История о том, как летал один из самых необычных сверхзвуковых самолетов

Популярная механикаОбщество

Летящая на волне

Нестандартные решения и новый тип полета, штурм трех скоростей звука и ударно-волновая газодинамика – все смешалось в этой истории о том, как летал один из самых необычных сверхзвуковых самолетов.

Текст: Николай Цыгикало

Сверхзвуковой бомбардировщик XB70 «Валькирия», созданный американской аэрокосмической компанией North American Aviation, совершил свой первый полет 21 сентября 1964 года. В США обозначение «X» принято для экспериментальных самолетов, а индекс «B» классифицирует машину как бомбардировщик (bomber).

Одно из необычных конструкторских решений самолета видно на снимках: в сверхзвуковом режиме полета концевая треть крыла опускалась вниз, что позволяло значительно увеличить подъемную силу. Чтобы понять, как это получалось, придется совершить краткую экскурсию в область сверхзвукового обтекания. Итак, как же возникает подъемная сила в полете и что необычного было в подъемной силе «Валькирии» в отличие от других сверхзвуковых самолетов?

Звук – это упругие колебания в виде несильных сжатий и разрежений воздуха, распространяющиеся посредством движения молекул газов. Движения воздуха, образуемые простым бегом молекул, например расширение, растекание, обтекание, не могут происходить быстрее звука. Если тело перемещается медленнее звука, толкаемый телом воздух успевает растекаться во все стороны.

После отказа от военного применения «Валькирии» один из двух прототипов (второй погиб в катастрофе) служил в качестве летающей лаборатории NASA, о чем свидетельствует надпись на киле

Воздух и сверхзвук

Перед телом, летящим быстрее звука, воздух уже не успевает растекаться в стороны со своей – звуковой – скоростью.

Сверхзвуковое тело нагоняет и трамбует разбегающийся воздух, не давая ему расступаться. Поэтому на сверхзвуке сжатие вокруг тела становится значительным, что приводит к многократному уплотнению воздуха. Оно происходит на особой границе в потоке – скачке уплотнения.

Сверхзвуковое сжатие проявляется в двух формах. Первая – это волна: кратковременное уплотнение воздуха с последующим расширением. Сжатие воздуха здесь многократное, гораздо более сильное, чем при обычных звуковых колебаниях. Тесная связка «сжатие-расширение» свободно распространяется в воздухе на большие расстояния в виде сверхзвуковой ударной волны.

Другая форма сжатия – поток. За скачком уплотнения воздух у поверхности сверхзвукового тела остается сжатым. Он струится по поверхности непрерывным плотным потоком: он либо все время поджимается набегающим под углом атаки воздухом, либо просто не успевает расшириться за время обтекания. Сжатый поток течет и в разных ограниченных пространствах – газодинамических каналах и проточных частях, воздухозаборниках и соплах.

Все это сильно меняет картину обтекания по сравнению с дозвуковой. На сверхзвуковом теле возникает скачок уплотнения, который расходится в потоке позади тела, образуя конус Маха. Он есть на всех передних точках и кромках – носовом обтекателе, передних кромках крыла, килях, воздухозаборниках. Дальше от самолета скачок уплотнения создает ударную волну, а у поверхности оставляет за собой поток сжатого воздуха, который и дает подъемную силу в сверхзвуковом полете. У дозвуковых летательных аппаратов подъемная сила возникает при обтекании профиля крыла, а также за счет угла атаки – небольшого угла, с которым плоскость крыла встречает набегающий поток. Профиль крыла для дозвукового полета сверху более выпуклый. Обтекающий эту выпуклость воздух ускоряется, его давление снижается, в итоге возникает местная зона разрежения, которая «подсасывает» крыло кверху. Перепад давлений между нижней и верхней частью крыла направлен вверх и образует подъемную силу.

При сверхзвуковом обтекании картина меняется. Воздух, не успевая разбегаться вокруг крыла, сжимается его клиновидной передней кромкой. Верхняя часть крыла встречает набегающий поток с очень небольшим углом атаки, слегка уплотняет его и обтекается этим сжатым воздухом. В разрежение он переходит лишь на наиболее толстой части крыла, на выпуклости которой поток поворачивает вниз, к задней кромке. В это местное разрежение течет сжатый спереди крыла воздух, «подкачивая» и ослабляя его. Разрежение в сверхзвуковом полете занимает лишь заднюю часть крыла, а потому дает меньшую часть подъемной силы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Криптобудущее Криптобудущее

Жизненный цикл цивилизаций и наступающая эпоха свободы

Популярная механика
Извлеките пользу из вашей зависти к другим Извлеките пользу из вашей зависти к другим

Избавиться от зависти невозможно, но она может нам пригодиться

Psychologies
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Продавец, политик, тамада: кем работают участники шоу «Каникулы в Мексике» Продавец, политик, тамада: кем работают участники шоу «Каникулы в Мексике»

Реалити-шоу «Каникулы в Мексике» оставило яркий след в сердцах поклонников

Cosmopolitan
За урожаем из глубин За урожаем из глубин

На разных верфях страны бум рыбопромыслового судостроения

Популярная механика
«Большевики, прямо скажем, хуже дерьма» «Большевики, прямо скажем, хуже дерьма»

Изъятие «излишков» зерна стало главной причиной массового голода на селе

Дилетант
Драма 1921 года Драма 1921 года

Страшные подробности царь-голода в Советской России 1921 года

Дилетант
Связь установлена Связь установлена

Альба Рорвахер уверена: с годами люди не могут утратить способность влюбляться

Grazia
...Бегом под парусом ...Бегом под парусом

Кубок «Америки» – 2021 и гонка бегущих яхт

Популярная механика
Больше 80% россиян хотят получать корпоративную пенсию, но лишь 18% знают, что это такое. А вы в курсе? Больше 80% россиян хотят получать корпоративную пенсию, но лишь 18% знают, что это такое. А вы в курсе?

Рассказываем, что такое корпоративные пенсионные программы

СНОБ
Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Первый рейтинг self-made женщин России возглавила основательница Wildberries Татьяна Бакальчук Первый рейтинг self-made женщин России возглавила основательница Wildberries Татьяна Бакальчук

Татьяна Бакальчук стала самой состоятельной self-made женщиной России

Forbes
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Ученые нашли связь между твитами Трампа и курсом рубля Ученые нашли связь между твитами Трампа и курсом рубля

Сообщения Дональда Трампа в твиттере провоцировали падение курса рубля

Популярная механика
Боевой друг Боевой друг

Что принципиально нового можно сделать с АК?

Популярная механика
Автомобили на сжатом воздухе: плюсы и минусы Автомобили на сжатом воздухе: плюсы и минусы

Почему пневмокары внезапно вошли в моду?

Популярная механика
Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
Дело мастера Дело мастера

Александра Устюгова мы снимали в его столярной мастерской в Санкт-Петербурге

OK!
Симулятор войны Симулятор войны

Современные дети не играют в войну, зато в нее играют их родители

Популярная механика
Как перестать заедать стресс? Как перестать заедать стресс?

Мало кто способен управлять своим состоянием во время переживаний

Худеем правильно
Нейронные герои Нейронные герои

Валерий Шарипов рассказал «Популярной механике» о своих синтетических героях

Популярная механика
13 мифов о женщинах 13 мифов о женщинах

Думаешь, знаешь женщин так же хорошо, как знал таблицу умножения в пятом классе?

Maxim
Невымирающий вид Невымирающий вид

Lada Niva Travel – уже не пирожок, но все еще Niva

Популярная механика
Как определить тип фигуры и правильно подобрать одежду Как определить тип фигуры и правильно подобрать одежду

Разбираемся в основных пяти типах фигуры

Cosmopolitan
Человек, который придумывает будущее Человек, который придумывает будущее

Компания с российскими корнями разрабатывает уникальные технологии для авто

Популярная механика
Как на самом деле создают видеоигры? Как на самом деле создают видеоигры?

Отрывок из русского романа про игры «Игрожур»

GQ
Алгоритмические войны Алгоритмические войны

Как битвы будущего видят по ту сторону океана

Популярная механика
Кино на выходные: пять отличных фильмов про дизайн Кино на выходные: пять отличных фильмов про дизайн

Пять актуальных картин про дизайн, на которые не жалко потратить выходные

Seasons of life
Роботы – снайперы Роботы – снайперы

История роботов-снайперов и их применения

Популярная механика
Копия неверна: дети звезд, совсем непохожие на своих сексуальных родителей Копия неверна: дети звезд, совсем непохожие на своих сексуальных родителей

Знаменитости, которые не унаследовали от своих родителей голливудские черты

Cosmopolitan
Открыть в приложении