Крило в трансонічному
КРИЛО В ТРАНСОЗОНІ
Вступ
Ударна хвиля - це хвиля, отже збурення середовища, яке рухається в просторі і змінюється з часом. Особливість полягає в тому, що це збурення є неперервним переходом між двома середовищами, тоді як інші хвилі здійснюють цей перехід поступово.
У 1876 році Ернст Мах виявив, що рухомий мобільний пристрій створював ударну хвилю, коли його швидкість перевищувала швидкість звуку. Таким чином, "число Маха" - це співвідношення V/c (швидкість мобільного пристрою на швидкість звуку).
Швидкість звуку залежить від природи та стану середовища, в якому поширюється звук. У сухому повітрі на рівні моря і при температурі 15 ° C швидкість звуку дорівнює 340 м/с (1224 км/год) і 1055 км/год для висоти 10 000 м і - 60 ° C .
У трансзвуковій і надзвуковій швидкість виражається в точці Маха, тому літак, що летить зі швидкістю звуку, рухається з Махом 1. Див. Махметр
Ернст Мах також виявив, що частинка, що рухається зі швидкістю, більшою за швидкість звуку, утворює ударну хвилю, поверхня якої являє собою конус, вершиною якої є частинка, а кут зменшується зі збільшенням швидкості.
Акустичні хвилі
Літак, який рухається в польоті, щомиті видає на своєму шляху звук, отже, хвилі тиску, джерелом яких він є. Ці хвилі поширюються у всіх напрямках з однаковою швидкістю, утворюючи все більші та більші кола.
У повітрі швидкість цих хвиль дорівнює швидкості звуку і називається акустичними хвилями.
Якщо літак летить зі швидкістю, нижчою від швидкості звуку, тобто менше 1 Маха, літак рухається повільніше хвиль, кажуть, що він летить з дозвуковою швидкістю .
Дозвукова швидкість: хвилі передують площині.
Якщо літак досягає 1 Маха, хвилі не проходять передньою частиною літака, і кажуть, що він летить із звуковою швидкістю. На деяких частинах літака, зокрема на верхній поверхні крила, з’являються надзвукові зони. (див. нижче Зміна з дозвукової на надзвукову).
Трансонічна швидкість: літак досягає швидкості звуку (1 Мах).
Як тільки літак перевищує швидкість 1 Мах, він летить із надзвуковою швидкістю. Він рухається швидше, ніж хвилі, і це спричиняє так звані ударні хвилі, які вражають літак і напружують всю його конструкцію. Ці ударні хвилі видають шум, це надзвуковий бум.
Надзвукова швидкість: літак випереджає акустичні хвилі.
Вище швидкості М 5 літак вважається гіперзвуковим .
Тремор
Трансонічний потік
Під час польоту на транспортному літаку потік навколо фюзеляжу та крил є трансзвуковим, тобто він має регіони, де число Маха більше 1 та інші, де воно менше.
Нижче наведено трансзвуковий потік навколо фюзеляжу та крил у фазі польоту загального літака Cat3D - розрахунок elsA за Вінсентом Бруне - DAAP
Перехід від дозвукової до надзвукової
Коли потік навколо крила змінюється від дозвукового до дозвукового режиму, з’являється зона, в якій місцева швидкість стає рівною швидкості звуку. Відповідне число Маха, менше 1, називається критичним Махом.
Там утворюється λ-подібна ударна хвиля. Тоді, якщо швидкість зростатиме далі, утворюватиметься все більша і більша надзвукова зона.
На фотографії Boeing-Rockwell B-1b ударні конуси стають помітними завдяки конденсації водяної пари. Перший конус розташований на навісі, а другий на крилі.
Еволюція Cx і Cz як функція Маха
Поточні транспортні літаки літають з Махом, що перевищує критичний Мах, але менше Маха 1. На графіку нижче ми можемо розрізнити дві чудові точки: критичний Мак Мак і Мах розбіжності опору Md, який також називають межею Маха (трохи більше ніж критичний Мах).
За межами Md відбувається обрив, і значення Cx значно зростає за дуже низького коефіцієнта посилення швидкості. Тому необхідно буде якомога більше збільшити різницю між Mc і Md, щоб збільшити продуктивність крейсерського польоту. Дивіться нижче Суперкритичний профіль
Вище еволюція Cx і Cz як функція Маха для низького і постійного падіння (крейсерський політ), швидкість якого залежить від профілю крила.
Еволюція Czmax як функція Маха
Еволюція варіації Czmax як функція Маха сильно залежить від форми профілю
Надкритичний профіль
Ці профілі також мають ту перевагу, що можуть бути товстішими. Однак для даної маси конструкція тим жорсткіша, чим товщі вона, отже, конструкція буде більш стійкою і в крилі може зберігатися більше палива. Його основними характеристиками є:
- Подвійна зворотна кривизна;
- Екстрадози дуже тугі;
- Мінімальний радіус кривизни, що розміщує точку максимального перевищення швидкості, біля переднього краю верхньої поверхні;
- Висока відносна товщина порядку 17%;
- Майстер пара дуже назад.
- Зліва на класичному профілі Мах збільшується на верхній поверхні, а ударна хвиля посилюється під час відступу.
- Праворуч на надкритичному профілі після сильного перевищення швидкості в області переднього краю з’являється плато. Ударна хвиля відступає, але не посилюється.
Отже, значного збільшення Cxo не буде .
Еволюція коефіцієнта опору як функції Маха для профілю NACA64-A215 та надкритичного профілю.