Самолеты, преодолевающие звуковой барьер, известны своими ударными волнами и звуками, похожими на взрывы. Эти звуковые бумы не только разбивают окружающее стекло, но и представляют собой серьезное препятствие для широкого распространения сверхзвуковых полетов. Однако ученые из Северо-Западного политехнического университета в Китае разработали перфорированную конструкцию крыла для решения этой проблемы.
Перфорированная конструкция крыла использует стратегические отверстия, просверленные в крыле, когда самолет превышает скорость звука. Компьютерное моделирование и испытания в аэродинамической трубе показали, что эти отверстия снижают вибрации, разрушая ударные волны, и, следовательно, увеличивают аэродинамическую эффективность более чем на 10 %.
Сегодня лишь немногие страны могут производить сверхзвуковые самолеты, поскольку для того, чтобы противостоять силовым воздействиям, возникающим на высоких скоростях, требуется специализированная и дорогостоящая конструкция. Кроме того, звуковые удары, вызываемые такими полетами, привели к ограничениям на сверхзвуковые полеты в густонаселенных районах. Эти ограничения стали одной из главных причин вывода Concorde из эксплуатации в 2003 году.
Решение китайских ученых - перфорированная конструкция крыла - простое, но эффективное. Отверстия в крыле открываются, когда самолет превышает скорость звука, направляя воздушный поток и уменьшая воздействие ударных волн. Воздушный насос, расположенный в этих отверстиях, регулирует интенсивность струи, ограничивая турбулентность перед крылом и снижая вибрации крыла. Это снижает общее сопротивление и увеличивает отношение подъемной силы к тяге, хотя при этом происходит небольшая потеря подъемной силы.
Научная группа планирует провести дополнительные испытания в аэродинамической трубе для дальнейшего развития этой технологии. Однако в мире есть и другие команды, работающие над решением проблем, возникающих при сверхзвуковых полетах. Например, сверхзвуковой самолет X-59, разработанный в сотрудничестве НАСА и Lockheed Martin, как ожидается, совершит свой первый испытательный полет в этом году. Этот самолет будет иметь длинный нос и кабину без обращенного вперед ветрового стекла, чтобы уменьшить шум, возникающий во время сверхзвукового полета.
Китайская команда под руководством профессора Гао Чао считает свое решение очень эффективным. "Когда вы подавляете толчок ударной волны с помощью управления реактивной струей, хотя и происходит небольшая потеря подъемной силы, общее сопротивление уменьшается, поэтому отношение подъемной силы к сопротивлению увеличивается", - говорят они.