Sonic Boom в самолетах и ​​​​космических кораблях

Я хотел бы знать, почему самолеты и космические корабли производят двойной звуковой удар при преодолении звукового барьера.

Некоторое время назад я думал, что понял, поскольку у каждого транспортного средства есть начальная и конечная точка.

Но так ли это?

Я уже знал, что конденсат на законцовках крыльев и хвостовых стабилизаторах вызван локализованным гиперсонаром и давлением, вызванным ударной волной.

Я изучил несколько статей и посмотрел несколько полетов (не то, чтобы мне когда-либо требовалось оправдание! 😁), но до сих пор не понимаю, почему это не плавный продольный переход после достижения первого толчка.

Приветствуются любые пояснения, заранее спасибо!

Пост скриптум; У меня нет 1000 повторений, поэтому я не могу пометить это максимальным Q.

PPS Или где это вообще бывает, судя по всему.

Ответы (2)

Я хотел бы знать, почему самолеты и космические корабли производят двойной звуковой удар при преодолении звукового барьера.

Одно уточнение здесь состоит в том, что звуковой удар производится непрерывно, когда объект движется со скоростью, превышающей скорость звука, а не только «при преодолении звукового барьера».

Воздействие на воздух перед объектом, движущимся со сверхзвуковой скоростью, иное, чем на воздух за ним: воздух перед объектом сжимается, воздух за ним разрежается. И сжатие, и разрежение на сверхзвуковых скоростях производят ударные волны: положительные для сжатия, отрицательные для разрежения.

Приведенный ниже N-образный график (скопированный из этой статьи в Википедии), называемый N-волной, представляет собой характеристику профиля давления для двойной стрелы.

введите описание изображения здесь

Здесь мы видим, что первый удар, связанный с носовой частью самолета, создается избыточным давлением (положительная ударная волна), а второй удар, связанный с хвостовой частью, создается разрежением (отрицательная ударная волна).

Как упоминалось ранее, эти ударные волны или волновые фронты, близко следующие друг за другом, являются непрерывными (составляя конус за сверхзвуковым самолетом), но для наблюдателя в данном месте они будут выглядеть как два удара в быстрой последовательности.

Являются ли здесь процессы сжатия и разрежения математически симметричными? Увеличивает ли разрежение и энтропию? Будут очень признательны любые простые уравнения, подчеркивающие основную физику того, почему как сжатие, так и разрежение приводят к ударам.
@Mathews24 Mathews24 Это моя интерпретация/понимание механизма отрицательной волны, поэтому я бы не стал полагаться на него без подтверждения из других источников. Я хотел бы помочь, но у меня нет дальнейших идей по этому вопросу.

Я хотел бы знать, почему самолеты и космические корабли производят двойной звуковой удар при преодолении звукового барьера.

Посмотрите на изображение по следующей ссылке https://physics.stackexchange.com/a/306184/59023 и посмотрите обсуждение на https://physics.stackexchange.com/a/281767/59023 .

Вы заметите, что есть несколько мест, где меняется показатель преломления . Это связано с тем, что каждое место с различным поперечным сечением генерирует свою собственную волну плотности (некоторые из которых генерируют ударные волны ). Чем больше изменение поперечного сечения, тем сильнее волна плотности. Таким образом, нос и хвост имеют тенденцию генерировать самые большие волны плотности, что может привести к толчкам, если объект сверхзвуковой.

Sonic Boom в самолетах и ​​​​космических кораблях
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v