Har du nogensinde ønsket at være pilot? Vid, at et mål uden en plan kun er et ønske (ordene fra den store klassiker Antoine de Saint-Exupery). Det er værd at bemærke, at han ikke kun var forfatter, men også en professionel pilot.
Absolut alle mennesker med tilknytning til himlen tager kurser i aerodynamik. Dette er videnskaben om bevægelsen af luft (gas), som også studerer effekten af dette medium på strømlinede objekter. En af sektionerne af aerodynamik er funktionerne ved flyvning på supersoniske fly. Og her vil eleven se bogstavet M i al sin herlighed. Hvad betyder det?
Meget kort reference
Det latinske bogstav M i lærebøger om aerodynamik er intet andet end Mach-tallet. Det angiver forholdet mellem strømningshastigheden omkring et objekt (for eksempel et fly) og den lokale lydhastighed. Den skylder sit navn i luftfartsværker til den østrigske videnskabsmand Ernst Mach. Med videnskabelige ord ser det sådan ud:
M=v / a
Her er v hastigheden af det modkørende flow, a er den lokale lydhastighed. Det er værd at bemærke, at udenlandske kilder bruger objektets hastighed i modsætning til indenlandsk litteratur. En person, der ikke møder dette i professionelle aktiviteter, vil højst sandsynligt have to spørgsmål. Hvad er den lokale lydhastighed? Hvorfor har vi brug for et Mach-nummer?
Klar til start
Hvad menes med ordet lyd? Først og fremmest er det en bølge. Lydkilden skaber jo forstyrrelser i miljøet, som overføres til luftmolekyler og så videre i en kæde. Med stigende højde, hvor atmosfæren er mere sjældent, vil lydbølgen derfor forplante sig med lavere hastighed. Følgelig er det den lokale lydhastighed, der er til stede i Mach-talformlen. Alle værdier for specifikke højder er allerede blevet beregnet (særlige tabeller) - du skal bare erstatte. Den modgående strømningshastighed måles ved hjælp af lufttryksmodtagere (APS), som er installeret på alle fly. Nu har vi alle data, hvilket betyder, at vi nemt kan beregne Mach-tallet. Et retfærdigt spørgsmål opstår: "Hvorfor ikke bare bruge flyvehastigheden?". Glem ikke, du flyver med høje M-tal.
Tre, to, en - lad os gå
Mach-nummer i luftfart (og ikke kun) spiller en stor rolle. Næsten alle civile, militære og rumfærgepiloter kan ikke undvære det. Denne parameter er så vigtig!
Når et fly bevæger sig i rummet, begynder luftmolekylerne omkring det at "forstyrre". Hvis flyets hastighed er lav (M<1, ~ 400 km/t, subsoniske fly), så er den omgivende tæthedmiljø forbliver konstant. Men efterhånden som den kinetiske energi stiger, bruges en del af den på at komprimere luftrummet omkring flyet. Denne kompressionseffekt afhænger af den kraft, hvormed flyet virker på luftmolekylerne. Jo højere flyvehastighed, jo mere komprimeres luften.
Ved transonisk hastighed (~1190 km/t) overføres små forstyrrelser til andre molekyler omkring flyet (lettere at overveje vingeoverfladen), og på et fint tidspunkt, hvor den modkørendes hastighed på et tidspunkt flow sammenlignes med den lokale hastighedslyd (M=1, nemlig flowet, flyet kan flyve med lavere hastighed), opstår der en stødbølge. Derfor er forskellen i design af kampfly så åbenlys: deres vinger, hale og flykroppe sammenlignet med subsoniske fly.
På fly, der flyver med M<1, men ved høje hastigheder (moderne passagerskibe), kan denne situation også ske, kun overgangen til transonisk hastighed vil føre til en stærkere stødbølge, en betydelig stigning i luftmodstand, et fald i løft, tab af kontrol og yderligere fald.
For sådanne fly angiver flyoperationsdokumenterne (AFM for indenrigs, FCOM for udenlandske) det kritiske Mach-nummer. Dette er den laveste værdi af M, hvor den modgående strøm i nogen del af flyet vil nå lydens hastighed (Mcr). Det er hele hemmeligheden!
Forresten rejste de mest succesrige flyvende passagerer i Sovjetunionen hurtigeremoderne. Tror du mig ikke?
Ny er for længst glemt, gammel
Gamle mennesker er hurtigere end unge! Og det er ikke en joke. Et gammelt fly glemt af alle var engang flagskibet for USSR-luftfarten. Hans navn var TU-144. Det var (og er stadig) verdens første kommercielle supersoniske passagerfly med en tophastighed på op til 2.500 km/t. Selvom Tu-144'erens flyvekarriere var kort, var dens skæbne uløseligt forbundet med nummeret M.
Det andet lignende fly var den britisk-franske Concorde. Det er bemærkelsesværdigt, at de foretog den første flyvning med en forskel på kun to måneder. Et godt kendskab til aerodynamik vil hjælpe kommercielle passagerer til at glemme alt om lange flyvninger over Atlanten. Og flyvningerne med fly og rumfartøjer vil fortsætte med at inspirere menneskeheden til nye opdagelser.
