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

Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Как ИИ незаметно для пользователей проник в продукты Mail.ru Group Как ИИ незаметно для пользователей проник в продукты Mail.ru Group

Как ИИ пришел в сервисы Mail.ru Group еще более чем 15 лет назад

Inc.
Пространство новых материалов Пространство новых материалов

Как один ученый придумал альтернативу таблице Менделеева

Популярная механика
10 удивительных электробайков, сделанных своими руками 10 удивительных электробайков, сделанных своими руками

DIY электробайки создаются по принципу: чем дешевле и функциональнее, тем лучше

Популярная механика
Девушка на Кубе Девушка на Кубе

Катя Бобкова позирует в горячей, солнечной и морской фотосессии

Maxim
Второй круг Михалкова. «Сибирский цирюльник» как точка отсчета для новой России Второй круг Михалкова. «Сибирский цирюльник» как точка отсчета для новой России

О символизме «Сибирского цирюльника»

СНОБ
Сахаров: портрет на фоне эпохи Сахаров: портрет на фоне эпохи

Что заставило академика Сахарова вступить в противостояние с политбюро и КГБ?

Дилетант
Как деньги стали мечтой Остапа Бендера Как деньги стали мечтой Остапа Бендера

Как кино, литература и театр могут стать ресурсом профессионального развития?

СНОБ
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Незаметное похудение: как мы сжигаем калории, не зная об этом Незаметное похудение: как мы сжигаем калории, не зная об этом

Человеческий организм — штука крайне сложная и умная

Cosmopolitan
Роботы – снайперы Роботы – снайперы

История роботов-снайперов и их применения

Популярная механика
Из утенка в принца: удивительные преображения звездных парней Из утенка в принца: удивительные преображения звездных парней

Звездные парни, которые однажды славно потрудились над собой

Cosmopolitan
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
«Можем себе позволить». Колонка Гузель Яхиной о советском вчера и сегодня «Можем себе позволить». Колонка Гузель Яхиной о советском вчера и сегодня

Гузель Яхина размышляет об исторической памяти и тени советских мифов

РБК
Истребитель дронов Истребитель дронов

Российская компания представила первый в мире беспилотный истребитель дронов

Популярная механика
Светящиеся утконосы и еще 8 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре Светящиеся утконосы и еще 8 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре

Сборник фактов на все случаи и разговоры в жизни!

Maxim
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
10 театральных художников Серебряного века. Часть 1 10 театральных художников Серебряного века. Часть 1

Десять живописцев, которые были художниками-постановщиками. Часть 1

Культура.РФ
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
8 неожиданных признаков недостатка сна. На какие симптомы надо обратить внимание — и это не зевота и усталость 8 неожиданных признаков недостатка сна. На какие симптомы надо обратить внимание — и это не зевота и усталость

Недостаток сна имеет накопительный эффект и проявляется не так, как вы думаете

Inc.
...Бегом под парусом ...Бегом под парусом

Кубок «Америки» – 2021 и гонка бегущих яхт

Популярная механика
Новая мясная диета? Всё, что нужно знать о модном карниворе (и это не кето!) Новая мясная диета? Всё, что нужно знать о модном карниворе (и это не кето!)

Почему биохакеры помешались на животной диете?

Cosmopolitan
Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
«Бизнес всегда хороший, если работать по 16 часов»: Олег Тиньков рассказал о миллиардерах будущего «Бизнес всегда хороший, если работать по 16 часов»: Олег Тиньков рассказал о миллиардерах будущего

Олег Тиньков рассказал, кого он видит в числе миллиардеров через 10 лет

Forbes
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Как и с чем носить мужской макинтош: показывает режиссер и актер Семен Серзин Как и с чем носить мужской макинтош: показывает режиссер и актер Семен Серзин

Как соблюсти идеальный баланс между комфортом и стилем?

Esquire
Космические тоннели Космические тоннели

Существуют ли кротовые норы?

Популярная механика
Запах скунса перед бурей: существует ли метеозависимость на самом деле Запах скунса перед бурей: существует ли метеозависимость на самом деле

Как помочь организму, который реагирует на смену погоды головной болью

Cosmopolitan
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
10 театральных художников Серебряного века. Часть 2 10 театральных художников Серебряного века. Часть 2

Десять живописцев, которые были художниками-постановщиками. Часть 2

Культура.РФ
Открыть в приложении