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

На понятном языке На понятном языке

Как появился Kotlin, и правда ли, что он идеален для программирования

Популярная механика
«‎Задачи политизировать премию не было». Члены экспертного совета премии «Белый слон‎»‎ о ссоре с Союзом кинематографистов и фильмах Навального как новой документалистике «‎Задачи политизировать премию не было». Члены экспертного совета премии «Белый слон‎»‎ о ссоре с Союзом кинематографистов и фильмах Навального как новой документалистике

Почему в России возник раскол в кинематографе из-за фильмов Алексея Навального?

СНОБ
Миры миров Миры миров

Как стать президентом в мультивселенной

Популярная механика
Выгорание от видеозвонков. 5 стадий принятия и 4 способа с ним справиться Выгорание от видеозвонков. 5 стадий принятия и 4 способа с ним справиться

Как сделать видеосовещания менее стрессовыми и более эффективными?

Inc.
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Хотите стать успешнее? Нейробиолог назвал 4 самых важных навыка достижения целей — и как их развить Хотите стать успешнее? Нейробиолог назвал 4 самых важных навыка достижения целей — и как их развить

Как вы можете развить когнитивный контроль, чтобы достигать большего

Inc.
Не рокот космодрома Не рокот космодрома

Как и зачем строят космодромы

Популярная механика
Русское запертое Русское запертое

Выставка-эссе о мироощущении человека и русского художника в тяжелые времена

Weekend
Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
Исследование: к 2030 люди сократят потребление мяса и будут считать его таким же вредным, как ископаемое топливо Исследование: к 2030 люди сократят потребление мяса и будут считать его таким же вредным, как ископаемое топливо

4 макротренда в поведении потребителей на ближайшие 10 лет

Inc.
В поисках ядерного буксира В поисках ядерного буксира

Почему ядерные корабли до сих пор не появились?

Популярная механика
Символы российской типографики: как Илья Рудерман и Юрий Остроменцкий зарабатывают на своих и чужих шрифтах Символы российской типографики: как Илья Рудерман и Юрий Остроменцкий зарабатывают на своих и чужих шрифтах

Это история о том, как два дизайнера превратили свою страсть в прибыльный бизнес

Inc.
Невымирающий вид Невымирающий вид

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

Популярная механика
Топ-6 приложений для изучения английского языка Топ-6 приложений для изучения английского языка

Все, что понадобится для обучения английскому языку — смартфон и наушники

CHIP
Созвездие рекламы Созвездие рекламы

Почему разработчики ионных двигателей занялись проектом космической рекламы

Популярная механика
Ставка на везение: как инвестировать в SPAC в России и нужно ли это делать Ставка на везение: как инвестировать в SPAC в России и нужно ли это делать

Как и кто предлагает заработать на SPAC своим клиентам?

Forbes
Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
Бальзам на душу — лучшие оригинальные проекты «Нетфликс» 2021 года Бальзам на душу — лучшие оригинальные проекты «Нетфликс» 2021 года

Короче, заходят в бар Мартин Скорсезе и Фран Лебовиц... Нет, без шуток. Это шоу

Esquire
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

Популярная механика
Вакцина против гендерных стереотипов: как работает женское менторство в России и мире Вакцина против гендерных стереотипов: как работает женское менторство в России и мире

Как менторство помогает справиться с неуверенностью и преодолеть стереотипы

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
Глобальный сдвиг или глубочайший кризис: каким будет 2021 год Глобальный сдвиг или глубочайший кризис: каким будет 2021 год

Список главных трендов года

РБК
Билет в один конец Билет в один конец

Илон Маск мечтает умереть на Марсе, и он по-своему прав

Популярная механика
В видоискателе — животный мир В видоискателе — животный мир

Как стать фотографом-натуралистом?

Наука и жизнь
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Хотите получше узнать своих родителей? Задайте им эти 15 вопросов Хотите получше узнать своих родителей? Задайте им эти 15 вопросов

Как выстроить более теплое и душевое общение с родителями?

Psychologies
Робот – лучший повар Робот – лучший повар

Намучившись с самодеятельной кулинарией, он решил поручить эти заботы технике

Популярная механика
Netflix, Spotify и публичные выступления: сколько стоят принц Гарри и Меган Маркл Netflix, Spotify и публичные выступления: сколько стоят принц Гарри и Меган Маркл

Как и из чего складывается доход принца Гарри и Меган Маркл

Forbes
Космические тоннели Космические тоннели

Существуют ли кротовые норы?

Популярная механика
Альпийские рудокопы бронзового века полагались на доставку продуктов из соседних поселений Альпийские рудокопы бронзового века полагались на доставку продуктов из соседних поселений

Из каких растений состоял рацион древних альпийских горняков и металлургов

N+1
Открыть в приложении