Каково максимальное и минимальное давление воздуха, создаваемое самолетом на сверхзвуковой скорости?

Когда самолет выходит на сверхзвук, он создает перед собой ударную волну. Ударная волна сжимает воздух и замедляет его, так что составляющая скорости, ортогональная фронту ударной волны, становится дозвуковой. Посмотрите на это так: самолет как бы создает свой собственный кокон из более плотного и менее объемного воздуха, чтобы лететь в нем.

Как и в дозвуковом потоке, самое высокое давление находится за вершиной ударной волны, в критической точке, точке, где скорость снижается до нуля, как на передней кромке. Самое низкое давление и плотность обычно бывает перед ударной волной, это нормальное атмосферное давление. В отличие от дозвукового потока, в сверхзвуковом потоке каждое изменение скорости потока сопровождается большим изменением плотности.

Существует 2 типа ударных волн :

• обычная ударная волна:
  у них есть хорошие таблицы , где вы можете увидеть скорость, давление и плотность за волной. Эта ударная волна в основном возникает в трубах, таких как заборник Пито .
• Косые ударные волны :
  Эти ударные волны называются сильными, когда число Маха после волны ниже 1, и слабыми, когда скорость после волны все еще сверхзвуковая.

У НАСА есть несколько хороших программ, показывающих, как формируются разные типы ударных волн и как они взаимодействуют, вы можете найти их здесь .

Наибольшее давление наблюдается в критической точке части, обращенной непосредственно к набегающему потоку. Это давление застоя , и оно возрастает пропорционально квадрату числа Маха потока. Поскольку сверхзвуковое крыло обычно стреловидное, его передняя кромка не достигнет полного давления торможения, поскольку составляющая скорости потока, ортогональная передней кромке, не изменяется.

Наименьшее давление обычно наблюдается в верхней части фюзеляжа. Воздух там настолько разрежен, что вертикальное оперение становится все более неэффективным при более высоких числах Маха. Наклон локальной поверхности от направления движения можно использовать с расчетом разложения Прандтля-Мейера , чтобы дать вам приблизительное представление о том, насколько низко может упасть это давление.