Каковы последствия ударных волн для обычных и сверхзвуковых самолетов?

Не сильно, правда, ударная волна просто стекает с носа самолета, а противоударная с хвоста. Они улетают от самолета и не задевают его.

Источник изображения

Сам толчок представляет собой сжатие, которое летящий самолет оказывает на ничего не подозревающий воздух перед собой: возмущения распространяются со скоростью звука, если самолет движется быстрее, предупреждения нет, и воздух внезапно сжимается, когда самолет прибывает. Такова природа шока.

Величина сжатия распределяется. Это не удар, как при взрыве бомбы, а только громкий шум. Полет со скоростью более 1 Маха по своей сути не более опасен, чем полет на дозвуковой скорости. При первой попытке 70 лет назад было некоторое неожиданное поведение, которое нужно было сгладить, но это для вас авиация в двух словах. Когда проблема осознана, это всего лишь приглашение к поиску решения, что и сделали ребята из аэрокосмической отрасли.

• Волновое сопротивление и ограничения максимальной скорости

Ударная волна может ограничить максимальную скорость самолета, так как для каждого аэродинамического профиля существует критическое значение Маха.$M_{crit}$что связано с началом резкого роста коэффициента лобового сопротивления$c_d$. Это связано с волновым сопротивлением , которое увеличивается по мере усиления ударной волны.

По этой причине для получения более высокого$M_{crit}$значение (т. е. увеличить максимальную скорость при той же мощности или иметь ту же скорость при меньшем расходе топлива) сверхкритические аэродинамические поверхности используются для транспортных самолетов, которые используют довольно плоскую верхнюю поверхность для задержки и ослабления удара.

Другим косвенным фактором, влияющим на скорость сверхзвуковых транспортных самолетов, являются ограничения по шуму. Например, в годы Конкорда были случаи разбития стекол возле аэропорта, не говоря уже о звуковых ударах (вы когда-нибудь слышали боевой самолет на лоу-пассе?). По этой причине проводится много исследований сверхзвуковых самолетов, оптимизированных для «низкой стрелы» .

• Трансзвуковой буфет

При отрыве потока, вызванном ударной волной, может возникнуть неустойчивость потока, называемая ударным бафтингом . Это включает в себя колебательное движение амортизатора (назад и вперед), сопровождающееся колебаниями сил давления на крыло, которые вызывают колебания всего корпуса самолета. Это обычное явление для истребителей при маневрировании и на ранних этапах может предупредить пилота о том, что он приближается к сваливанию. Обычно пилоты знают о зоне полета, и внутри нее эти вибрации вряд ли причинят какой-либо вред конструкции (вне зоны может произойти многое, но потеря устойчивости и управления более вероятна, чем серьезный отказ конструкции). В любом случае колебательные нагрузки связаны с усталостью конструкции, и это уже другой вопрос.

Посмотреть публикацию