дозволило не тільки пояснити природу «звукового бар'єру», а й знайти кошти його подолання.
При дозвуковом обтіканні фюзеляжу, крила і оперення літака на опуклих ділянках їх обводів виникають зони місцевого прискорення потоку. Коли швидкість польоту літального апарата наближається до звукової, місцева швидкість руху повітря в зонах прискорення потоку може дещо перевищити швидкість звуку (рис. 1а). Минувши зону прискорення, потік сповільнюється, з неминучим утворенням ударної хвилі (така властивість надзвукових течій: перехід від надзвукової швидкості до дозвуковой завжди відбувається розривно - з утворенням ударної хвилі).
Інтенсивність цих ударних хвиль невелика - перепад тиску на їх фронтах малий, але вони виникають відразу в безлічі, в різних точках поверхні апарату, і в сукупності вони різко змінюють характер його обтікання, з погіршенням його льотних характеристик: підіймальна сила крила падає, повітряні рулі і елерони втрачають ефективність, апарат стає некерованим, і все це носить вкрай нестабільний характер, виникає сильна вібрація. Це явище отримало назву хвильового кризи. Коли швидкість руху апарата стає надзвуковий (M gt; 1), протягом знову стає стабільним, хоча його характер змінюється принципово (рис. 1б).
Рис. 1а. Аерокрило в близькому до звукового потоке.Ріс. 1б. Аерокрило в надзвуковому потоці.
У крил з відносно товстим профілем в умовах хвильового кризи центр тиску різко зміщується назад і ніс літака" важчає". Пілоти поршневих винищувачів з таким крилом, що намагалися розвинути граничну швидкість в пікіруванні з великої висоти на максимальній потужності, при наближенні до «звуковому бар'єру» ставали жертвами хвильового кризи - потрапивши в нього, було неможливо вийти з пікірування не погасив швидкість, що в свою чергу дуже складно зробити в пікіруванні.
Сучасні дозвукові літаки з крейсерською швидкістю польоту, досить близькою до звукової (понад 800 км/год), зазвичай виконуються із стрілоподібним крилом і оперенням з тонкими профілями, що дозволяє змістити швидкість, при якій починається хвильової криза, у бік бо? льшіх значень. Надзвукові літаки, яким доводиться проходити ділянку хвильового кризи при наборі надзвукової швидкості, мають конструктивні відмінності від дозвукових, пов'язані, як з особливостями надзвукової течії повітряного середовища, так і з необхідністю витримувати навантаження, що виникають в умовах надзвукового польоту і хвильового кризи, зокрема - трикутне в плані крило з ромбоподібним або трикутним профілем.
Рекомендації для безпечних навколозвукових і надзвукових польотів зводяться до наступного:
на дозвукових швидкостях польоту слід уникати швидкостей, при яких починається хвильової криза (ці швидкості залежать від аеродинамічних характеристик літака і від висоти польоту);
перехід з дозвуковою швидкості на надзвукову реактивними літаками повинен виконуватися наскільки можливо швидше, з використанням форсажу двигуна, щоб уникнути тривалого польоту в зоні хвильового кризи.
Термін хвильової криза застосовується і до водних судам, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості хвиль на поверхні води. Розвиток хвильового кризи ускладнює зростання швидкості. Подолання судном хвильового кризи означає вихід на режим глиссирования (ковзання корпусу по поверхні води).
Ефект Прандтля - Глоерта
Ефект Прандтля - Глоерта - явище, що полягає у виникненні хмари позаду об'єкта, що рухається на околозвуковой швидкості в умовах підвищеної вологості повітря. Найчастіше спостерігається у літаків. При дуже високій вологості цей ефект виникає також при русі на менших швидкостях.
Летить на швидкості, близькій до швидкості звуку. Видно хмара конденсату, що утворився внаслідок локального зміни тиску (Ефект Прандтля - Глоерта).
Причина його виникнення полягає в тому, що летить на високій швидкості літак створює область підвищеного тиску повітря попереду себе і область зниженого тиску позаду. Після прольоту літака область зниженого тиску починає заповнюватися навколишнім повітрям. При цьому в силу досить високою інерції повітряних мас спочатку вся область низького тиску заповнюється повітрям із прилеглих областей, прилеглих до області низького тиску. Цей процес локально є адіабатичним процесом, де займаний повітрям обсяг збільшується, а його температура знижується. Якщо вологість повітря досить велика, то температура може знизитися до такого значення, що виявиться нижче точки роси. Тоді міститься в повітрі водяна пара конденсується у вигляді дрібних крапельок, які утворюють невелику хмаринку.
У міру того, як тиск повітря нормалізується, температура в ньому вирівнюється і знову стає вище точки роси, і хмара швидко розчиняється в повітрі. Зазвичай час його життя не перевищує часток секунди. Тому при польоті літака здається, що хмара слід за ним - внаслідок того, що воно постійно утворюється відра...
