Надо Знать

добавить знаний



Сверхзвуковая скорость



План:


Введение

Полет F/A-18 при приближении к звуковому барьеру. Белое гало - капли водного конденсата образующегося в ударной волне позади самолета (see Эффект конденсатного диске). [1] [2]

Сверхзвуковая скорость - скорость частиц вещества выше скорости звука для данного вещества или скорость тела, движущегося в веществе с более высокой скоростью, чем скорость звука в данной среде.

Сверхзвуковая скорость - скорость движения, превышающей скорость звука в данной среде, скорость больше 1 Мах (обозначают М1). Скорость что пятикратно превышает скорость звука, М5, часто называют гиперзвуковой. Скорость в диапазоне 0.8-1.2 М называют трансзвуковых.

В сухом воздухе при t = 20 C скорость звука равна 343 м / с, или 1236 км / час. В воде при комнатной температуре скорость звука 1440 м / с. В твердых телах это значение значительно больше.

Полет F-18 в трансзвуковых режиме.

1. Теория

В аэродинамике часто скорость характеризуют числом Маха, которое определяется следующим образом: M = \ frac {u} {c_s} , Где u - скорость движения потока или тела, c_s - скорость звука в среде. Звуковая скорость определяется как c_s = \ sqrt {\ gamma \ frac {p} {\ rho}} , Где \ Gamma - Показатель адиабаты среды (для идеального n-атомного газа, молекула которого i степени свободы он равен \ Frac {i +2} {i} ). Здесь i = n_p + n_r + 2n_c - Полное число степеней свободы молекулы. При этом количество поступательных степеней свободы n_p = 3 . Для линейной молекулы количество вращательных степеней свободы n_r = 2 , Количество колебательных степеней свободы (если есть) n_c = 3n - 5 . Для всех других молекул n_r = 3 , n_c = 3n - 6 .

Во время движения в среде со сверхзвуковой скоростью тело обязательно создает за собой звуковую волну. Во время равномерного прямолинейного движения фронт звуковой волны имеет конусообразную форму, с вершиной в движущемся теле. Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии рухаючимся телом (кроме потери энергии вследствие трения и других сил).

Аналогично эффекты излучения волн рухаючимися телами характерны для всех физических явлений волновой природы, например: черенковского излучения, волна, образованная судами на поверхности воды.


2. Классификация скоростей в атмосфере

При обычных условиях в атмосфере скорость звука составляет примерно 331 м / с. При высокой скорости иногда выражается в числах Маха и соответствует сверхзвуковым скоростям, при этом гиперзвуковая скорость является частью диапазонуа. НАСА определяет "быстрый" гиперзвук в диапазоне скоростей 10-25 М, где верхняя граница соответствует первой космической скорости. Скорости выше считаются гиперзвуковой скорость и, а "скоростью возвращения" космических аппаратов на Землю.

Сравнение режимов:
Режим Числа Маха км / г м / с Общие характеристики аппарата
Дозвуковые <1.0 <1230 <340 Наиболее часто самолет с пропеллером или ТВД, имеет прямые или скошенную крылья.
Шаблон: Не переведено 3 0.8-1.2 980-1470 270-400 Воздухозаборники и слегка стреловидные крылья, сжимаемость воздуха становится заметной.
Сверхзвук 1.0-5.0 1230-6150 340-1710 Билш гострв края плоскостей, хвостовое оперение цильноповоротне.
Гиперзвук 5.0-10.0 6150-12300 1710-3415 Охлаждаемый никелево-титановый корпус, небольшие крылья. ( X-43)
Быстрый гиперзвук 10.0-25.0 12300-30740 3415-8465 Кремниевые плитки теплозащиты, нисуче тело аппарата вместо крыльев.
"Скорость возврата" > 25.0 > 30740 > 8465 Аблятивний тепловой экран, нет крыльев, форма капсулы.



3. Сверхзвуковые объекты

Космические корабли и их носители а также большинство современных истребителей разгоняются до сверхзвуковых скоростей. Также было разработано несколько пассажирских сверхзвуковых самолетов - Ту-144, Конкорд, Аерион.

Скорость вылета шара большинства образцов современной вогнапальнои оружия больше М1.

Скорость волны, распространяющейся кнутом при хлисткому ударе, может превышать М1. [3]


4. Смотри также

5. References


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам