
Aérodynamique Supersonique
Jusqu'ici, nous avons seulement discuté des concepts
aérodynamiques dans le vol subsonique. Une fois que la vitesse du
bruit est excédée, il y a tout de nouveaux types de
phénomènes à les explorer. Par exemple, vous ne
pouvez pas entendre un avion voyager à la vitesse supersonique
jusqu'à ce que ce vous soit passé près.
"La Barrière Sonique"
Les avions tôt ont con¸u pour voyager plus rapidement que la
vitesse du bruit la plupart du temps terminée dans la
tragédie. En raison de ce fait, les ingénieurs ont cru que
les avions ne pourraient pas voyager plus rapidement que la vitesse du
bruit due à un mur de vent qui a empêché un tel vol.
Maintenant le vol supersonique est devenu plus traditionnel, nous ont
même des vols transoceanic supersoniques. Laisse la prise un regard
à certains des phénomènes qui se produisent quand un
avion voyage plus rapidement que la vitesse du bruit.
Drague d'ondes chocs et de vague
N'importe quel corps se dépla¸ant par un fluide crée
des perturbations de pression, puisque l'air doit se déplacer de
sorte qu'un corps puisse passer à travers. Le bruit lui-même
est une perturbation de pression. Aux vitesses subsoniques, les
perturbations de pression sont capables de se déplacer plus
rapidement que l'avion est. Vous pouvez penser à lui de cette
fa¸on. L'air qui est déplacé peut voyager plus
rapidement que l'avion dans toutes les directions, incluant dehors devant
lui. Cependant, car l'avion atteint les nombres les plus grands que de
mach, la vitesse de l'avion excède cela des perturbations de
pression, et l'air à haute pression emballe vers le haut au nez et
crée la drague pour l'avion. Ceci est connu pendant que drague de
vague, aussi quand des ondes chocs sont produites.
Deux ondes chocs forment au nez et à l'extrémité de
l'avion. Chaque onde choc forme une forme de cône avec
l'extrémité à l'origine du déplacement d'air.
Ces cônes de pression d'air anormale voyagent en bas et vers
l'arrière par rapport à l'avion. De l'air au nez de l'avion
est éloigné et poussé. À la queue, l'avion
s'écarte rapidement, plus rapidement que l'air peut substituer le
vide. Ceci crée une situation où la pression
atmosphérique au nez est haute, et la pression atmosphérique
à la queue est basse. Ceci fait deux choses:
- Crée deux ondes chocs
- Crée la drague
La drague étant produite est simplement parce qu'il y a un
habillage d'air à haute pression au nez de l'avion tout comme la
vague d'arc d'un bateau mobile. En outre, la région de basse
pression derrière l'avion exerce une force de traction sur l'avion
de vol. Ce type de drague est considérablement fort, donc les
moteurs très puissants sont nécessaires pour soutenir le vol
supersonique.
Nombres De Mach
Tout d'abord, à la température ambiante au niveau de la mer,
la vitesse du bruit est environ 760 milles par heure ou 1220
kilomètres par heure. C'est un exploit incroyable
d'ingénierie que les avions peuvent voyager plus rapidement puis
cela. Cependant, la vitesse du bruit en air change selon l'altitude et la
température. Les vitesses des avions supersoniques sont
mesurées dans des nombres de mach, qui est facilement
calculé en divisant la vitesse anémométrique de
l'avion par la vitesse sonique locale. Puisque chaque jour peut faire
voler une température différente et de différents
avions à différentes altitudes, la vitesse de l'avion est
calculée dans la référence à la vitesse du
bruit à l'altitude et à la température actuelles.
Perches Soniques
Rappelez-vous que ces ondes chocs voyagent dans une
géométrie conique à la vitesse du bruit. Les bords
circulaires de ces ondes chocs sont où les perches soniques
audibles se produisent. Quelques perches soniques sont assez fortes pour
endommager structurellement des bâtiments et pour briser des
carreaux. Toute l'intensité des perches soniques dépendent
de quatre choses:
- Vitesse de l'avion
- Taille de l'avion
- Altitude de l'avion
- Forme de l'avion
La différence de pression créée en un avion plus
rapide est plus grande parce que de l'air est déplacé avec
une plus grandes force et fréquence. Une perche sonique plus forte
est attribuée à une plus grande différence dans la
pression.
Plus l'avion est grand, plus l'air qu'il doit déplacer. C'est pour
cette raison que de plus grands avions créent des perches soniques
plus fortes. Intuitivement, les perches soniques à chacune des
ondes chocs peuvent être entendues sur la terre à
différentes heures. Cependant, la plupart des avions sont assez
courts que les deux ondes chocs arrivent approximativement au même
temps, de sorte que cela ressemble à d'une perche sonique.
Seulement avec le gros porteur très, comme la navette spatiale
à la ré-entrée, pouvez vous entendre deux perches
soniques distinctes.
Pendant que vous vous déplacez plus loin de la source de bruit, son
intensité devient plus faible. Elle n'est aucun différent
avec les perches soniques. Par conséquent, plus un avion
supersonique est haut, moins ses perches soniques sont au niveau de la mer
intenses.
Si vous avez jamais vu un Concorde, son nez est très pointu
comparé à d'autres avions subsoniques. La raison de ce nez
pointu doit diminuer l'intensité de la perche sonique
créée au nez de l'avion. Si le nez étaient
émoussé, un air plus à haute pression recueillerait
au nez et les ondes chocs seraient en conséquence plus fortes.
Réduction De l'Inefficacité Supersonique
Des ondes chocs plus fortes produisent plus de drague de vague pour un
avion. Afin de diminuer l'habillage d'air pressurisé au nez, les
ingénieurs créent le métier supersonique avec les nez
pointus. Le fuselage est également dilué de sorte que la
section déchirant littéralement par l'air ne soit pas comme
grande. Selon la règle de zone, la section le long du fuselage doit
être identique, si elle doit réduire au minimum la
quantité de forces contreproductives [visualisez l'explication].
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