Vai esat kādreiz vēlējies būt pilots? Ziniet, ka mērķis bez plāna ir tikai vēlme (izcilā klasiķa Antuāna de Sent-Ekziperī vārdi). Ir vērts atzīmēt, ka viņš bija ne tikai rakstnieks, bet arī profesionāls pilots.
Pilnīgi visi cilvēki, kas saistīti ar debesīm, apmeklē aerodinamikas kursus. Šī ir zinātne par gaisa (gāzes) kustību, kas arī pēta šīs vides ietekmi uz racionalizētiem objektiem. Viena no aerodinamikas sadaļām ir lidojuma iezīmes virsskaņas lidmašīnās. Un šeit skolēns redzēs burtu M visā tā krāšņumā. Ko tas nozīmē?
Ļoti īsa atsauce
Latīņu burts M aerodinamikas mācību grāmatās nav nekas cits kā Maha skaitlis. Tas apzīmē plūsmas ātruma ap objektu (piemēram, lidmašīnu) attiecību pret vietējo skaņas ātrumu. Savu nosaukumu aviācijas darbos tas ir parādā austriešu zinātniekam Ernstam Makam. Zinātniskajos vārdos tas izskatās šādi:
M=v / a
Šeit v ir tuvojošās plūsmas ātrums, a ir vietējais skaņas ātrums. Ir vērts atzīmēt, ka ārzemju avoti izmanto objekta ātrumu, atšķirībā no pašmāju literatūras. Cilvēkam, kurš ar to nesaskaras profesionālajā darbībā, visticamāk, radīsies divi jautājumi. Kāds ir vietējais skaņas ātrums? Kāpēc mums ir nepieciešams Maha skaitlis?
Gatavs pacelšanās
Ko nozīmē vārds skaņa? Pirmkārt, tas ir vilnis. Galu galā skaņas avots rada traucējumus vidē, kas ķēdē tiek pārnesti uz gaisa molekulām utt. Tāpēc, palielinoties augstumam, kur atmosfēra ir retāk sastopama, skaņas vilnis izplatīsies ar mazāku ātrumu. Attiecīgi Maha skaitļa formulā ir norādīts vietējais skaņas ātrums. Visas konkrētu augstumu vērtības jau ir aprēķinātas (īpašas tabulas) - jums tikai jāaizstāj. Pretgaitas plūsmas ātrumu mēra, izmantojot gaisa spiediena uztvērējus (APS), kas ir uzstādīti visos lidaparātos. Tagad mums ir visi dati, kas nozīmē, ka mēs varam viegli aprēķināt Maha skaitli. Rodas godīgs jautājums: "Kāpēc neizmantot tikai lidojuma ātrumu?". Neaizmirstiet, jūs lidojat ar augstu M numuru.
Trīs, divi, viens - iesim
Maha skaitlim aviācijā (un ne tikai) ir milzīga loma. Gandrīz visi civilie, militārie un kosmosa kuģu piloti bez tā nevar iztikt. Šis parametrs ir tik svarīgs!
Kad lidmašīna pārvietojas kosmosā, gaisa molekulas ap to sāk "traucēt". Ja gaisa kuģa ātrums ir mazs (M<1, ~ 400 km/h, zemskaņas lidmašīna), tad apkārtējās vides blīvumsvide paliek nemainīga. Bet, palielinoties kinētiskajai enerģijai, daļa no tās tiek tērēta gaisa telpas saspiešanai ap lidmašīnu. Šis kompresijas efekts ir atkarīgs no spēka, ar kādu lidmašīna iedarbojas uz gaisa molekulām. Jo lielāks gaisa ātrums, jo vairāk gaiss tiek saspiests.
Pie transoniskā ātruma (~1190 km/h) nelielas perturbācijas tiek pārnestas uz citām molekulām ap lidmašīnu (vieglāk ņemt vērā spārna virsmu), un vienā smalkā brīdī, kad kādā brīdī pretimbraucēja ātrums plūsma salīdzina ar lokālo ātruma skaņu (M=1, proti, plūsma, lidmašīna var lidot ar mazāku ātrumu), rodas triecienvilnis. Tāpēc atšķirības iznīcinātāju konstrukcijā ir tik acīmredzamas: to spārni, aste un fizelāža, salīdzinot ar zemskaņas lidmašīnām.
Lidmašīnās, kas lido ar M<1, bet lielā ātrumā (mūsdienu pasažieru laineri) šāda situācija var notikt, tikai pāreja uz transonisko ātrumu izraisīs spēcīgāku triecienvilni, ievērojamu pretestības pieaugumu, pacelšanās, kontroles zaudēšana un turpmāks kritums.
Šādiem gaisa kuģiem lidojuma darbības dokumentos (AFM iekšzemes, FCOM ārvalstu) norāda kritisko Maha skaitli. Šī ir mazākā M vērtība, pie kuras tuvojošā plūsma jebkurā gaisa kuģa daļā sasniegs skaņas ātrumu (Mcr). Tas ir viss noslēpums!
Starp citu, Padomju Savienības veiksmīgākie lidojošie pasažieri ceļoja ātrākmoderns. Netici man?
Jaunais ir sen aizmirsts vecais
Vecie ir ātrāki par jauniem! Un tas nav joks. Viena visu aizmirsta veca lidmašīna kādreiz bija PSRS aviācijas flagmanis. Viņa vārds bija TU-144. Tā bija (un joprojām ir) pasaulē pirmā komerciālā virsskaņas pasažieru lidmašīna ar maksimālo ātrumu līdz 2500 km/h. Lai gan Tu-144 lidojumu karjera bija īsa, tās liktenis bija nesaraujami saistīts ar numuru M.
Otra līdzīga lidmašīna bija britu un franču Concorde. Zīmīgi, ka viņi veica pirmo lidojumu ar tikai divu mēnešu starpību. Labas aerodinamikas zināšanas palīdzēs komerciālajiem pasažieriem aizmirst par gariem lidojumiem pāri Atlantijas okeānam. Un lidmašīnu un kosmosa kuģu lidojumi turpinās iedvesmot cilvēci jauniem atklājumiem.
