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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

Figure 5.1.1 - Diagram of shock waves

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.

Figure 5.1.2 - Graph of relationship between variables in speed of sound

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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