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ÜberschallAerodynamik

Bis jetzt haben wir nur aerodynamische Konzepte im Unterschallflug behandelt. Sobald die Schallgeschwindigkeit überstiegen wird, alle gibt es neue Arten zu erforschenden der Phänomene. Z.B. können Sie nicht eine Fläche hören, mit Überschallgeschwindigkeit zu reisen, bis es Sie vorbei geführt ist.

Die " SchallSperre "

Frühe Flächen entwarfen, schneller zu reisen als die Schallgeschwindigkeit meistens beendet in der Tragödie. Wegen dieser Tatsache glaubten Ingenieure, daß Flugzeuge nicht schneller reisen konnten als die Schallgeschwindigkeit wegen einer Wand des Winds, die solchen Flug verhinderte. Jetzt ist Überschallflug, wir haben sogar transoceanic Überschallflüge Hauptströmungs geworden. Läßt Nehmen ein Blick an einigen der Phänomene, die auftreten, wenn eine Fläche schneller als die Schallgeschwindigkeit reist.

Stoßwelle- und Wellengegenkraft

Jeder möglicher Körper, der durch eine Flüssigkeit sich bewegt, erstellt Druckstörungen, da die Luft sich bewegen muß, damit ein Körper durch überschreiten kann. Ton selbst ist eine Druckstörung. Mit Unterschallgeschwindigkeiten sind die Druckstörungen zu schneller sich bewegen fähig, als die Fläche ist. Sie können an sie auf diese Weise denken. Die Luft, die kann schneller reisen verlegt wird, als die Fläche in allen Richtungen, umfassend heraus vor ihr. Jedoch da die Fläche machzahlen grösser als eine erreicht, übersteigt die Geschwindigkeit der Fläche die der Druckstörungen, und die Hochdruckluft packt oben an der Wekzeugspritze und erstellt Gegenkraft für die Fläche. Dieses bekannt während Welle Gegenkraft, auch, wenn Stoßwellen festgelegt werden.

Zwei Stoßwellen bilden sich an die Wekzeugspritze und das Ende der Fläche. Jede Stoßwelle bildet eine Kegelform mit der Spitze am Ursprung der Luftdistanzadresse. Diese Kegel der anormalen Druckluft reisen abwärts und rückwärts in Beziehung zu der Fläche. Luft an der Wekzeugspritze der Fläche wird weggedrückt und shoved. Am Endstück rückt die Fläche schnell, schneller weg, als die Luft die Lücke ersetzen kann. Dieses erstellt eine Situation, in der der Luftdruck an der Wekzeugspritze hoch ist, und der Luftdruck am Endstück ist niedrig. Dieses tut zwei Sachen:

  • Stellt zwei Stoßwellen her
  • Erstellt Gegenkraft

Figure 5.1.1 - Diagram of shock waves

Die Gegenkraft, die produziert wird, ist einfach, weil es eine Anhäufung der Hochdruckluft an der Wekzeugspritze der Fläche ganz wie die Bogenwelle eines beweglichen Bootes gibt. Zusätzlich wendet die Niederdruckregion hinter der Fläche eine ziehende Kraft auf dem Fliegenflugzeug an. Diese Art der Gegenkraft ist beträchtlich stark, folglich sind sehr leistungsfähige Maschinen erforderlich, Überschallflug zu unterstützen.

Zahlen Mach

Pro zuerst von allen, bei Raumtemperatur am Meeresspiegel, beträgt Schallgeschwindigkeit ungefähr 760 Meilen Stunde oder 1220 Kilometer pro Stunde. Es ist ein unglaubliches Technikmeisterstück, daß Flächen schneller reisen können dann das. Abhängig von jedoch schwankt die Schallgeschwindigkeit in einer Luft Höhe und Temperatur. Die Geschwindigkeiten der Überschallflächen werden in den machzahlen gemessen, das leicht errechnet wird, indem man die fluggeschwindigkeit der Fläche durch die lokale Schallgeschwindigkeit teilt. Da jeder Tag eine andere Temperatur und unterschiedliche Flächen an den unterschiedlichen Höhen fliegen lassen kann, wird die Geschwindigkeit der Fläche in der Referenz auf der Schallgeschwindigkeit an die aktuelle Höhe und Temperatur errechnet.

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

Überschallknalle

Erinnern Sie daran sich, daß diese Stoßwellen in einer konischen Geometrie mit der Schallgeschwindigkeit sich fortpflanzen. Die kreisförmigen Ränder dieser Stoßwellen sind, wo die hörbaren Überschallknalle auftreten. Einige Überschallknalle sind genug stark, Gebäude strukturell zu beschädigen und Scheiben des Glases zu zerbrechen. Alle Intensität der Überschallknalle hängen von vier Sachen ab:

  • Geschwindigkeit des Flugzeuges
  • Größe des Flugzeuges
  • Höhe des Flugzeuges
  • Form des Flugzeuges

Mit der Druckunterschied, der durch eine schnellere erstellt wird Fläche, ist grösser, weil Luft grössere Kraft und Frequenz verlegt wird. Ein lauterer Überschallknall wird einem grösseren Unterschied bezüglich des Drucks zugeschrieben.

Das größer die Fläche, mehr die Luft, die sie verlegen muß. Es ist wegen dieses, daß größere Flächen lautere Überschallknalle erstellen. Intuitiv können die Überschallknalle an jeder der Stoßwellen aus den Grund zu den unterschiedlichen Zeiten gehört werden. Jedoch sind die meisten Flugzeuge genug kurz, daß beide Stoßwellen zu ungefähr der gleichen Zeit kommen, damit es wie ein Überschallknall klingt. Nur mit sehr großem Flugzeug, wie der Platzdoppelventilkegel am Re-entry, können Sie zwei eindeutige Überschallknalle hören.

Während Sie weiter entfernt von die Quelle eines Tones umziehen, wird seine Intensität schwächer. Sie ist mit Überschallknallen kein unterschiedliches. Folglich ein Überschallflugzeug das höher ist, sind seine Überschallknalle am Meeresspiegel das weniger intensiv.

Wenn Sie überhaupt ein Concorde gesehen haben, ist seine Wekzeugspritze verglichen mit anderen Unterschallflächen sehr scharfes. Der Grund für diese scharfe Wekzeugspritze soll die Intensität des Überschallknalls verringern, der an der Wekzeugspritze der Fläche erstellt wird. Wenn die Wekzeugspritze stumpf waren, würde Hochdruckluft an der Wekzeugspritze erfassen und die Stoßwellen würden dementsprechend stärker sein.

Verringern Von ÜberschallUnwirtschaftlichkeit

Stärkere Stoßwellen produzieren mehr Welle Gegenkraft für ein Flugzeug. um die Anhäufung der unter Druck gesetzten Luft an der Wekzeugspritze zu vermindern, erstellen Ingenieure Überschallfertigkeit mit scharfen Wekzeugspritzen. Der Rumpf wird auch verdünnt, damit der Querschnittsbereich, der buchstäblich durch die Luft zerreißt, nicht ist, wie groß. Entsprechend der Bereich Richtlinie muß der Querschnittsbereich entlang dem Rumpf derselbe sein, wenn er die Menge der unproduktiven Kräfte herabsetzen soll. Wenn der Querschnittsbereich häufig änderte, würde everytime der erhöhte und verringerte Querschnittsbereich, dort daß viel mehr Welle Gegenkraft und Stoßwellen sein.


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