numărul Mach

Buna ziua prieteni!

Ernst Mach. tendințe Idealist materialiste :-).

În articolul scurt de astăzi vom umbla un pic pe fundamentele teoretice și ating una dintre cele mai importante caracteristici ale zborului aeronavelor cu viteză mare, inclusiv Supersonic.

Și numărul supersonic Mach ... Aceste două concepte sunt destul de strâns legate, și nu în timpul nostru, probabil, nu o singură persoană care ar fi cumva să nu fi auzit despre numărul de M. În general, acest termen este însoțit de caracteristici ale oricărei aeronave supersonice (sau chiar numai de mare viteză). Și o astfel de aeronave în lumea de astăzi sunt multe, iar numărul lor, cred, este puțin probabil să fie redusă :-).

Dar, până de curând teoria fluxului supersonica a fost doar o teorie, în afară de cazul, doar primii pași. Principiile fundamentale, ea a început să cumpere acum doar aproximativ 140 de ani, când un om de știință și filosof german Ernst Mach a fost implicat în cercetarea proceselor aerodinamice în mișcare supersonică corpurilor. La acea vreme el a descoperit și a investigat unele fenomene aerodinamica supersonice, ulterior numit în onoarea lui. Numărul acestora se află și numărul Mach.

Un fapt interesant este faptul că în știința sovietică (și în literatura de specialitate, mai ales înainte de război și imediat după) termenul a fost adesea folosit cu sau fără decriptare (doar numărul M, cuvântul „Max“ nu este upoteblyalos), sau utilizând un al doilea nume - Maievsky . Acesta este Mach numărul-Maievsky.

Toate acestea au fost rezultatul statului nostru, atunci-ideologică. Ernst Mach pentru opiniile sale filosofice (el a fost, în cuvintele lui Lenin, „idealist subiectiv“) nu se încadrează într-adevăr în cadrul marxist-leninist filozofia și N.V.Maievsky a fost un om de știință român care a fost implicat, în special, problema balisticii externe.

balistică externe - o știință care investighează mișcarea corpurilor după ieșirea lor din dispozitiv, oferindu-le mișcarea, care este, de exemplu, zborul proiectilului, după ce părăsește artilerie baril. Shell în timp ce zboară la viteză foarte mare, inclusiv Supersonic.

Este normal ca N.V.Maievsky în cercetare și dezvoltare a acestora (avansat pentru timpul său, iar mai târziu a devenit fundamental) să opereze cu concepte similare cu Mach. și timp de 15 ani înainte de colegul său german.

Și cel mai important (pentru :-) oficială ideologie) a fost faptul că savantul român a fost un filosof 🙂 și a avut puncte de vedere, care sunt în contradicție cu știința marxist-leninistă 🙂 ...

Cu toate acestea, fie ca aceasta poate, astăzi, probabil, cea mai importantă definiție pentru urșii supersonice numele (sau mai degrabă :-) numele) german Ernsta Maha. Și prin ea însăși acest cuvânt a încetat de mult să fie doar un nume. Mach, Mach și el a 🙂. Numai viteza, doar zbor 🙂 ...

Să revenim, însă, la o realitate. Ce este exact același număr M. și de ce este de fapt necesar în industria aeronautică? După toți anii de oameni utilizate în prezent la viteze subsonice, fără nici un fel de numărul Mach, iar acum marea majoritate a aeronavelor la sol - subsonic. Cu toate acestea, nu toate la fel de ușor cum pare :-).

Pentru orice vehicul de zbor mai greu decât aerul unul dintre cei mai importanți parametri este viteza. Modalități de măsurare a vitezei de astăzi, în general, este de ajuns :-). De exemplu, parametrii de mișcare ale aeronavei în ceea ce privește aerul înconjurător poate fi măsurat prin următoarele metode: cu ultrasunete, termodinamică, termic, turbina, manometrice.

O viteză la sol (adică viteza de sol) poate fi măsurată prin Doppler, korellyatsionnym, metoda de radiație și modul de suprafață terestră vedere.

Dar, ca să spunem așa, o simplă și logică, ea a fost mult timp folosit, și, prin urmare, desigur, cercetat și metoda familiară încă Aerometric (mai precis, aerodinamic). Cu doar măsoară viteza aerului a aeronavei și numărul Mach.

Totuși, această metodă are anumite dezavantaje. Principiul este destul de simplu, și am vorbit deja despre asta. Bombardamentului asupra aeronavei, ca rezultat al mișcării sale are o anumită energie cinetică, sau, pur și simplu, capul de viteză (ρV² / 2).

Odată ajuns în presiunea aerului receptor (CVP. Sau un tub Pitot), acesta este frânat și presiunea acestuia este transformată în presiune asupra membranei pointer instrument pointer. Cu cât mai repede aeronava zboară, presiunea dinamică mai mare, cu atât mai mare viteza dispozitivului indicat de săgeată. Adică, cum ar fi, tot fără o zgudui.

Dar nu un pic de ea :-). În timp ce aeronava este de zbor nu este foarte rapid (până la 400 km / h) sau prea mare (mii undeva până la 2, 3) sunt toate într-adevăr se desfășoară în mod simplu și natural. Și apoi muzica începe să mintă ... :-)

Aerul interacționează cu suprafețele aerodinamice ale aeronavei, stabilind astfel parametrii zborului său. Și acești parametri depind de parametrii de stat de aer ca gaz, care, desigur, depind de condițiile în care volumul de gaz este activ.

De exemplu, cu o înălțime de cădere de densitate și temperatură. O densitate mai mică decât, presiunea mai puțin dinamică, care apasă pe membrana din sens opus indicator al vitezei de curgere.

În plus, există o astfel, nu este, să spunem cel mai puțin convenabil pentru care zboară lucru ca compresibilitate. Aer - un gaz și, ca orice gaz, este posibil să se comprime, schimbând astfel parametrii săi de stat în anumite condiții. Astfel de stări apar în flux la o suprafețe portante viteze suficient de mari de zbor (începe în mod oficial numărătoarea de la 400 km / h).

Air încetează să mai fie omogen, aceeași în toate domeniile mediului, pe care el a considerat a fi (deși destul de aproximativ) pentru aeronave cu viteză redusă. Creează condiții pentru apariția așa-numitelor unde de șoc, schimbând viteza fluxului de aer în diferite secțiuni ale aerofolia (profil aripă, de exemplu), există o schimbare în ceea ce privește aplicarea forței aerodinamice, adică modificarea naturii debitului și, în cele din urmă, parametrii controlabilitatea aeronavei. Care zice: termeni „inteligente“ ale teoriei :-) supersonic începe criza val.

Cu toate acestea, despre el vom vorbi mai târziu. Între timp, veți observa că toate aceste procese depind de parametrii mediului de aer și proprietățile tehnice și structurale ale aeronavei.

Pentru a descrie proprietățile aerodinamice ale aeronavei în interacțiunea cu mediul, o viteza de deplasare nu este suficient. La urma urmei, valoarea sa măsurată, calitatea în sine depinde de parametrii mediului nu sunt întotdeauna caracterizate de adevărata imagine a fluxului (ca în exemplul de mai sus).

Aici avem nevoie de un criteriu care să ia în considerare „în sine“, iar parametrii de curgere, pe baza cărora se poate întotdeauna corect pentru a caracteriza proprietățile aerodinamice ale aeronavei, indiferent de condițiile de zbor.

Spunând aceasta, trebuie doar să mă refer la numărul de M. Cuvântul „test“ este folosit nici un accident. Faptul că numărul Mach - acest lucru este, în limbajul fizicii, unul dintre criteriile de similitudine în dinamica gazelor.

Punctul de acest nume ușor convoluate este foarte simplu și este că, în cazul în care două sau mai multe sisteme fizice au același tip de criterii de similitudine, de valoare egală, aceasta înseamnă că sistemele sunt similare. care este similar sau, în foarte simplist (:-)) sunt aceleași.

Cu toate acestea, în cazul în care aceste viteze sunt aceeași înălțime a instrumentului, aceasta nu înseamnă că această interacțiune va fi, de asemenea, la fel, mai degrabă contrariul. Adică, viteza nu poate fi un criteriu de similitudine, iar cele două sisteme într-o astfel de situație nu-i place.

Cu toate acestea, dacă spunem că avionul la înălțimi diferite (chiar și în condiții diferite), care zboară cu același număr Mach, este corect să se afirme că condițiile de curgere și proprietățile aerodinamice la aceste altitudini (în aceste condiții) vor fi aceleași.

Ar trebui să spun cu siguranță că această afirmație este, în ciuda loialitatea lor se bazează, cu toate acestea, pe o simplificare considerabilă. Primul - este faptul că numărul Mach. Deși principalul criteriu de similaritate pentru noi în dinamica de gaz, dar nu singurul. Un al doilea se bazează pe definirea numărului M.

Ernst Mach, efectuarea cercetarii sale, cu greu gândit la utilizarea rezultatelor lor în domeniul aviației :-). Apoi, pur și simplu nu exista. Determinarea a fost pur științifică și exacte punct de vedere fizic. Numărul Mach - este o cantitate adimensională egală cu viteza relativă la un anumit punct al mediului gazos cu viteza de deplasare a sunetului în acel moment.

Adică, M = V / a. unde V - o viteză de curgere în m / s, și - viteza sunetului în m / s. Astfel, numărul de M, deoarece ia în considerare o viteză plus schimbarea în aerul ambiental viteza sunetului prin parametrii, care tocmai de acești parametri și dependenți.

Numărul Mach este o cantitate adimensional. Unitățile de viteză pentru a exprima nu este posibil, și traducerea ei într-o viteză lineară nu este adecvată, din cauza variabilitatea vitezei sunetului. Viteza aeronavei, folosind numărul de M poate fi exprimată numai calitativ, adică, evaluarea de câte ori viteza aeronavei este mai mare sau mai mică decât viteza sunetului.

În acest caz, de formatul de înregistrare poate fi fie cu utilizarea semnului egal, și fără ea. De exemplu, înregistrarea M3 (ca M = 3) poate indica faptul că viteza aeronavei a depășit viteza sunetului de trei ori.

Simplificarea pentru minciună aviației în faptul că debitul este schimbat la viteza mișcărilor fizice ale corpului într-un mediu gazos, adică, ceea ce înseamnă viteza reală a aeronavei. Pentru viteza sunetului este acceptată viteza sunetului la altitudine. În acest caz, cu toate acestea, nu se ia în considerare faptul că fluxul de lângă forma complexă a corpului, la care aeronava este :-), poate avea o varietate de valori in apropiere de diverse site-uri ale suprafeței corpului.

Numărul Index M pe tabloul de bord supersonic „Concorde“ (colțul din dreapta jos). Deasupra-l indicator de viteză.

Cu toate acestea, în ciuda simplificării destul de incorecte, conceptul de numărul Mach găsit aplicație foarte largă în domeniul aviației. Și nu numai în avion supersonic, pentru care informațiile cu privire la numărul de M ca să spunem așa, este vital :-), dar, de asemenea, pe multe avioane subsonice moderne.

La urma urmei, viteza de ea, deși, și subsonic, destul de mare. Pe lângă altitudinea practice de zbor este, de asemenea, destul de mare. Deoarece viteza sunetului cu înălțime scade semnificativ, există o dezirabilitate de utilizare de mare altitudine la faza de pilotare numărul Mach.

Pentru a face acest lucru, există cel puțin două motive. În primul rând, din cauza diferenței mari a instrumentului și ratele reale. după cum am menționat mai sus (eroare excesivă, de altfel, foarte concret, nimeni nu vrea :-)), și, pe de altă parte, să fie în măsură să evalueze criza se apropie de undă.

Faptul că, pentru fiecare tip de aeronavă de manifestările sale apar la anumite valori ale M. În acest sens, aproape toate avioanele moderne au învecinându de zbor pe numărul Mach pentru a asigura un management durabil. Pilotul de la planul de control se asigură că această limită nu este depășită.

Indicele de viteză a aerului și numărul Mach (la centru) de pe tabloul de bord YAK-42.

Indicatorul de viteză a aerului adevărat și numărul Mach (în centru) de pe tabloul de bord Boeing-747.

Astfel, numărul de M - nu este viteza în formă pură, dar, cu toate acestea, un parametru important care permite echipajului să evalueze în mod corespunzător condițiile de zbor și să efectueze controlul în condiții de siguranță și corectă a aeronavei.

Pentru informații despre Mach aproape toate aeronavele moderne de mare viteză au indicatorul carlinga M. în limbajul comun este uneori denumit mahmetrom. În cele mai multe cazuri, este un indicator al vitezei de tip dial indicator. Astfel de dispozitive pot emite numai fie număr Mach sau pot fi fuzionate (combinat) cu viteza pointer este adevărată sau instrument.

Indicatorul la numărul de M.

Indicele ratei CSS-1600.

Indicatorul de viteză a aerului adevărat și numărul Mach USIM-I. Acest tip de indicator este în picioare pe MiG-25.

Indicele de viteză a aerului adevărat și numărul Mach (stânga sus) supersonic MIG-25 pe tabloul de bord.

De multe ori semne de M efectua un dispozitiv special de semnalizare. care, la momentul potrivit dă un avertisment pentru echipajul care depășește o valoare de prag a numărului.

MS-1. Numerele Index M cu un sistem de alarmă electric.

Proiectarea și principiul de funcționare al indicatorului M, în general, atunci indicatorul este similar cu aer (instrumentul) viteza. Dar pentru a justifica modificarea în condiții de înaltă caseta aneroidice adăugat ea. reacționează la presiune modificări.

schema cinematică indicatorul de M.

Cele mai multe aeronave moderne de zbor este încă subsonice. Acest mod corespunde unui număr Mach mai mic de 0,8. Următoarele moduri de zbor, în care M este 0.8-1.2 sunt denumite Transsound. Și când numărul M variază 1.0-5.0. atunci este supersonică pur. Zona de zbor supersonic moderne de avioane militare.

Până la data viitoare :-).

Ceea ce distinge INSTRUMENT (în raport cu particulele de aer) din viteza reală (în raport cu suprafața pământului)?
Viteza aerului necesar pentru Indicat pilotarea și siguranță - pentru a efectua elemente ale zborului (decolare, set de reducere) sau acrobatie (bucle, lupta se transformă, curbe, etc.), astfel încât să nu pătrundă într-o vrie.
TRUE - pentru proiectul pilot, și anume calcularea timpului petrecut în aer, zbor și de sosire de la punctul A la punctul B, ieșirea la țintă, la un moment dat.

În ceea ce privește ratele de utilizare a bine, dar viteza reală - viteza nu este în raport cu suprafața pământului, și în ceea ce privește întreaga masă de aer în care aeronava. Relativ la pământ - este viteza la sol. Aceasta este ceea ce am menționat aici. Vedem pe viteza de zbor a dispozitivului atunci când membrana sale presează o anumită densitate a aerului, la o anumită altitudine. Adică, viteza locală, convenabil pentru pilotarea „aici și acum“. Dar înălțimea densității aerului scade și, în cazul în care instrumentul este la înălțimea arată aceeași viteză ca și cea a pământului, aceasta înseamnă că aeronava zboară mai repede în raport cu întreaga masă de aer, deoarece la densități mai mici trebuie să zboare mai repede pentru a obține același efect ca și presiunea membrană pe dispozitiv. Ceva de genul asta ... :-)

Viteza de sol - aceasta este cu adevărat corecția vântului (din triunghiul vitezei de navigare) și „în raport cu întreaga masă de aer“ - „pune presiune asupra diafragmei“ este instrumentul care În avioane de luptă de viteză a aerului arată săgeata largă istinnuyu- îngustă și de cale - „în minte“ (calculat).

Adevărat, viteza la sol - acest lucru este adevărat ajustat la vânt, adică, viteza la sol. Ea este „în minte“, adică calculat. Dar „în raport cu întreaga masă de aer“, sau în alt mod în ceea ce privește aerul real - nu este instrumentul, dar adevărat. Acesta, deși punctele de ac îngust Kusa (nu numai de modul în care, pe luptătorii), dar citind acest lucru - acest lucru nu este capul de viteză, care „pune presiune asupra membranei,“ și ne dă instrumentul (prin definiție) viteza pe care le-ați numit „acrobatic“ (în opinia mea este corectă). Această presiune plus corecția pentru densitatea, plus unele corecție a temperaturii KUSah. Restul modificărilor „în minte“ ... :-)