Те, кто смотрит хоть какие-то новости, даже раз в месяц, наверняка слышат слово "гиперзвуковая...". Что это за зверь такой?
Здесь мы с Вами постараемся разобраться, что это за "гипер" и не только :)
Важнейшее понятие - число Маха
Чтобы разобраться с "гиперами", нужно знать о числе Маха (М). Это есть ни что иное, как отношение скорости течения газа (в какой-то конкретной точке) к местной скорости звука. Если проще - отношение скорости полета тела к скорости звука.
То есть, если число Маха равно, скажем, 0.4, это значит, что объект летит медленнее скорости звука. Если 1.2 - значит быстрее звука. 1 - ровно со скоростью звука.
Скорость звука зависит непосредственно от условий окружающей среды. В частности, в воздухе скорость звука зависит от его влажности, давления и температуры. Поэтому нельзя исчерпывающе точно и окончательно сказать "при числе Маха таком-то какая будет скорость?" без ответа на вопрос "а при каких внешних условиях?".
Именно по этой причине, а также для наглядности, в статье примем, что высота 0 метров и условия атмосферы соответствуют нормальным: давление 760 мм/рт.ст., температура 15 градусов Цельсия и относительная влажность 0. В таком случае, скорость звука будет равна 340 метров в секунду или 1224 километра в час. Эта же скорость будет у объекта, летящего на числе М=1.
А на высоте 10 000 метров скорость звука при, опять же, нормальных условиях уже 299 м/с. Вот так.
Собственно, к делу:
- Дозвуковая скорость
Сначала можно предположить, что это будет диапазон чисел Маха от 0 до 1 (не включая единичку), однако, на деле все немного иначе. Дозвуковые скорости лежат в диапазоне от 0 до (примерно) 0.8 М. Это связано с тем, что уже на таких скоростях течение газа в некоторых точках обтекаемого тела будет сверхзвуковым, а также проявляется значительная сжимаемость воздуха.
Значит, абсолютная скорость дозвукового объекта будет лежать в пределах от 0 до 272 метров в секунду (979 км/ч).
Кстати, гражданские самолеты летают на числах Маха, близких к 0.8-0.85 :)
Характерный облик дозвукового самолета примерно такой:
Трансзвуковая скорость
Диапазон трансзвуковых скоростей лежит в пределах от 0.8 до 1.2 М. То есть, звуковая скорость (М=1) входит в этот диапазон. О как.
В абсолютных величинах: 272-408 м/с (979-1469 км/ч). Серьезные цифры.
Трансзвук - это некоторая "прослойка" между дозвуком и сверхзвуком.
- Сверхзвуковая скорость
Принято считать, что сверхзвуковые скорости лежат в пределах числа М от 1.2 до 5.0. Это скока? А вот стока:
408-1700 м/с или 1469-6120 км/ч.
Гражданские самолеты сейчас на таких скоростях не летают (а были сверхзвуковые Ту-144 и Конкорд). Боевые самолеты имеют сверхзвуковые максимальные скорости. В частности, Су-30 - около М=2, а МиГ-31 - примерно М=2.8.
Классический сверхзвуковой самолет:
Чувствуете разницу между обликом дозвукового и сверхзвукового самолета?
- Собственно, гиперзвук
Это скорости полета в диапазоне чисел Маха от 5 до 25. Страшно представить, но:
1700-8500 м/с или 6120-30600 км/ч
То есть, простыми словами, это скорости много большие, чем скорость звука.
При движении объекта на таких скоростях происходит ионизация воздуха вокруг обтекаемого тела - появляется слой плазмы с высоченной температурой.
Что летает на таких скоростях и как это выглядит?
И на закуску:
- Быстрый гиперзвук
Это скорости выше М=25. На таких режимах летают:
Спускаемые космические аппараты типа такого в момент входа в атмосферу:
Челябинский метеорит:
Спасибо за внимание, подписывайтесь :)