Существует ли в настоящее время звуковая технология без стрелы?

Ударная волна является физическим явлением и поэтому неизбежна. Лучшее, что мы можем сделать, это уменьшить их интенсивность и уменьшить их воздействие на землю.

Метод устранения ударной волны (теоретически) был предложен Адольфом Буземаном . Его планер, называемый бипланом Буземана, состоит из двух пластин треугольного сечения, расположенных на определенном расстоянии друг от друга (чтобы предотвратить удушье) с плоскими сторонами, параллельными потоку жидкости.

Изображение со сверхзвукового биплана — обзор Kazuhiro Kusunose et al.

Идея состоит в том, что ударные волны формируются внутри между двумя (треугольными) «аэродинамическими профилями» и компенсируют друг друга при расчетных условиях, показанных в первом случае.

Изображение со сверхзвукового биплана — обзор Kazuhiro Kusunose et al.

При нерасчетных условиях возникают ударные волны. Однако это не создает никакой подъемной силы при нулевом угле атаки, что очевидно. Как объясняют исследователи ,

... конструкции не хватает подъемной силы: два крыла создают очень узкий канал, по которому может проходить лишь ограниченное количество воздуха. При переходе на сверхзвуковые скорости канал... мог по существу "захлебнуться", создавая невероятное сопротивление. Хотя конструкция может прекрасно работать на сверхзвуковых скоростях, она не может преодолеть лобовое сопротивление, чтобы достичь таких скоростей.

Чтобы решить эту проблему, проводятся исследования. Один из предложенных методов - изменить форму крыльев, чтобы они были эффективны на всех скоростях. Другая группа работает над оптимизацией формы аэродинамических поверхностей биплана Буземанна, чтобы уменьшить ударную волну на всех этапах сверхзвукового полета. Однако все эти исследования находятся на концептуальной стадии, и эксперименты пока не проводились.

НАСА провело демонстрацию Shaped Sonic Boom Demonstration (SSBD), в ходе которой фюзеляж Northrop-5E был модифицирован (что-то вроде клюва пеликана), чтобы изменить характер ударных волн, образующихся при сверхзвуковом полете.

" Демонстрационный самолет F-5E Shaped Sonic Boom " НАСА/Карла Томас - http://www.dfrc.nasa.gov/Gallery/Photo/SSBD/HTML/EC03-0210-1.html . Под лицензией Public Domain через Commons .

НАСА сообщило, что модификации смогли значительно снизить интенсивность ударной волны, как показано на изображении ниже («плоская» линия давления от демонстратора SSB).

Изображение из программы Quieting the Boom - демонстрационного стенда Shaped Sonic Boom и программы НАСА «В поисках бесшумного сверхзвукового полета »

Активные исследования по-прежнему проводятся различными организациями в этой области.

Да, эта технология уже есть. Используя тот факт, что скорость звука пропорциональна квадратному корню из температуры воздуха, вы можете летать на малой сверхзвуковой скорости на высоте, и ударная волна не ударит по земле. Если число Маха достаточно низкое, ваша скорость будет дозвуковой в воздухе при температуре земли, поэтому ударные волны будут рассеиваться по пути вниз.

Графическое объяснение порогового числа Маха ( источник изображения )

Но прирост скорости будет низким, а все усилия не очень экономичными. Как только скорость полета увеличится до сверхзвуковой в наземных условиях, слышимых ударных волн будет трудно избежать. Их можно смягчить, но полностью избежать нельзя.

Я недавно видел что-то подобное в документе о сверхзвуковом концептуальном самолете (боинга или аэробуса, я не помню).

Основная часть здесь заключалась в том, что на самом деле это не самолет, который является «безстреловым», а скорее то, что он способен летать по «безстреловому» (обратите внимание на кавычки, к которым я еще вернусь) профиль полета.

Описанный ими «безстреловый» профиль включал переход к сверхзвуку в почти вертикальном полете (под действием ракет / ПВРД), распространяя ударную волну в горизонтальной плоскости, давая ей достаточно времени для рассеивания энергии, прежде чем она приблизится к земле.

Крейсерская высота этого самолета была достаточной, чтобы предотвратить проблемы со стрелой на земле (достаточно высокой, чтобы ударная волна рассеялась к тому времени, когда она достигнет земли).

Так что в основном все сводится к почти вертикальному набору высоты и полету на большой высоте.

На самом деле это просто набор того, что я прочитал, и я не эксперт, и я пишу это по смутным воспоминаниям, поэтому можно ожидать ошибок. Поправки приветствуются. Тем не менее, я подумал, что для меня имеет смысл написать это, так как мне кажется, что этот тип концепций - это то, о чем был вопрос. Это то, что обычно имеют в виду, когда говорят о «безстрельном сверхзвуке».

Самый простой способ — летать высоко. Меньшая плотность воздуха означает меньшую плотность энергии в штанге. А большее расстояние означает, что больше энергии будет рассеяно перед землей. Люди всегда создают концепции суборбитальных шаттлов, которые будут чем-то средним между Конкордом и баллистической ракетой. Обычно для практичности требуется новый тип двигателя.

Можно прикрепить стрелу впереди фюзеляжа, которая будет иметь собственную акустическую стрелу меньшего размера. Это уменьшит интенсивность звукового удара фюзеляжа, и сумма будет меньше, чем без удара.

Вы можете использовать звуковой удар и таким образом поглотить часть его энергии.

Вы можете использовать его для создания сжатия для двигателей. По сути, вы бы поймали ударную волну с помощью воздухозаборников двигателя. Было бы лобовое сопротивление и тяжело представить те же двигатели, хорошо работающие на дозвуке. И это было бы трудно совместить с созданием полезной подъемной силы. Кроме того, хотя использование сжатия от фюзеляжа является нормальным, для фактического захвата звукового удара потребуется, чтобы воздухозаборники располагались близко к передней части, что вызвало бы проблемы с конструкцией двигателя.

Вы можете использовать энергию ударной волны для создания подъемной силы. Чем больше подъемной силы вы создаете, тем меньше будет раздражать людей на земле. В основном вы формируете фюзеляж, чтобы генерировать больше ударов по бокам, и прикрепляете к крыльям поверхность под углом, которая отражает ударную волну вниз. Отражение энергии вниз создаст подъемную силу. Вы также можете иметь фюзеляж, который непосредственно генерирует нисходящие ударные волны, но в несколько ступеней для большей подъемной силы и меньшего шума. Недостатком таких концепций вейврайдеров является то, что они действительно работают только на сверхзвуке, я думаю, даже на определенном диапазоне сверхзвука. Поэтому, пока вы не достигнете правильной скорости, сопротивление будет только увеличиваться.