רצית פעם להיות טייס? דעו כי מטרה ללא תכנית היא רק רצון (דברי הקלאסי הגדול אנטואן דה סנט-אכזופרי). ראוי לציין שהוא לא היה רק סופר, אלא גם טייס מקצועי.
בהחלט כל האנשים הקשורים לשמיים לוקחים קורסים באווירודינמיקה. זהו המדע של תנועת האוויר (גז), שחוקר גם את השפעתו של המדיום הזה על עצמים מיועלים. אחד מקטעי האווירודינמיקה הוא תכונות הטיסה במטוסים על-קוליים. והנה התלמיד יראה את האות מ' במלוא תפארתה. מה זה אומר?
הפניה קצרה מאוד
האות הלטינית M בספרי לימוד באווירודינמיקה אינה אלא מספר מאך. זה מציין את היחס בין מהירות הזרימה סביב עצם (לדוגמה, מטוס) למהירות הקול המקומית. הוא חייב את שמו בעבודות תעופה למדען האוסטרי ארנסט מאך. במילים מדעיות זה נראה כך:
M=v / a
כאן, v היא מהירות הזרימה המתקרבת, a היא מהירות הקול המקומית.ראוי לציין כי מקורות זרים משתמשים במהירות האובייקט, בניגוד לספרות מקומית. לאדם שלא נפגש עם זה בפעילות מקצועית, ככל הנראה, יהיו שתי שאלות. מהי מהירות הקול המקומית? למה אנחנו צריכים מספר מאך?
מוכן להמראה
למה הכוונה במילה צליל? קודם כל, זה גל. הרי מקור הקול יוצר הפרעות בסביבה, המועברות למולקולות אוויר וכן הלאה בשרשרת. לכן, עם עלייה בגובה, שבו האטמוספירה מוזלת יותר, גל הקול יתפשט במהירות נמוכה יותר. בהתאם לכך, מהירות הקול המקומית היא שקיימת בנוסחת מספר מאך. כל הערכים לגבהים ספציפיים כבר חושבו (טבלאות מיוחדות) - אתה רק צריך להחליף. מהירות הזרימה המתקרבת נמדדת באמצעות קולטי לחץ אוויר (APS), המותקנים בכל המטוסים. כעת יש לנו את כל הנתונים, מה שאומר שנוכל לחשב בקלות את מספר המאך. נשאלת שאלה הוגנת: "למה לא להשתמש רק במהירות הטיסה?". אל תשכח, אתה עף מספרי M גבוהים.
שלושה, שתיים, אחת - בואו נלך
מספר מאך בתעופה (ולא רק) משחק תפקיד ענק. כמעט כל הטייסים האזרחיים, הצבאיים ומעבורות החלל לא יכולים בלעדיו. הפרמטר הזה כל כך חשוב!
כשמטוס נע בחלל, מולקולות האוויר סביבו מתחילות "להפריע". אם מהירות המטוס נמוכה (M<1, ~ 400 קמ"ש, מטוס תת קולי), אזי צפיפות הסביבההסביבה נשארת קבועה. אבל, ככל שהאנרגיה הקינטית גדלה, חלק ממנה מושקע על דחיסת המרחב האווירי סביב המטוס. אפקט דחיסה זה תלוי בכוח שבו פועל המטוס על מולקולות האוויר. ככל שמהירות האוויר גבוהה יותר, האוויר נדחס יותר.
במהירות טרנסונית (~1190 קמ ש), הפרעות קטנות מועברות למולקולות אחרות מסביב למטוס (קל יותר להתחשב במשטח הכנף), וברגע דק אחד, כאשר בשלב מסוים המהירות של המתקרב זרימה בהשוואה לצליל המהירות המקומי (M=1, כלומר הזרימה, המטוס יכול לטוס במהירות נמוכה יותר), מתעורר גל הלם. לכן, ההבדל בעיצוב של מטוסי קרב כל כך ברור: הכנפיים, הזנב והגוף שלהם, בהשוואה למטוסים תת-קוליים.
במטוסים שטסים עם M<1, אבל במהירויות גבוהות (ספינות נוסעים מודרניות), גם מצב זה יכול לקרות, רק המעבר למהירות טרנסונית יוביל לגל הלם חזק יותר, לעלייה משמעותית בגרר, לירידה ב הרמה, אובדן שליטה ונפילה נוספת.
עבור מטוסים כאלה, מסמכי תפעול הטיסה (AFM לפנים, FCOM לזרים) מציינים את מספר המאך הקריטי. זהו הערך הנמוך ביותר של M שבו הזרימה המתקרבת בכל חלק של המטוס תגיע למהירות הקול (Mcr). זה כל הסוד!
אגב, הנוסעים המעופפים המצליחים ביותר של ברית המועצות נסעו מהר יותרמוֹדֶרנִי. לא מאמין לי?
חדש נשכח מזמן ישן
זקנים מהירים יותר מצעירים! וזו לא בדיחה. מטוס ישן אחד שנשכח על ידי כולם היה פעם ספינת הדגל של התעופה של ברית המועצות. שמו היה TU-144. זה היה (ועדיין) מטוס הנוסעים העל-קולי המסחרי הראשון בעולם, עם מהירות מרבית של עד 2,500 קמ ש. למרות שקריירת הטיסה של ה-Tu-144 הייתה קצרה, גורלו נקשר בל יינתק במספר M.
המטוס השני הדומה היה הקונקורד הבריטי-צרפתי. ראוי לציין שהם ביצעו את הטיסה הראשונה בהפרש של חודשיים בלבד. ידע טוב באווירודינמיקה יעזור לנוסעים מסחריים לשכוח מטיסות ארוכות מעבר לאוקיינוס האטלנטי. והטיסות של מטוסים וחלליות ימשיכו לעורר את האנושות לתגליות חדשות.
