli kiiruse omadused
Heli kiiruse eripäraks on see, et see varieerub sõltuvalt keskkonna olemus.
Eelkõige on malmis heli kiirus ligikaudu 5000 m/sek, magevees – 1450 m/sek, õhus – 331 m/sek (1200 km/h). Määratlus "ligikaudne" ei valitud juhuslikult, kuna heli vibratsiooni kiirust mõjutavad ka muud tegurid.
Meid huvitava õhukeskkonna jaoks tegurid Heli kiirust mõjutavad:
- temperatuur (T);
- rõhk (P);
- tihedus (p);
- niiskus (f).
Loetletud näitajad on omavahel tihedalt seotud (näiteks on tihedus temperatuuri, rõhu ja niiskuse funktsioon), aga ka kõrgusega. Need mõjutavad ka heli kiirust.
See seos on selgelt näidatud allolevas tabelis (vastavalt ICAO andmetele).
Siin on peamine, et heli kiirus varieerub oluliselt sõltuvalt kõrgusest.
Mach 1 on mitu kilomeetrit sekundis
Heli kiiruse ebastabiilsus (erinevalt valguse kiirusest) oli üks põhjusi, miks nad hakkasid aerodünaamikas kasutama parameetrit nimega "Mach".
Mach iseloomustab õhusõiduki liikumist õhuvoolus ehk teisisõnu näitab lennukit ümbritseva õhu helikiiruse ja lennuki enda kiiruse vahelist seost. See tähendab, et see on mõõtmeteta üksus.
Mach 1 kokpiti armatuurlaual näitab, et lennuk liigub helikiirusel kindlal kõrgusel.
Kui lennuk ületab sellel kõrgusel helikiirust kaks korda, kuvatakse armatuurlaual Mach 2 (2 Mach). Üldine arvutusvalem näeb välja selline:
Lihtsustatud lähenemist leiab ka kirjandusest, kus Machi arv teisendatakse lineaarkiiruseks (kilomeetrit tunnis või sekundis). Võrdlusüksusena Mach 1 on võetud kiiruseks 1198,8 km/h ehk 333 m/s, mis võrdub heli kiirusega normaalsel atmosfäärirõhul (101,3 kPa) ning nulltemperatuuril ja -niiskusel pinna lähedal Maa.
Kuid nagu eespool märgitud, muutuvad atmosfääritingimused kõrgusega, mistõttu seda lähenemisviisi ei peeta õigeks ja seda ei kasutata aerodünaamika matemaatilistes arvutustes.
Kui näeme kõrgel taevas reaktiivlennukit, mis jätab endast maha valge gaasisamba ja kuuleme ühel hetkel iseloomulikku pauku, tähendab see, et lennuk on ületanud helibarjäär, st ületas Mach 1 (Mach˃1) väärtuse.
Teatmekirjanduses on märgitud, et hävitaja MiG-29 maksimaalne kiirus on 2,3 Machi ehk 2450 km/h. Selgub, et sel juhul Mach 1 = 1065 km/h (295,8 m/sek). Võrreldes seda väärtust tabeliandmetega (vt eespool), näeme, et see vastab umbes 18 000 m kõrgusele, mis on tegelikult MiG-29 praktiline lagi.
Teeme kokkuvõtte. Vastates küsimusele "mis on Mach 1 kiirus kilomeetrites tunnis", peame selgitama, millisest lennukõrgusest me räägime. Vaadake ülaltoodud tabelit ja võtke soovitud kõrgusele lähim helikiiruse väärtus ja korrutage see ühega (1 Mach) või 27-ga, nagu Vanguardi kiiruse puhul (selle kohta lugege allpool).
Mach 27 – kas see on unistus või reaalsus?
- Arvesse võetakse kiirust 1 kuni 5 Machi ülehelikiirusega
- Rohkem kui 5 Mach – hüperheli
- Mach 23 on juba esimene ruum kiirust
Kuid kiirusest 27 Machi hakati rääkima 2018. aasta lõpus, kui Avangardi hüperhelikiirusega lahingrakett ületas stardikatsetuste käigus selle verstaposti, mis muutis selle vaenlase õhutõrjesüsteemidele kättesaamatuks.
Kui kasutame ülalkirjeldatud lihtsustatud lähenemist, siis Mach 27 on umbes 9000 m/s või 32 400 km/h. Kuid see asub Maa pinna lähedal. Peal 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 räägin? Kosmoselaevade (ja laevade endi – meie Burani või Ameerika süstikute) maandumismoodulid sisenevad Maa atmosfääri suurema kiirusega. Näiteks kui ameeriklased olid tõesti Kuul, siis naastes oleksid nad pidanud sisenema Maa atmosfääri kiirusega 40 Machi!
Sellepärast Mach 27 on reaalsus, mis oli inimkonnale kättesaadav juba eelmise sajandi kuuekümnendatel (ma omistan hariduse puudumisele mõttetuse selle kohta, et puuduvad materjalid, mis kaitseksid vältimatu ülekuumenemise eest).
Mis on Avangardovi mõte? Fakt on see, et nad suudavad lennata sellise kiirusega (libisedes) üsna kaua ja samal ajal manööverdada nii kõrguses kui ka nurga all.
Meeletu kiirusega, kuid etteantud trajektoori järgides lendavat sihtmärki alla tulistada pole keeruline (lihtne matemaatika). Teine asi on tulistada alla sihtmärki, mis manööverdab kaootiliselt (ettenägematult) sellise kiirusega. Selleks peab raketitõrjerakett liikuma veelgi kiiremini, kuid see pole enam võimalik (üles lennates ei pea kukkudes planeerima).
Samas tuleb märkida, et raketimootor ei suuda sellise kiirusega pikaajalist ühtlast lendu pakkuda. Teadlased ja disainerid püüavad seda probleemi lahendada hüperhelikiirusega reaktiivmootori (scramjet engine) abil, mis suudab pidevalt töötada kümneid minuteid.
Nii et täieõigusliku hüperhelilennuki loomise uurimine jätkub nii Venemaal kui ka välismaal. Ilmselt on nad juba tulemusi andnud või on leitud alternatiivne lahendus.
Miks muidu võite olla kindel, et Vanguard vastab tõesti Moskva piirkonna deklareeritud omadustele?
Otsustage ise. Löök viidi läbi Kamtšatka katsepolügooni sihtmärgile, mis asub Ameerika radaritest vaid saja miili kaugusel ja mis suudab hõlpsalt jälgida peaaegu kogu uuendusliku raketi lennu kriitilist etappi. Miks nad seda tegid? Kas oleks võimalik kasutada teisi hulknurki?
Oli vaja anda vaenlasele võimalus deklareeritud omadusi kontrollida. Nad olid veendunud ja see on väga oluline (jahutab kuumad pead). Nüüd laske neil mõistatada, kuidas see võimalik on ja millistel füüsilistel põhimõtetel see põhineb.
Edu sulle! Kohtumiseni ajaveebisaidi lehtedel
Võib-olla olete huvitatud
Mis on meteoriit ja meteoriit Assonants on vokaalide ühtsus ESR on normist kõrgem - mida see tähendab meestel, naistel ja lastel (väärtuste tabelid vanuse ja võimalike probleemide järgi) LTE – mis see on, VoLTE vestlused, erinevus 4G-st ja õige telefoni valimine Alliteratsioon on helide kunstiline kordamine 
Mitu megabaiti on gigabaidis, bitte baidis (või kilobaidis) ja mis infoühikud need on? Mis on sortiment - selle liigid ja 5 moodustamismeetodit Tandem on vastastikku kasulik liit Räsi - mis see on ja kuidas aitab räsifunktsioon Interneti-turvalisuse probleeme lahendada 
Ping - mis see on, kuidas seda kontrollida ja vajadusel vähendada (madalam ping) Antiplagiat.ru on võrguteenus, kus saate kontrollida tekstide unikaalsust ja tuvastada plagiaadi mis tahes töös (ülikool, ajakiri)
