Какова причина прекращения производства сверхзвуковых гражданских самолётов? Как же они работают и «прорезают» звук?
Закройте глаза и представьте летний луг, на котором в спокойствии и идиллии пасётся живность, птички щебечут, ощущение будто эти места война обошла, слышен шум ручья...
Сладкий сон пастуха прерывает мощный хлопок и едва слышный шум двигателя, пастух направляет взгляд в небеса. Что же это было? Снова война? Немцы повержены, кто на этот раз? Пока он размышлял, истребитель растворился в облаках.
Прочь переживания! Это шум от промчавшегося 1-го сверзвукового советского истребителя. На дворе 1948-ой год. Проводились тестовые полеты, показатель скорости достиг отметки в 1105 километров в час, что свидетельствует о большой высоте полёта. Испытания закончились трагедией - самолет разбился.
В период Второй мировой тихоходная конструкция самолётов не позволяла преодолевать барьер звука, скорости близкие к сверхзвуку создавали волновые проблемы. Причинами таких проблем становится резкая смена условий полёта (увеличение плотности воздуха, крылья перестают выполнять функции, передняя часть самолёта тянет его вниз, выполняя пике).
Единственным вариантом выхода из этого положения является торможение, что и становится основной причиной падения истребителей. Мало у кого получалось стабилизировать самолёт.
Вспоминаем физику - что такое звук
Звуком называется явление распространения продольных волн газообразной среды, в том числе и воздуха. По характеру колебания напоминают функциональность пружины, где после сжатия следует стремительное разжатие. Волна по сути является плотным воздушным скоплением, после которого обязательно следует его разряжение.
Таким образом истребитель доходит до скорости, равной скорости звуковых волн за его бортом. Физическим языком, он догоняет те самые воздушные скопления. На этом моменте и начинаются вышеописанные волновые проблемы.
Скажем, доходит истребитель до высоты в 10000 метров, где показатель давления составляет 1\4 атмосфер и будто попадает в участок воздушного скопления, нулевая высота и 1 атмосфера. Сравнить это можно с прыжком с огромной вышки в бассейн. Прыжок должен быть безошибочным и аккуратным, иначе разобьешься о поверхность. Так и самолёты получают колоссальную нагрузку на конструкцию, появляется вибрация, теряется управляемость и тд.
Если ускорение будет наращиваемым, то истребитель будет наслаивать одну волну на другую, а чем выше их плотность, тем необходим больший запас по мощности, чтобы их преодолеть и тем большее влияние будет оказывать «стена звука» на самолёт. Ключевое то, что встреча с этой стеной происходит не только носовой частью, а и всеми остальными. Конструкция сперва подвергается вибрации, а затем начинает рушится. Отпали крылья – далеко не улетишь.
Становится легче после того, как самолёт проходит сквозь «стену», пробивает её и его скорость превышает скорость волн. Волны при этом не исчезают, они и являются источником сильного шума – именно их услышал тот спящий пастух в начале истории. Пролетит на небольшой высоте, шифер с крыш снесёт. Благо ниже отметки в 10 километров полёты не осуществляются, связано с плотностью воздуха.
На сегодняшний день сверзвуковые самолёты используются только в военных целях. В начале 70-ых годов Советским союзом и Францией, отдельно, были выпущены гражданские лайнеры, которые превышали скорость звука в 2 раза. Правда, расход топлива у них превышал в два раза расход самолётов, которые до скорости звука не долетали.
Не говорим уже о стоимости ремонта. В общем, производство их было прекращено и превратились они в музейные экспонаты.