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

Великое нашествие Великое нашествие

Вторжение монголов обратило русских государей в деспотов ордынского типа

Дилетант
Диета недели: белковая Диета недели: белковая

Белковая диета и сегодня остается одним из самых популярных способов похудеть

Cosmopolitan
Лучше, чем жизнь Лучше, чем жизнь

Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино

Популярная механика
Народные любимцы: звезды сериала «Сваты», которые ушли из жизни Народные любимцы: звезды сериала «Сваты», которые ушли из жизни

Актеры любимой комедии многих россиян, которые скончались

Cosmopolitan
Солнце над столицей Солнце над столицей

73-метровое колесо обозрения, возведенное к 850-летию Москвы, долго не простояло

Популярная механика
Хватит бояться: 6 способов справиться с панической атакой Хватит бояться: 6 способов справиться с панической атакой

Сильная тревога, учащенное сердцебиение – это признаки панической атаки

Cosmopolitan
Корабль, рожденный в «цифре» Корабль, рожденный в «цифре»

Модель имперского звездного разрушителя из кубиков LEGO весит почти 20 кг

Популярная механика
Королева в cлезах: как устроен этикет скорби британской монархии Королева в cлезах: как устроен этикет скорби британской монархии

Как королева Виктория соблюдала траур 40 лет

Forbes
Люди на пределе Люди на пределе

Возможности нашего собственного, среднестатистического тела

Вокруг света
Подарки на 8 Марта, которые спровоцируют приступ эйфории, а не зевоты (миксера тут нет) Подарки на 8 Марта, которые спровоцируют приступ эйфории, а не зевоты (миксера тут нет)

Обзор подарков, которым девушка точно порадуется

Playboy
Невымирающий вид Невымирающий вид

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

Популярная механика
Моя красотка! Как выглядят мамы Риз Уизерспун, Шэрон Стоун и других звезд кино Моя красотка! Как выглядят мамы Риз Уизерспун, Шэрон Стоун и других звезд кино

Посмотрим на родственниц Мелани Гриффит, Шэрон Стоун и других знаменитостей

Cosmopolitan
Кодекс поведения робота Кодекс поведения робота

В чем заключаются ключевые проблемы взаимодействия человека и ИИ

Популярная механика
Том Холланд: «Я похудел, чтобы приблизиться к образу человека, который в отчаянии и предпочитает героин здоровому питанию» Том Холланд: «Я похудел, чтобы приблизиться к образу человека, который в отчаянии и предпочитает героин здоровому питанию»

Том Холланд — о новой роли в фильме братьев Руссо «По наклонной»

Esquire
Симулятор войны Симулятор войны

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

Популярная механика
Как выбрать микроволновку и на что обратить внимание при покупке Как выбрать микроволновку и на что обратить внимание при покупке

Лайфхаки и советы для тех, кто выбирает микроволновку

CHIP
Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Между пчелой и барсуком: почему один и тот же человек ведет себя то как альтруист, то как сволочь Между пчелой и барсуком: почему один и тот же человек ведет себя то как альтруист, то как сволочь

Статья о добре и зле, объясняющая, почему мы все хорошие, хотя иногда и плохие

Maxim
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Роман Должанский: Одоевское трехлучье Роман Должанский: Одоевское трехлучье

Новые главы из будущей книги Романа Должанского о путешествиях по России

СНОБ
...Бегом под парусом ...Бегом под парусом

Кубок «Америки» – 2021 и гонка бегущих яхт

Популярная механика
Великая история или погоня за хайпом: какую задачу решил Альфа-банк, наняв на работу Моргенштерна Великая история или погоня за хайпом: какую задачу решил Альфа-банк, наняв на работу Моргенштерна

Как Альфа-банк трансформировал весь российский рынок труда?

Forbes
Будущее стратегической авиации: B-21 против ПАК ДА Будущее стратегической авиации: B-21 против ПАК ДА

В России и США разрабатываются новые модели стратегических бомбардировщиков

Популярная механика
10 гипотетических перемен в Солнечной системе 10 гипотетических перемен в Солнечной системе

Что если бы наша система выглядела совсем иначе?

Популярная механика
Созвездие рекламы Созвездие рекламы

Почему разработчики ионных двигателей занялись проектом космической рекламы

Популярная механика
Facebook, ответьте: Почему Instagram на Android до сих пор сильно сжимает качество фото Facebook, ответьте: Почему Instagram на Android до сих пор сильно сжимает качество фото

Почему Instagram не решил проблему низкого качества публикуемых фото на Android

Популярная механика
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
5 самых высокотехнологичных ограблений 5 самых высокотехнологичных ограблений

Много ли высокотехнологичных ограблений в реальном мире?

Популярная механика
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
«Валериан»: как Люк Бессон шел к главному фильму всей своей жизни «Валериан»: как Люк Бессон шел к главному фильму всей своей жизни

Из чего состоит мультивселенная самого амбициозного режиссера Европы

Esquire
Открыть в приложении