어떤 비행기가 음속 장벽을 깨뜨릴까요? 음속 장벽 및 초음속 비행

"음속 장벽"이라는 표현을 들으면 우리는 무엇을 상상합니까? 특정 한도는 청력과 웰빙에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 음속 장벽은 공역 정복과 관련이 있으며

이 장애물을 극복하면 오래된 질병, 통증 증후군 및 알레르기 반응이 발생할 수 있습니다. 이러한 생각은 정확합니까, 아니면 확립된 고정관념을 나타내는 것입니까? 사실에 근거한 내용이 있나요? 음속 장벽이란 무엇입니까? 어떻게 그리고 왜 발생합니까? 이 모든 것과 몇 가지 추가 뉘앙스뿐만 아니라 역사적 사실우리는 이 기사에서 이 개념과 관련된 것이 무엇인지 알아내려고 노력할 것입니다.

이 신비로운 과학은 공기역학이다

공기역학 분야에서는 움직임에 수반되는 현상을 설명하기 위해 고안되었습니다.
항공기에는 "음속 장벽"이라는 개념이 있습니다. 이는 음속에 가깝거나 그 이상의 속도로 움직이는 초음속 항공기나 로켓이 이동할 때 발생하는 일련의 현상이다.

충격파란 무엇입니까?

차량 주위에 초음속 흐름이 흐르면서 풍동에 충격파가 나타납니다. 그 흔적은 육안으로도 볼 수 있습니다. 지상에는 노란색 선으로 표현되어 있습니다. 충격파 원뿔 밖, 노란색 선 앞에는 비행기가 지상에 있는 소리조차 들리지 않습니다. 소리를 초과하는 속도에서 신체는 충격파를 수반하는 소리 흐름의 흐름을 받게 됩니다. 신체의 모양에 따라 둘 이상이 있을 수 있습니다.

충격파 변환

때때로 충격파라고도 불리는 충격파 전면은 두께가 매우 얇지만 그럼에도 불구하고 흐름 특성의 급격한 변화, 몸체에 대한 속도의 감소 및 이에 따른 흐름의 증가를 추적할 수 있습니다. 흐름에 있는 가스의 압력과 온도. 이 경우 운동에너지의 일부가 기체의 내부에너지로 변환됩니다. 이러한 변화의 수는 초음속 흐름의 속도에 직접적으로 의존합니다. 충격파가 장치에서 멀어짐에 따라 압력 강하가 감소하고 충격파가 음파로 변환됩니다. 그것은 폭발과 유사한 특징적인 소리를 듣게 될 외부 관찰자에게 도달할 수 있습니다. 이는 비행기가 음속 장벽을 벗어날 때 장치가 음속에 도달했음을 나타내는 의견이 있습니다.

정말 무슨 일이 일어나고 있는 걸까요?

실제로 소위 음속 장벽이 무너지는 순간은 항공기 엔진의 포효가 증가하면서 충격파가 통과하는 것을 나타냅니다. 이제 장치가 수반되는 소리보다 앞서 있으므로 그 후에 엔진의 윙윙거리는 소리가 들립니다. 제2차 세계 대전 중에 음속에 접근하는 것이 가능해졌지만 동시에 조종사들은 항공기 운항 중에 경고 신호를 발견했습니다.

전쟁이 끝난 후 많은 항공기 설계자와 조종사는 음속을 달성하고 음속 장벽을 깨려고 노력했지만 이러한 시도 중 상당수는 비극적으로 끝났습니다. 비관적인 과학자들은 이 한계를 초과할 수 없다고 주장했습니다. 결코 실험적이지 않고 과학적인 방법으로 '음속 장벽' 개념의 본질을 설명하고 이를 극복할 수 있는 방법을 찾는 것이 가능했습니다.

항공기의 공기 역학적 매개 변수와 비행 고도에 따라 발생하는 파동 위기를 피함으로써 천음속 및 초음속 속도의 안전한 비행이 가능합니다. 한 속도 수준에서 다른 속도 수준으로의 전환은 애프터버너를 사용하여 가능한 한 빨리 수행되어야 하며, 이는 파도 위기 구역에서 장시간 비행을 피하는 데 도움이 됩니다. 개념으로서의 파도 위기는 해상 운송에서 비롯되었습니다. 선박이 수면의 파도 속도에 가까운 속도로 움직일 때 발생했습니다. 파도 위기에 빠지면 속도를 높이는 데 어려움이 따르며, 파도 위기를 최대한 간단하게 극복하면 수면을 따라 활주하거나 미끄러지는 모드로 들어갈 수 있습니다.

항공기 통제의 역사

실험용 항공기로 초음속 비행 속도에 도달한 최초의 사람은 미국 조종사 척 예거(Chuck Yeager)였습니다. 그의 업적은 1947년 10월 14일 역사에 기록되었습니다. 소련 영토에서는 1948년 12월 26일 숙련된 전투기를 조종하던 소콜로프스키와 페도로프에 의해 음속 장벽이 무너졌습니다.

민간인 사이에서 여객기 더글러스 DC-8(Douglas DC-8)은 1961년 8월 21일에 마하 1.012, 즉 1262km/h의 속도에 도달하여 음속 장벽을 무너뜨렸습니다. 비행의 목적은 날개 설계를 위한 데이터 수집이었습니다. 항공기 중에는 현재 운용 중인 극초음속 공대지 공대지 미사일이 세계 기록을 세웠다. 러시아군. 고도 31.2km에서 로켓의 속도는 6389km/h에 달했다.

영국인 앤디 그린(Andy Green)은 공중에서 음속 장벽을 허물고 50년 만에 자동차에서도 비슷한 성과를 거두었습니다. 미국인 Joe Kittinger는 자유낙하 기록을 깨려고 31.5km 높이에 도달했습니다. 오늘, 2012년 10월 14일, 펠릭스 바움가르트너(Felix Baumgartner)는 교통의 도움 없이 39km 높이에서 자유낙하하여 음속을 깨며 세계 기록을 세웠습니다. 속도는 시속 1342.8km에 이르렀습니다.

음속 장벽의 가장 특이한 파괴

생각해보면 이상하지만 이 한계를 극복한 세계 최초의 발명품은 거의 7천년 전 고대 중국인이 발명한 일반 채찍이었습니다. 1927년 즉석 사진이 발명되기 전까지는 누구도 채찍 소리가 소형 음파 붐이라고 의심하지 않았습니다. 날카로운 스윙은 루프를 형성하고 속도가 급격히 증가하는 것을 클릭으로 확인합니다. 방음벽약 1200km/h의 속도로 극복합니다.

가장 시끄러운 도시의 미스터리

작은 마을 주민들이 처음으로 수도를 보고 충격을 받는 것은 당연합니다. 풍부한 교통수단, 수백 개의 레스토랑과 엔터테인먼트 센터가 여러분을 혼란스럽게 하고 불안하게 만듭니다. 수도의 봄은 반항적이고 눈보라가 몰아치는 3월이 아닌 일반적으로 4월부터 시작됩니다. 4월에는 하늘이 맑고, 시냇물이 흐르고, 꽃봉오리가 피어납니다. 긴 겨울에 지친 사람들은 햇살을 향해 창문을 활짝 열고, 거리의 소음이 집 안으로 터져 나온다. 거리에는 새들이 지저귀게 지저귀고, 예술가들이 노래를 부르고, 시를 낭송하고 있습니다. 쾌활한 학생들, 교통 체증과 지하철의 소음은 말할 것도 없습니다. 위생부 직원들은 시끄러운 도시에 오랫동안 머무르는 것이 건강에 해롭다고 지적합니다. 수도의 건전한 배경은 교통,
항공, 산업 및 가정용 소음. 가장 해로운 것은 자동차 소음입니다. 비행기가 꽤 높이 날고 기업의 소음이 건물에 녹아 있기 때문입니다. 특히 혼잡한 고속도로에서 끊임없이 울리는 자동차의 윙윙거리는 소리는 모든 것을 뛰어넘습니다. 허용 가능한 표준두 배. 자본은 어떻게 음속 장벽을 극복합니까? 모스크바는 소리가 많아 위험하기 때문에 수도 주민들은 소음을 줄이기 위해 이중창을 설치합니다.

음속 장벽은 어떻게 습격됩니까?

1947년까지는 소리보다 빠르게 나는 비행기 조종석에 앉은 사람의 건강 상태에 대한 실제 데이터가 없었습니다. 알고 보니 음속 장벽을 깨려면 어느 정도의 힘과 용기가 필요합니다. 비행 중에는 생존이 보장되지 않는다는 것이 분명해집니다. 전문 조종사라도 항공기 설계가 외부 요인의 공격을 견딜 수 있는지 여부는 확실히 말할 수 없습니다. 몇 분 안에 비행기가 무너질 수 있습니다. 이것을 설명하는 것은 무엇입니까? 아음속 속도의 움직임은 떨어진 돌에서 원처럼 퍼지는 음파를 생성한다는 점에 유의해야 합니다. 초음속의 속도는 충격파를 일으키고, 땅에 서 있는 사람에게는 폭발음과 비슷한 소리가 들립니다. 강력한 컴퓨터가 없으면 복잡한 문제를 해결하기 어려웠고 풍동에서 불어오는 모델에 의존해야 했습니다. 때로는 비행기의 가속도가 불충분할 때 충격파가 비행기가 날아가는 집 밖으로 창문이 날아갈 정도의 힘에 도달합니다. 이 순간 전체 구조가 흔들리고 장치 장착부가 심각한 손상을 입을 수 있기 때문에 모든 사람이 음속 장벽을 극복할 수 있는 것은 아닙니다. 이것이 바로 조종사에게 건강과 정서적 안정이 그토록 중요한 이유입니다. 비행이 순조롭게 진행되고 음속 장벽이 최대한 빨리 극복된다면 조종사나 승객 모두 특별히 불쾌한 감각을 느끼지 못할 것입니다. 1946년 1월 음속 장벽을 무너뜨리기 위해 특별히 연구용 항공기가 제작되었습니다. 기계 제작은 국방부의 명령에 따라 시작되었지만 무기 대신 메커니즘과 도구의 작동 모드를 모니터링하는 과학 장비로 채워졌습니다. 이 비행기는 로켓 엔진이 내장된 현대식 순항 미사일과 같았습니다. 비행기가 음속 장벽을 깨뜨린 순간 최대 속도시속 2736km.

소리의 속도를 정복하기 위한 언어적, 물질적 기념물

음속 장벽을 깨는 성과는 오늘날에도 여전히 높은 평가를 받고 있습니다. 그래서 척 예거가 처음 이겨낸 비행기는 현재 워싱턴에 있는 국립항공우주박물관에 전시돼 있다. 하지만 기술 사양이 인간 발명품은 조종사 자신의 장점이 없다면 가치가 거의 없을 것입니다. 척 예거(Chuck Yeager)는 비행학교를 졸업하고 유럽에서 전투를 벌인 후 영국으로 돌아왔습니다. 비행에서 부당하게 제외된 것은 예거의 정신을 꺾지 않았고, 그는 유럽군 총사령관과의 환대를 달성했습니다. 전쟁이 끝날 때까지 남은 몇 년 동안 Yeager는 64개의 전투 임무에 참여했으며 그 동안 13대의 항공기를 격추했습니다. 척 예거는 선장으로 고국으로 돌아왔다. 그의 특성은 경이로운 직관, 놀라운 평정심 및 인내력을 나타냅니다. 중요한 상황. Yeager는 비행기에서 여러 번 기록을 세웠습니다. 그의 추가 경력은 공군 부대에서 이루어졌으며 그곳에서 조종사를 훈련했습니다. 척 예거가 마지막으로 음속을 깨뜨린 것은 74세의 비행 역사 50주년이자 1997년이었다.

항공기 제작자의 복잡한 작업

세계적으로 유명한 MiG-15 항공기는 개발자들이 음속 장벽을 깨는 것에만 의존하는 것은 불가능하고 복잡한 기술적 문제를 해결해야 한다는 것을 깨달은 순간 만들어지기 시작했습니다. 그 결과, 기계가 매우 성공적으로 생성되어 수정 사항이 서비스에 들어갔습니다. 다른 나라. 몇몇 다른 설계국은 일종의 경쟁 투쟁에 돌입했는데, 그 상은 가장 성공적이고 기능적인 항공기에 대한 특허였습니다. 날개를 휘두르는 항공기가 개발되었는데, 이는 설계에 있어서 혁명이었습니다. 이상적인 장치는 강력하고 빠르며 외부 손상에 대한 내구성이 뛰어나야 합니다. 비행기의 날개는 음속을 세 배로 높이는 데 도움이 되는 요소가 되었습니다. 그런 다음 엔진 출력 증가, 혁신적인 재료 사용 및 공기 역학적 매개 변수 최적화로 설명되는 계속 증가했습니다. 전문가가 아닌 사람도 음속 장벽을 극복하는 것이 가능하고 현실화되었지만 이것이 덜 위험한 것은 아니므로 익스트림 스포츠 애호가라면 그러한 실험을 결정하기 전에 자신의 강점을 현명하게 평가해야 합니다.

공기 역학의 음속 장벽은 음속에 가깝거나 그 이상의 속도로 항공기(예: 초음속 항공기, 로켓)의 움직임을 수반하는 여러 현상의 이름입니다.

초음속 가스 흐름 주위를 흐를 때 단단한앞쪽 가장자리에 충격파가 형성됩니다(신체의 모양에 따라 때로는 두 개 이상). 사진은 모형의 동체 끝부분, 날개의 앞뒤 가장자리, 모형의 뒤쪽 끝 부분에 충격파가 형성되는 모습을 보여줍니다.

두께가 매우 작은(mm 단위) 충격파(때때로 충격파라고도 함)의 전면에서 흐름 특성의 근본적인 변화가 거의 갑자기 발생합니다. 몸체에 대한 속도는 감소하고 아음속이면 흐름의 압력과 가스의 온도가 갑자기 증가합니다. 흐름의 운동 에너지 중 일부는 가스의 내부 에너지로 변환됩니다. 이러한 모든 변화는 초음속 흐름의 속도가 빠를수록 커집니다. 극초음속(마하 5 이상)에서는 가스 온도가 수천도에 이르며, 이는 이러한 속도로 이동하는 차량에 심각한 문제를 야기합니다. 예를 들어 컬럼비아 셔틀은 2003년 2월 1일 열 보호 쉘 손상으로 인해 붕괴되었습니다. 비행 중에 발생했습니다).

이 파동이 예를 들어 지구에 있는 관찰자에게 도달하면 폭발음과 비슷한 큰 소리가 들립니다. 일반적인 오해는 이것이 항공기가 음속에 도달했거나 "음속 장벽을 무너뜨린 결과"라는 것입니다. 실제로 이 순간 충격파가 관찰자 옆을 지나가며 초음속으로 움직이는 항공기를 지속적으로 동반합니다. 일반적으로 관찰자는 "팝" 직후 항공기 엔진의 윙윙거리는 소리를 들을 수 있는데, 이는 항공기가 내는 소리보다 더 빠르게 움직이기 때문에 충격파가 지나갈 때까지 들리지 않습니다. 아음속 비행 중에 매우 유사한 관찰이 발생합니다. 높은 고도(1km 이상)에서 관찰자 위로 비행하는 항공기는 들리지 않거나 오히려 지연되어 들립니다. 음원 방향이 방향과 일치하지 않습니다. 지상의 관찰자를 위해 눈에 보이는 항공기에.

이미 제2차 세계대전 중에 전투기의 속도가 음속에 가까워지기 시작했습니다. 동시에 조종사는 때때로 당시에는 이해할 수 없었고 최대 속도로 비행할 때 기계에서 발생하는 위협적인 현상을 관찰하기 시작했습니다. 미 공군 조종사가 그의 사령관 아놀드 장군에게 보낸 감동적인 보고서는 다음과 같습니다.
“선생님, 우리 비행기는 이미 매우 엄격합니다. 만약 그보다 더 빠른 속도의 자동차가 등장한다면 우리는 그 자동차를 날릴 수 없게 될 것입니다. 지난주에 나는 Mustang을 타고 Me-109를 쓰러뜨렸습니다. 내 비행기는 공압 망치처럼 흔들리고 방향타를 따르지 않았습니다. 나는 그를 다이빙에서 빼낼 수 없었다. 지상에서 불과 300미터밖에 떨어지지 않아 차의 수평을 맞추는 데 어려움을 겪었습니다...”

전쟁이 끝난 후 많은 항공기 설계자와 시험 조종사가 심리적으로 중요한 지표인 음속에 도달하기 위해 끈질기게 시도했을 때 이러한 이상한 현상이 표준이 되었고 이러한 시도 중 상당수는 비극적으로 끝났습니다. 이로 인해 "음향 장벽"(프랑스어 mur du son, 독일 Schallmauer - 사운드 월)이라는 다소 신비로운 표현이 탄생했습니다. 비관론자들은 열성팬들이 목숨을 걸고 반복적으로 이를 시도했지만 이 한계를 초과할 수 없다고 주장했습니다. 개발 과학적 아이디어가스의 초음속 이동에 대한 연구를 통해 "음속 장벽"의 특성을 설명할 수 있을 뿐만 아니라 이를 극복할 수 있는 방법도 찾을 수 있었습니다.

역사적 사실

* 제어된 비행에서 초음속 속도에 도달한 최초의 조종사는 실험용 Bell X-1 항공기(직선 날개 및 XLR-11 로켓 엔진 포함)의 미국 시험 조종사 Chuck Yeager였으며 얕은 비행에서 M = 1.06의 속도에 도달했습니다. 잠수. 이것은 1947년 10월 14일에 일어났습니다.
* 소련에서는 1948년 12월 26일 소콜로프스키(Sokolovsky)에 의해 처음으로 음속 장벽이 무너졌고, 그 다음 실험용 La-176 전투기를 타고 하강하는 페도로프(Fedorov)에 의해 무너졌습니다.
* 음속 장벽을 돌파한 최초의 민간 항공기는 더글러스 DC-8 여객기였습니다. 1961년 8월 21일, 고도 12,496m에서 통제된 다이빙 동안 1.012M 또는 1262km/h의 속도에 도달했으며, 날개의 새로운 앞쪽 가장자리 설계를 위한 데이터를 수집하기 위해 비행이 시작되었습니다.
* 1997년 10월 15일, 비행기의 음속 장벽을 깨뜨린 지 50년 후, 영국인 앤디 그린(Andy Green)은 Thrust SSC를 타고 음속을 깨뜨렸습니다.
* 2012년 10월 14일, 펠릭스 바움가르트너(Felix Baumgartner)는 전동 차량의 도움 없이 39km 높이에서 뛰어내리면서 최초로 음속 장벽을 무너뜨린 사람이 되었습니다. 자유 낙하에서 그는 시속 1342.8km의 속도에 도달했습니다.

사진:
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F-18-diamondback_blast.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/파일:Sonic_boom_cloud.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F-14D_Tomcat_breaking_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:B-1B_Breaking_the_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transonic_Vapor_F-16_01.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA-18F_Breaking_SoundBarrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Suponic_aircraft_breaking_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA18_faster_than_sound.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA-18_Super_Hornet_VFA-102.jpg
* http://it.wikipedia.org/wiki/File:F-22_Supersonic_Flyby.jpg

제트기가 머리 위로 날아갈 때 폭발음 같은 큰 소리를 들어본 적이 있나요? 이 소리는 비행기가 음속 장벽을 깨뜨릴 때 발생합니다. 음속 장벽은 무엇이며 비행기에서 그런 소리가 나는 이유는 무엇입니까?

아시다시피 소리는 특정 속도로 이동합니다. 속도는 고도에 따라 다릅니다. 해수면에서 소리의 속도는 시속 약 1220km, 고도 11,000m~1060km/h입니다. 비행기가 음속에 가까운 속도로 비행할 때 특정 응력을 받게 됩니다. 정상적인(아음속) 속도로 비행할 때 비행기의 앞쪽은 압력파를 앞쪽으로 밀어냅니다. 이 파동은 소리의 속도로 이동합니다.

압력파는 항공기가 전진하면서 공기 입자가 축적되어 발생합니다. 비행기가 아음속으로 날아갈 때 파도는 비행기보다 빠르게 움직입니다. 결과적으로 공기가 항공기 날개 표면 위로 방해받지 않고 통과하는 것으로 나타났습니다.

이제 음속으로 나는 비행기를 살펴보겠습니다. 비행기 앞에는 압력파가 없습니다. 대신에 일어나는 일은 날개 앞쪽에 압력파가 형성된다는 것입니다(항공기와 압력파가 같은 속도로 움직이기 때문입니다).

이제 충격파가 형성되어 항공기 날개에 큰 하중이 발생합니다. "음속 장벽"이라는 표현은 비행기가 음속으로 비행할 수 있기 전으로 거슬러 올라가며, 비행기가 그러한 속도에서 겪게 되는 스트레스를 설명하는 것으로 생각되었습니다. 이것은 "장벽"으로 간주되었습니다.

하지만 소리의 속도는 전혀 장벽이 아닙니다! 엔지니어와 항공기 설계자는 새로운 하중 문제를 극복했습니다. 그리고 오래된 견해에서 우리가 남긴 것은 비행기가 초음속으로 날아갈 때 충격파에 의해 충격이 발생한다는 것입니다.

"음속 장벽"이라는 용어는 항공기가 특정 속도로 이동할 때 발생하는 조건을 잘못 설명합니다. 비행기가 음속에 도달하면 "장벽"과 같은 것이 나타날 것이라고 생각할 수도 있지만 그런 일은 일어나지 않습니다!

이 모든 것을 이해하려면 낮은 정상 속도로 비행하는 비행기를 생각해 보십시오. 항공기가 앞으로 나아갈 때 항공기 앞쪽에 압축파가 형성됩니다. 이는 공기 입자를 압축하여 앞으로 이동하는 항공기에 의해 형성됩니다.

이 파도는 음속으로 항공기 앞으로 이동합니다. 그리고 그 속도는 우리가 이미 말했듯이 저속으로 날아가는 비행기의 속도보다 빠릅니다. 비행기 앞으로 이동하면서 이 파동은 기류를 비행기 평면 주위로 흐르게 합니다.

이제 비행기가 음속으로 날고 있다고 상상해 보세요. 평면과 파동의 속도가 같기 때문에 평면보다 앞에 압축파가 형성되지 않습니다. 따라서 날개 앞쪽에 파도가 형성됩니다.

결과적으로 충격파가 발생하여 항공기 날개에 큰 하중이 발생합니다. 비행기가 음속 장벽에 도달하거나 이를 초과하기 전에는 그러한 충격파와 중력이 비행기에 장벽과 같은 것, 즉 "음속 장벽"을 생성할 것이라고 믿었습니다. 그러나 항공 엔지니어들이 개발한 이래로 음속 장벽은 없었습니다. 특별한 디자인이를 위해 항공기.

그건 그렇고, 비행기가 "음속 장벽"을 통과할 때 우리가 듣는 강한 "폭발"은 우리가 이미 이야기한 충격파입니다. 비행기의 속도와 압축파가 동일할 때입니다.

음속 장벽을 통과했습니다 :-)...

주제에 대해 이야기하기 전에 개념의 정확성에 대한 질문을 명확하게 해보겠습니다(내가 좋아하는 것 :-)). 요즘에는 두 가지 용어가 상당히 널리 사용됩니다. 음속 장벽그리고 초음속 장벽. 비슷하게 들리지만 여전히 동일하지는 않습니다. 그러나 특별히 엄격할 필요는 없습니다. 본질적으로 둘은 하나이며 동일합니다. 사운드 장벽의 정의는 지식이 풍부하고 항공에 더 가까운 사람들이 가장 자주 사용합니다. 두 번째 정의는 일반적으로 다른 모든 사람입니다.

나는 물리학 (및 러시아어 :-)) 관점에서 볼 때 음속 장벽이라고 말하는 것이 더 정확하다고 생각합니다. 여기에는 간단한 논리가 있습니다. 결국 음속이라는 개념은 있지만, 엄밀히 말하면 초음속이라는 고정된 개념은 없습니다. 조금 앞을 내다보면 항공기가 초음속으로 비행할 때 이미 이 장벽을 통과한 것이며, 이를 통과(극복)할 때 음속과 동일한 특정 속도 임계값을 통과한다고 말씀드리겠습니다. 초음속).

그런 것 :-). 더욱이 첫 번째 개념은 두 번째 개념보다 훨씬 덜 자주 사용됩니다. 이는 초음속이라는 단어가 더 이국적이고 매력적으로 들리기 때문인 것 같습니다. 그리고 초음속 비행에서는 이국적인 것이 확실히 존재하며 당연히 많은 사람들을 끌어들입니다. 그러나 “라는 말을 음미하는 사람이 모두 그런 것은 아니다. 초음속 장벽“그들은 실제로 그것이 무엇인지 이해합니다. 나는 포럼을보고, 기사를 읽고, 심지어 TV를 시청하면서 이미 이것을 한 번 이상 확신했습니다.

이 질문은 실제로 물리학적 관점에서 볼 때 상당히 복잡합니다. 그러나 물론 우리는 복잡성에 신경쓰지 않을 것입니다. 평소처럼 "손가락으로 공기역학을 설명하는" 원리를 사용하여 상황을 명확히 하려고 노력하겠습니다. :-).

그래서 장벽으로 (소리 :-))!... 비행 중인 비행기는 공기와 같은 탄성 매체에 작용하여 강력한 음파원이 됩니다. 나는 모두가 공기 중의 음파가 무엇인지 알고 있다고 생각합니다 :-).

음파(소리굽쇠).

이는 압축 영역과 희박 영역이 교대로 확산되는 것입니다. 다른 측면음원에서. 파도이기도 한 물 위의 원과 같은 것입니다(소리가 나는 것은 아닙니다 :-)). 인간의 속삭임부터 제트 엔진의 포효까지 세상의 모든 소리를 들을 수 있게 해주는 것이 바로 귀의 고막에 작용하는 이 영역입니다.

음파의 예.

음파 전파 지점은 항공기의 다양한 구성 요소일 수 있습니다. 예를 들어, 엔진(소리는 누구에게나 알려져 있습니다 :-)) 또는 신체의 일부(예: 활)는 움직일 때 앞쪽의 공기를 압축하여 특정 유형의 압력을 생성합니다( 압축) 앞으로 나아가는 파도.

이 모든 음파는 이미 우리에게 알려진 음속으로 공기 중에 전파됩니다. 즉, 비행기가 아음속이고 심지어 저속으로 비행한다면 비행기에서 도망가는 것처럼 보입니다. 결과적으로 그러한 항공기가 접근하면 우리는 먼저 그 소리를 듣고 그 자체로 날아갑니다.

그러나 비행기가 매우 높이 날지 않는 경우에는 이것이 사실이라고 예약하겠습니다. 결국, 소리의 속도는 빛의 속도가 아닙니다 :-). 그 크기는 그다지 크지 않으며 음파가 청취자에게 도달하려면 시간이 필요합니다. 따라서 높은 고도에서 비행하는 경우 청취자와 항공기에 사운드가 나타나는 순서가 변경될 수 있습니다.

그리고 소리가 그렇게 빠르지 않기 때문에 자체 속도가 증가하면 비행기가 방출하는 파도를 따라잡기 시작합니다. 즉, 그가 움직이지 않으면 파도는 다음과 같은 형태로 그에게서 갈라질 것입니다. 동심원던진 돌로 인해 물 위에 파문이 일어나는 것과 같습니다. 그리고 비행기가 움직이기 때문에 비행 방향에 해당하는 원의 섹터에서 파도의 경계(앞면)가 서로 접근하기 시작합니다.

아음속 신체 움직임.

따라서 항공기(기수)와 첫 번째(머리) 파동의 앞쪽 사이의 간격(즉, 이는 어느 정도 점진적인 제동이 발생하는 영역입니다) 무료 스트림항공기의 기수(날개, 꼬리)와 만날 때 결과적으로 압력과 온도의 증가)이 수축하기 시작하고 속도가 빠를수록 비행 속도가 높아집니다.

이 격차가 실질적으로 사라지는(또는 최소화되는) 순간이 옵니다. 충격파. 이는 비행 속도가 음속에 도달할 때 발생합니다. 즉, 비행기가 방출하는 파동과 동일한 속도로 이동합니다. 마하 수는 1과 같습니다(M=1).

몸의 소리 움직임(M=1).

충격 충격는 매체의 매우 좁은 영역(약 10 -4mm)으로, 통과할 때 더 이상 점진적이지 않지만 이 매체의 매개변수에 급격한(점프와 같은) 변화가 있습니다. 속도, 압력, 온도, 밀도. 우리의 경우 속도는 감소하고 압력, 온도 및 밀도는 증가합니다. 따라서 이름은 충격파입니다.

다소 단순화된 방식으로 나는 이 모든 것에 대해 이렇게 말하고 싶습니다. 초음속 흐름을 갑자기 늦추는 것은 불가능하지만, 적당한 아음속 속도에서와 같이 항공기 바로 앞의 흐름 속도에 대해 점진적으로 제동할 가능성이 더 이상 없기 때문에 이렇게 해야 합니다. 그것은 항공기 기수(또는 날개 끝) 앞의 아음속 단면을 발견하고 좁은 점프로 붕괴되어 그것이 가지고 있는 엄청난 운동 에너지를 전달하는 것처럼 보입니다.

그건 그렇고, 우리는 반대로 말할 수 있습니다. 비행기는 초음속 흐름을 늦추기 위해 에너지의 일부를 충격파 형성으로 전달합니다.

초음속 신체 움직임.

충격파에는 또 다른 이름이 있습니다. 우주에서 항공기와 함께 이동하는 것은 본질적으로 위에서 언급한 환경 매개변수(즉, 공기 흐름)의 급격한 변화를 나타냅니다. 그리고 이것이 충격파의 본질입니다.

충격 충격일반적으로 충격파와 충격파는 동일한 정의이지만 공기 역학에서는 첫 번째 정의가 더 많이 사용됩니다.

충격파(또는 충격파)는 실제로 비행 방향에 수직일 수 있으며, 이 경우 공간에서 대략 원 모양을 취하며 직선이라고 합니다. 이는 일반적으로 M=1에 가까운 모드에서 발생합니다.

신체 움직임 모드. ! - 아음속, 2 - M=1, 초음속, 4 - 충격파(충격파).

M > 1인 숫자에서는 이미 비행 방향과 비스듬히 위치해 있습니다. 즉, 비행기는 이미 자체 소리를 능가하고 있습니다. 이 경우 그들은 경사라고 불리며 공간에서는 원뿔 모양을 취하는데, 이는 초음속 흐름을 연구한 과학자의 이름을 딴 마하 원뿔이라고 불립니다(그 중 하나에서 그를 언급했습니다).

마하콘.

이 원뿔의 모양(말하자면 "얇은 정도")은 정확히 숫자 M에 따라 달라지며 다음 관계식으로 원뿔과 관련됩니다. M = 1/sin α, 여기서 α는 원뿔 축과 원뿔 축 사이의 각도입니다. 발생기. 그리고 원뿔형 표면은 모든 음파의 전면에 닿는데, 그 근원은 평면이었고 그것이 "추월"하여 초음속에 도달했습니다.

게다가 충격파수도 있다 부속된, 초음속으로 움직이는 물체의 표면에 인접해 있을 때, 물체와 접촉하지 않으면 멀어질 때.

다양한 모양의 물체 주위에 초음속 흐름이 발생하는 동안 충격파의 유형.

일반적으로 초음속 흐름이 뾰족한 표면 주위로 흐르면 충격이 발생합니다. 예를 들어 비행기의 경우 뾰족한 기수, 고압 공기 흡입구 또는 공기 흡입구의 날카로운 모서리가 될 수 있습니다. 동시에 그들은 예를 들어 코에 "점프가 앉는다"고 말합니다.

그리고 예를 들어 날개의 두꺼운 에어포일의 둥근 앞쪽 가장자리와 같이 둥근 표면 주위로 흐를 때 분리된 충격이 발생할 수 있습니다.

항공기 본체의 다양한 구성 요소는 매우 복잡한 시스템충격파. 그러나 그 중 가장 강렬한 것은 두 가지입니다. 하나는 활의 머리 부분이고 두 번째는 꼬리 요소의 꼬리 부분입니다. 항공기로부터 어느 정도 떨어진 곳에 중간 충격이 머리 충격을 따라잡아 합쳐지거나 꼬리 충격이 이를 따라잡습니다.

풍동에서 퍼지하는 동안 모형 항공기에 충격이 가해집니다(M=2).

결과적으로 두 개의 점프가 남아 있으며 일반적으로 비행 고도에 비해 항공기의 크기가 작고 그에 따른 짧은 시간 간격으로 인해 지상 관찰자가 하나로 인식합니다.

충격파(충격파)의 강도(즉, 에너지)는 다양한 매개변수(항공기 속도, 설계 특징, 환경 조건 등)에 따라 달라지며 전면의 압력 강하에 의해 결정됩니다.

충격파는 교란원인 마하콘의 꼭대기, 즉 항공기로부터 멀어지면서 약해지며 점차 일반 음파로 바뀌다가 최종적으로는 완전히 사라진다.

그리고 어느 정도의 강도를 갖게 될까요? 충격파(또는 충격파)이 지면에 도달하는 것은 그곳에서 생성할 수 있는 효과에 따라 달라집니다. 잘 알려진 콩코드가 대서양 상공에서만 초음속으로 비행했으며, 군용 초음속 항공기가 높은 고도나 인구가 거주하지 않는 지역에서 초음속으로 비행한다는 것은 비밀이 아닙니다. (적어도 그렇게 해야 하는 것 같습니다 :-) ).

이러한 제한은 매우 정당합니다. 예를 들어, 나에게는 충격파의 정의 자체가 폭발과 연관되어 있습니다. 그리고 충분히 강한 충격파가 할 수 있는 일이 그에 상응할 수도 있습니다. 적어도 창문 유리는 쉽게 날아갈 수 있습니다. 이에 대한 충분한 증거가 있습니다(특히 역사에서). 소련 항공, 꽤 많고 비행이 강렬했을 때). 하지만 더 나쁜 일도 할 수 있습니다. 더 낮게 비행하면 됩니다 :-)…

그러나 대부분의 경우 충격파가 땅에 도달했을 때 남아 있는 충격파는 더 이상 위험하지 않습니다. 지상에 있는 외부 관찰자만이 포효나 폭발음과 비슷한 소리를 들을 수 있습니다. 하나의 일반적이고 지속적인 오해가 연관되어 있다는 것은 바로 이 사실과 관련이 있습니다.

항공 과학에 익숙하지 않은 사람들은 그런 소리를 듣고 비행기가 이겼다고 말합니다. 음속 장벽 (초음속 장벽). 실제로 이것은 사실이 아닙니다. 이 진술은 적어도 두 가지 이유로 현실과 아무런 관련이 없습니다.

충격파 (충격파).

첫째, 지상에 있는 사람이 하늘 높은 곳에서 큰 포효 소리를 듣는다면 이는 (반복합니다 :-)) 그의 귀가 도달했다는 의미일 뿐입니다. 충격파 정면(또는 충격파) 어딘가로 날아가는 비행기에서. 이 비행기는 이미 초음속으로 비행하고 있으며 아직 초음속으로 비행하고 있지 않습니다.

그리고 만약 이 사람이 갑자기 비행기보다 몇 킬로미터 앞서 있다는 것을 알게 된다면, 그는 같은 비행기에서 다시 같은 소리를 듣게 될 것입니다. 왜냐하면 그는 비행기와 함께 움직이는 동일한 충격파에 노출될 것이기 때문입니다.

초음속으로 움직이기 때문에 조용히 접근합니다. 그리고 고막에 항상 즐거운 효과는 아니었지만(고막에만 있을 때는 좋습니다 :-)) 안전하게 지나간 후에는 엔진이 작동하는 굉음이 들립니다.

항공기의 대략적인 비행 패턴 다른 의미 Saab 35 "Draken" 전투기의 예를 사용한 M 번호. 불행히도 언어는 독일어이지만 구성표는 일반적으로 명확합니다.

더욱이 초음속 사운드 자체로의 전환에는 일회성 "붐", 팝, 폭발 등이 수반되지 않습니다. 현대 초음속 항공기에서 조종사는 계기판 판독을 통해서만 이러한 전환에 대해 가장 자주 배웁니다. 그러나이 경우 특정 프로세스가 발생하지만 특정 조종 규칙을 준수하면 사실상 그에게 보이지 않습니다.

하지만 그게 전부는 아닙니다 :-). 더 말하겠습니다. 비행기가 놓여 있고 "뚫려야"하는 유형의 무겁고 건너기 어려운 장애물의 형태로 (나는 그러한 판단을 들었습니다 :-)) 존재하지 않습니다.

엄밀히 말하면 전혀 장벽이 없습니다. 옛날 옛적에 항공 분야의 고속 개발이 시작될 때 이 개념은 오히려 초음속으로 전환하고 비행하는 것이 어렵다는 심리적 신념으로 형성되었습니다. 특히 그러한 신념과 진술에 대한 전제 조건이 매우 구체적이기 때문에 이것이 일반적으로 불가능하다는 진술도있었습니다.

하지만, 먼저 할 일이...

공기 역학에는 이 흐름에서 움직이고 초음속으로 변하는 경향이 있는 신체의 공기 흐름과의 상호 작용 과정을 매우 정확하게 설명하는 또 다른 용어가 있습니다. 이것 파도의 위기. 전통적으로 개념과 관련된 나쁜 일을하는 사람은 바로 그 사람입니다. 음속 장벽.

그래서 위기에 관한 것입니다 :-). 모든 항공기는 부품으로 구성되며 비행 중 공기 흐름이 동일하지 않을 수 있습니다. 예를 들어 날개나 오히려 평범한 고전을 생각해 봅시다 아음속 프로필.

양력이 어떻게 생성되는지에 대한 기본 지식을 통해 우리는 프로파일의 상부 곡면에 인접한 층의 유속이 다르다는 것을 잘 알고 있습니다. 프로파일이 더 볼록한 경우 전체 유속보다 크고, 프로파일이 평평해지면 감소합니다.

날개가 음속에 가까운 속도로 흐름 속에서 움직일 때, 그러한 볼록한 영역, 예를 들어 이미 흐름의 전체 속도보다 큰 공기층의 속도가 다음과 같은 순간이 올 수 있습니다. 음파, 심지어 초음속까지요.

파동 위기 동안 천음속에서 발생하는 국부 충격파.

프로파일을 따라 더 나아가면 이 속도는 감소하고 어느 시점에서는 다시 아음속이 됩니다. 그러나 위에서 말했듯이 초음속 흐름은 빠르게 느려질 수 없으므로 충격파.

이러한 충격은 유선형 표면의 여러 영역에서 나타나며 처음에는 매우 약하지만 그 수가 많을 수 있으며 전체 유속이 증가하면 초음속 영역이 증가하고 충격이 "강해지며" 프로필의 뒤쪽 가장자리. 나중에 동일한 충격파가 나타납니다. 바닥면프로필.

날개 프로필 주변의 완전한 초음속 흐름.

이 모든 것이 무엇을 의미합니까? 여기에 내용이 있습니다. 첫 번째– 이것은 중요하다 공기 역학적 항력 증가천음속 범위(대략 M=1, 다소간)에서. 이 저항은 구성 요소 중 하나의 급격한 증가로 인해 증가합니다. 파도 저항. 아음속 비행을 고려할 때 이전에 고려하지 않았던 것과 동일한 것입니다.

위에서 말했듯이 초음속 흐름이 감속하는 동안 수많은 충격파(또는 충격파)를 형성하려면 에너지가 낭비되며, 이는 항공기 운동의 운동 에너지에서 가져옵니다. 즉, 비행기의 속도가 느려집니다(매우 눈에 띄게!). 그게 바로 그거야 파도 저항.

더욱이 충격파는 흐름의 급격한 감속으로 인해 경계층 자체가 분리되고 층류에서 난류로 변형되는 데 기여합니다. 이는 공기역학적 항력을 더욱 증가시킵니다.

다양한 마하수에서의 프로파일 팽창 충격 충격, 국지적 초음속 영역, 난류 영역.

두번째. 날개 프로파일에 국부적인 초음속 영역이 나타나고 유속이 증가함에 따라 프로파일의 꼬리 부분으로 추가 이동하여 프로파일의 압력 분포 패턴이 변경되기 때문에 공기 역학적 힘의 적용 지점(중심) 압력)도 후미로 이동합니다. 결과적으로 나타나는데 다이빙 순간항공기의 질량 중심에 비해 기수가 낮아지게 됩니다.

이 모든 결과는 무엇입니까... 공기 역학적 항력의 급격한 증가로 인해 항공기에는 눈에 띄는 엔진 파워 리저브천음속대를 극복하고 말하자면 실제 초음속 소리에 도달하는 것입니다.

파도 항력의 증가로 인해 천음속(파도 위기)에서 공기 역학적 항력이 급격히 증가합니다. Сd - 저항 계수.

더 나아가. 다이빙 순간이 발생하여 피치 컨트롤에 어려움이 발생합니다. 또한, 충격파를 동반한 국지적 초음속대의 출현과 관련된 과정의 무질서 및 불균일성으로 인해, 통제가 어려워진다. 예를 들어 롤에서는 왼쪽과 오른쪽 평면의 프로세스가 다르기 때문입니다.

더욱이, 국지적 난류로 인해 종종 매우 강한 진동이 발생합니다.

일반적으로 완전한 즐거움 세트는 다음과 같습니다. 파도의 위기. 그러나 사실은 초음속을 달성하기 위해 일반적인 아음속 항공기(두꺼운 직선 날개 프로필 포함)를 사용할 때 이러한 현상이 모두 발생합니다(구체적으로 :-).

처음에는 아직 지식이 충분하지 않았고 초음속에 도달하는 과정이 포괄적으로 연구되지 않았을 때 바로 이 세트는 거의 치명적으로 극복할 수 없는 것으로 간주되어 호출되었습니다. 음속 장벽(또는 초음속 장벽, 원하는 경우:-)).

기존의 피스톤 항공기에서 음속을 극복하려다 비극적인 사건이 많이 발생했습니다. 강한 진동으로 인해 구조적 손상이 발생하는 경우도 있었습니다. 비행기에는 필요한 가속을 위한 충분한 전력이 없었습니다. 수평비행에서는 효과로 인해 불가능했는데, 이는 다음과 같은 성질을 갖는다. 파도의 위기.

따라서 가속을 위해 다이빙이 사용되었습니다. 하지만 치명적일 수도 있었습니다. 파도 위기 때 등장한 잠수 순간은 잠수를 장기화시켰고, 때로는 빠져나갈 방법이 없을 때도 있었다. 결국 통제력을 회복하고 파도 위기를 해소하기 위해서는 속도를 줄여야 했다. 그러나 다이빙에서 이것을 하는 것은 매우 어렵습니다(불가능하지는 않더라도).

수평 비행에서 다이빙을 하는 것은 1943년 5월 27일 소련에서 액체 로켓 엔진을 탑재한 유명한 실험 전투기 BI-1이 재난을 겪은 주요 원인 중 하나로 간주됩니다. 최대 비행 속도에 대한 테스트가 수행되었으며 설계자의 추정에 따르면 달성된 속도는 800km/h 이상이었습니다. 그 후 다이빙이 지연되어 비행기가 회복되지 않았습니다.

실험용 전투기 BI-1.

우리 시대에는 파도의 위기이미 꽤 잘 연구되고 극복되었습니다. 음속 장벽(필요한 경우 :-)) 어렵지 않습니다. 상당히 빠른 속도로 비행하도록 설계된 비행기에서는 비행 작동을 용이하게 하기 위해 특정 설계 솔루션과 제한 사항이 적용됩니다.

알려진 바와 같이 파동 위기는 1에 가까운 M 숫자에서 시작됩니다. 따라서 거의 모든 아음속 제트 여객기 (특히 승객)에는 비행이 있습니다. M 개수 제한. 일반적으로 0.8-0.9M 영역에 있습니다. 조종사는 이를 감시하라는 지시를 받습니다. 또한 많은 항공기에서는 제한 수준에 도달하면 비행 속도를 줄여야 합니다.

최소 800km/h 이상의 속도로 비행하는 거의 모든 항공기에는 휩쓸린 날개(적어도 앞쪽 가장자리를 따라 :-)). 공격 시작을 지연시킬 수 있습니다. 파도의 위기 M=0.85-0.95에 해당하는 최대 속도.

휩쓸린 날개. 기본 동작.

이 효과의 이유는 아주 간단하게 설명할 수 있습니다. 직선 날개에서는 속도 V의 공기 흐름이 거의 직각으로 접근하고, 스윕 날개(스윕 각도 χ)에서는 특정 활공 각도 β로 접근합니다. 속도 V는 Vτ와 Vn이라는 두 가지 흐름으로 벡터적으로 분해될 수 있습니다.

흐름 Vτ는 날개의 압력 분포에 영향을 미치지 않지만 흐름 Vn은 영향을 미치며 날개의 하중 지지 특성을 정확하게 결정합니다. 그리고 총 흐름 V의 크기는 분명히 더 작습니다. 따라서 휩쓸린 날개에서 파도 위기가 시작되고 증가합니다. 파도 저항동일한 자유 흐름 속도에서 직선 날개보다 훨씬 늦게 발생합니다.

실험용 전투기 E-2A(MIG-21의 전신). 전형적인 스윕 날개.

휩쓸린 날개의 수정 중 하나는 다음과 같은 날개였습니다. 초임계 프로필(그를 언급했습니다). 또한 파도 위기의 시작을 더 빠른 속도로 전환할 수 있게 하며, 또한 여객기에게 중요한 효율성을 높이는 것도 가능하게 합니다.

SuperJet 100. 초임계 프로파일을 갖춘 후퇴익.

비행기가 통과를 목적으로 하는 경우 음속 장벽(통과하고 파도의 위기너무 :-)) 그리고 초음속 비행은 일반적으로 특정 부분에서 항상 다릅니다. 디자인 특징. 특히, 일반적으로 얇은 날개 프로필과 날카로운 모서리가 있는 미부(다이아몬드 모양 또는 삼각형 포함) 및 평면상의 특정 날개 모양(예: 삼각형 또는 오버플로가 있는 사다리꼴 등).

초음속 MIG-21. 추종자 E-2A. 전형적인 델타윙입니다.

MIG-25. 초음속 비행을 위해 설계된 일반적인 항공기의 예. 얇은 날개와 꼬리 프로필, 날카로운 모서리. 사다리꼴 날개. 프로필

속담을 통과 음속 장벽즉, 그러한 항공기는 다음과 같은 초음속 속도로 전환됩니다. 엔진의 애프터버너 작동공기 역학적 저항의 증가로 인해 물론 영역을 빠르게 통과하기 위해 파도의 위기. 그리고 이 전환의 바로 그 순간은 조종사(그는 조종석의 음압 수준의 감소만을 경험할 수 있음)나 외부 관찰자에 의해 어떤 식으로든 느껴지지 않는 경우가 가장 많습니다(반복합니다 :-). , 물론 그는 그것을 관찰할 수 있었습니다 :-).

그러나 여기서는 외부 관찰자와 관련된 또 하나의 오해를 언급할 가치가 있습니다. 분명히 많은 사람들이 이런 종류의 사진을 본 적이 있을 것입니다. 캡션에는 이것이 비행기가 극복하는 순간이라고 적혀 있습니다. 음속 장벽, 말하자면 시각적으로.

프란틀-글로르트 효과. 음속 장벽을 깨는 일이 포함되지 않습니다.

첫째로, 우리는 이미 음속 장벽이 없으며 초음속으로의 전환 자체에 특별한 현상(폭발이나 폭발 포함)이 수반되지 않는다는 것을 이미 알고 있습니다.

둘째. 우리가 사진에서 본 것은 소위입니다. 프란틀-글로르트 효과. 나는 이미 그에 대해 썼습니다. 이는 초음속으로의 전환과 직접적인 관련이 없습니다. 단지 고속(아음속, 그런데 :-))에서 비행기가 특정 질량의 공기를 앞쪽으로 이동시키면 그 뒤에 일정량의 공기가 생성된다는 것입니다. 희박 지역. 비행 직후, 이 지역은 인근 자연 공간의 공기로 채워지기 시작합니다. 부피가 증가하고 온도가 급격히 떨어집니다.

만약에 공기 습도충분하고 온도가 주변 공기의 이슬점 아래로 떨어지면 수분 응결우리가 보는 안개 형태의 수증기로부터. 조건이 원래 수준으로 복원되자마자 이 안개는 즉시 사라집니다. 이 전체 과정은 매우 짧습니다.

높은 천음속 속도에서의 이 과정은 국소적으로 촉진될 수 있습니다. 충격파나는 때때로 평면 주위에 부드러운 원뿔과 같은 것을 형성하는 데 도움을 줍니다.

고속에서는 이러한 현상이 선호되지만, 공기 습도가 충분하면 상당히 낮은 속도에서도 이러한 현상이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 저수지 표면 위입니다. 그런데 대부분은 아름다운 사진들이러한 성격의 제품은 항공 모함, 즉 상당히 습한 공기에서 만들어졌습니다.

이것이 작동하는 방식입니다. 물론 영상은 멋지고 광경은 훌륭합니다 :-) 그러나 이것이 가장 자주 불리는 것은 아닙니다. 전혀 관련이 없습니다(그리고 초음속 장벽같은:-)). 그리고 제 생각에는 이것은 좋은 일입니다. 그렇지 않으면 이런 종류의 사진과 비디오를 찍는 관찰자들이 행복하지 않을 수도 있습니다. 충격파, 알고 계시나요?:-)…

결론적으로, 저고도에서 초음속으로 비행하는 항공기의 충격파 효과를 보여주는 비디오 (이전에 이미 사용한 적이 있음)가 하나 있습니다. 물론 어느 정도 과장된 부분이 있지만 :-) 일반 원칙이해할 수 있는. 그리고 다시 한 번 인상적이었습니다 :-)…

오늘은 그게 다야. 글을 끝까지 읽어주셔서 감사합니다 :-). 다음 시간까지...

사진은 클릭 가능합니다.

그러나 가장 먼저 해야 할 일이 있습니다. 처음으로 미국 시험 조종사 Chuck Yeager는 실험용 Bell X-1 항공기(직선 날개 및 XLR-11 로켓 엔진 포함)에서 음속 장벽을 허물었습니다. 이 일은 70여 년 전인 1947년에 일어났습니다. 그는 음속보다 더 빠르게 가속하여 비행기를 얕은 다이빙으로 보냈습니다. 1년 후, 소련의 시험 조종사 소콜로프스키(Sokolovsky)와 페도로프(Fedorov)는 단일 사본으로 존재했던 실험용 La-176 전투기에서 동일한 작업에 성공했습니다.

항공에게는 어려운시기였습니다. 조종사들은 말 그대로 마하 1 이상의 속도로 비행이 가능한지 알아보기 위해 매번 목숨을 걸고 경험을 조금씩 수집했습니다. 날개 펄럭임과 파도 끌림은 디자이너들이 이러한 현상을 다루는 법을 배우기 전에도 한 번 이상 생명을 앗아갔습니다.

문제는 음속을 극복하면 공기 역학적 항력이 급격히 증가하고 다가오는 공기 흐름의 마찰로 인한 구조물의 운동 가열이 증가한다는 것입니다. 또한 이 순간 공기역학적 초점의 이동이 기록되어 항공기의 안정성과 조종성이 상실됩니다.

12년 후, 일련의 초음속 MiG-19 전투기는 이미 미국 정찰기를 사냥하고 있었고 아직 민간 항공기 한 대도 음속을 초과하려고 시도한 적이 없습니다. 이것은 1961년 8월 21일에만 일어났습니다. 더글러스 DC-8 여객기가 다이빙에 빠져 마하 1.1로 가속되었습니다. 비행은 그러한 속도에서 기계의 동작에 대한 더 많은 정보를 수집하는 것을 목표로 실험적이었습니다.

얼마 후 소련 Tu-144와 영국-프랑스 콩코드가 이륙했습니다. 거의 동시에: 우리 차는 1968년 12월 31일에 조금 더 일찍, 유럽 차는 1969년 3월에 있었습니다. 그러나 모델 운영 전체 기간 동안 운송 된 승객 수 측면에서 자본가들은 우리를 훨씬 능가했습니다. Tu-144는 3,000명이 조금 넘는 승객을 태웠지만, 2003년까지 운행된 콩코드는 250만 명 이상의 승객을 태웠습니다. 그러나 이는 프로젝트에 도움이 되지 않았습니다. 결국 폐쇄됐고, 초음속 항공기의 과실이 아닌 파리 근처의 세간의 이목을 끄는 추락 사고 역시 매우 부적절한 것으로 판명됐다.

세 가지 "아니오" 대답

상업용 초음속 항공기가 무용지물이 되는 확실한 이유로는 일반적으로 세 가지 이유가 제시됩니다. 너무 비싸고, 너무 복잡하고, 너무 시끄럽습니다. 실제로, 초음속 군용 제트기의 비행을 지켜본 사람이라면 귀에 타격을 주는 느낌과 비행기가 초음속으로 당신을 지나갈 때 나는 거친 포효를 결코 잊지 못할 것입니다.

그건 그렇고, 소닉 붐은 일회성 현상이 아니며 항공기 속도가 음속보다 높을 때 항상 전체 경로를 따라 항공기와 수반됩니다. 제트기가 연료를 너무 많이 소비하기 때문에 지폐로 연료를 보급하는 것이 더 쉬워 보인다는 사실에도 이의를 제기하기 어렵습니다.

에 대해 말하다 현대 프로젝트초음속 여객기의 경우 이러한 각 질문에 먼저 답해야 합니다. 이 경우에만 기존 프로젝트가 모두 중단되지 않기를 바랄 수 있습니다.

소리

디자이너들은 소리부터 시작하기로 결정했습니다. 뒤에 지난 몇 년많이 나타났다 과학 작품이는 동체와 날개의 특정 모양이 항공기에서 생성되는 충격파의 수와 강도를 줄일 수 있음을 입증했습니다. 그러한 결정에는 선체의 완전한 재설계, 모델의 다중 컴퓨터 시뮬레이션, 풍동에서 미래 항공기를 제거하는 데 수천 시간이 필요했습니다.

미래 항공기의 공기 역학에 관한 주요 프로젝트는 NASA 전문가의 QueSST와 현지 항공우주 탐사국 JAXA의 후원으로 만들어진 일본 개발 D-SEND-2입니다. 이 두 프로젝트는 수년 동안 진행되어 초음속 비행에 대한 "이상적인" 공기 역학에 체계적으로 접근했습니다.

새로운 초음속 여객기는 날카롭고 단단한 음파 붐을 생성하지 않지만 귀에 훨씬 더 기분 좋은 부드러운 소리 맥동을 생성할 것으로 가정됩니다. 즉, 물론 여전히 시끄럽지만 "시끄럽고 고통스럽지"는 않습니다. 음속 장벽 문제를 해결하는 또 다른 방법은 항공기 크기를 줄이는 것이었습니다. 현재 진행 중인 거의 모든 개발은 최대 10~40명의 승객을 태울 수 있는 소형 항공기입니다.

그러나 이 문제에는 신생 기업도 있습니다. 지난 9월 보스턴에 본사를 둔 항공사인 Spike Aerospace는 S-512 Quiet Supersonic Jet 초음속 여객기 모델을 거의 완성했다고 발표했습니다. 비행 시험은 2018년에 시작될 것으로 예상되며, 승객이 탑승한 첫 항공기는 늦어도 2023년 말에는 이륙할 예정입니다.

더욱 대담한 것은 소리 문제가 실질적으로 해결되었으며 첫 번째 테스트에서 이를 보여줄 것이라는 제작자의 진술이었습니다. 수년 동안 이 문제를 해결해 온 NASA와 JAXA의 전문가들이 테스트를 면밀히 모니터링할 것으로 보입니다.

또 다른 것도 있습니다 흥미로운 해결책소리 문제는 비행기가 거의 수직으로 이륙하는 동안 음속 장벽을 깨뜨릴 때 발생합니다. 이 경우 충격파의 효과는 약해지고 20-30,000m 높이에 도달하면 지구에서 너무 멀리 떨어져 있어 이 문제를 잊을 수 있습니다.

엔진

미래 초음속 항공기용 엔진 개발도 중단되지 않습니다. 최근 몇 년간 아음속 엔진도 특수 기어박스, 세라믹 소재 도입, 추가 공기 회로 도입으로 출력과 효율을 크게 높일 수 있었습니다.

초음속 항공기의 경우 상황이 좀 더 복잡해집니다. 사실 현재의 기술 개발 수준에서 터보제트 엔진은 최대 속도 마하 2.2(시속 약 2500km)에 도달할 수 있지만, 더 높은 속도를 달성하려면 항공기를 가속할 수 있는 램제트 엔진을 사용해야 합니다. 초음속 속도(숫자 5개 이상). 마하(Mach). 그러나 이것은 현재로서는 오히려 환상에 불과합니다.

개발사에 따르면 이미 승객 수가 적은 경우에도 콩코드 대비 30% 낮은 비행 비용을 달성할 수 있다고 한다. 이러한 데이터는 2016년 스타트업 Boom Technologies에서 발표했습니다. 그들의 의견으로는 런던-뉴욕 노선의 항공권 가격은 약 5,000달러이며 이는 일반 아음속 비행기의 일등석 항공권 가격과 비슷합니다.