Що таке стрибок ущільнення?

Стрибок ущільнення – це громоподібний шум, який заповнює небо, якщо літак долає звуковий бар’єр і летить швидше швидкості звуку. Коли літак розганяється до звукової швидкості (в цьому випадку так зване число Маха приймає значення М = 1), перед ним виникає хвиля повітря підвищеного тиску. (Значення М = 1 досягається при різних швидкостях польоту, тому що швидкість звуку переменна; на рівні моря при температурі 0 ° С звукові хвилі проходять 343 метра в секунду.)

Після того як літак пролетить, повітря знову розширюється. Чим вище швидкість пролітає літака, тим більше енергії вивільниться в цьому розширенні. Коли літак летить на надзвуковій швидкості, тобто з числом Маха, що перевищує М = 1, розширення відбувається так швидко, що молекули повітря, стикаючись з відносно нерухомим навколишнім повітрям, створюють потужні ударні хвилі. Ці ударні хвилі поширюються в просторі у вигляді розширюється конуса. Якщо літак в момент подолання звукового бар’єру летить на невеликій висоті, як це показано на малюнку праворуч, ударні хвилі перетинаються з земною поверхнею. Їх сила настільки висока, що вони можуть пошкоджувати будови, вибиваючи скла і створюючи тріщини в стінах.

Основна відмінність в зміні тиску

Поширюючись у повітрі, нормальні звукові хвилі створюють незначні зміни тиску (опуклості на пунктирною лінії на малюнку внизу). Що стосується надзвукових ударних хвиль, то вони супроводжуються більш сильними змінами тиску, в ряді випадків вдвічі перевищують нормальні.

Трансформуються хвиля

Три графіка показують характер зміни форми звукової хвилі в міру наближення літака до швидкості звуку. На верхньому графіку крива має пологий фронт (з точками А, В, С і D, що характеризують форму кривої), який поступово стає крутіше, поки не перетворюється на показаний на нижньому графіку плоский фронт ударної хвилі.

На передній крайці крила

Ударні хвилі (блакитний клин) формуються уздовж фронтальної поверхні літакового крила (на малюнку сіре). Ззаду утворюються турбулентні вихори. При збільшенні швидкості польоту ударні хвилі поширюються все далі назад, створюючи величезне навантаження на крила.

Посилання на основну публікацію