Viie Machiga kõndimine. Ülehelikiirusega võidurelvastumine 25. makk

Liikuvas meediumis – nime saanud saksa teadlase Ernst Machi (saksa E. Mach) järgi.

Ajaloo viide

Nimi Machi number ja määramine M pakkus välja 1929. aastal Jakob Akkeret. Varem kirjanduses nimi Burstow number (Bairstow, märge B a (\displaystyle (\mathsf (Ba)))) ja nõukogude sõjajärgses teaduskirjanduses ja eriti 1950. aastate nõukogude õpikutes Maievski number (Mach - Mayevsky number) nime saanud Venemaa ballistika teaduskooli asutaja järgi, kes kasutas seda väärtust koos selle nimetusega M (\displaystyle (\mathsf (M))) kasutatakse ilma erinimeta.

Machi arv gaasidünaamikas

Machi number

M = v a , (\displaystyle (\mathsf (M))=(\frac (v)(a),)

kus v (\displaystyle v) on voolukiirus ja a (\displaystyle a) on kohalik helikiirus,

on antud kiirusega voolus oleva keskkonna kokkusurutavuse mõju mõõt selle käitumisele: ideaalse gaasi olekuvõrrandist tuleneb, et tiheduse suhteline muutus (konstantsel temperatuuril) on võrdeline muutusega. rõhu all:

d ρ ρ ∼ d p p , (\displaystyle (\frac (d\rho )(\rho ))\sim (\frac (dp)(p)),)

Bernoulli seadusest voolu rõhuerinevus d p∼ ρ v 2 (\displaystyle dp\sim \rho v^(2)), see tähendab suhtelist tiheduse muutust:

d ρ ρ ∼ d p p ∼ ρ v 2 p . (\displaystyle (\frac (d\rho )(\rho ))\sim (\frac (dp)(p))\sim (\frac (\rho v^(2))(p)).)

Kuna heli kiirus a ∼ p / ρ (\displaystyle a\sim (\sqrt (p/\rho ))), siis on suhteline tiheduse muutus gaasivoolus võrdeline Machi arvu ruuduga:

d ρ ρ ∼ v 2 a 2 = M 2 . (\displaystyle (\frac (d\rho )(\rho ))\sim (\frac (v^(2))(a^(2)))=(\mathsf (M))^(2).)

Koos Machi arvuga kasutatakse ka muid mõõtmeteta gaasivoolu kiiruse omadusi:

kiirustegur

λ = v v K = γ + 1 2 M (1 + γ − 1 2 M 2) − 1 / 2 (\displaystyle \lambda =(\frac (v)(v_(K)))=(\sqrt (\frac (\gamma +1)(2)))(\mathsf (M))\vasak(1+(\frac (\gamma -1)(2))(\mathsf (M))^(2)\parem) ^(-1/2))

ja mõõtmeteta kiirus

Λ = v v max = γ − 1 2 M (1 + γ − 1 2 M 2) − 1 / 2 , (\displaystyle \Lambda =(\frac (v)(v_(\max )))=(\sqrt ( \frac (\gamma -1)(2)))(\mathsf (M))\left(1+(\frac (\gamma -1) (2))(\mathsf (M))^(2)\ paremal)^(-1/2),)

kus v K (\displaystyle v_(K))- kriitiline kiirus,

v max (\displaystyle v_(\max ))- maksimaalne kiirus gaasis, γ = c p c v (\displaystyle \gamma =(\frac (c_(p))(c_(v))))- gaasi adiabaatiline indeks, mis võrdub vastavalt gaasi erisoojusvõimsuste suhtega konstantsel rõhul ja mahul.

Machi numbri tähtsus

Machi arvu olulisust seletab asjaolu, et see määrab, kas gaasilise keskkonna voolu (või keha gaasis liikumise) kiirus ületab heli kiirust või mitte. Ülehelikiirusel ja allahelikiirusel toimuvatel liikumisviisidel on põhimõttelised erinevused; lennunduse puhul väljendub see erinevus selles, et ülehelikiirusega režiimides tekivad kitsad kihid kiirete oluliste muutuste vooluparameetrites (lööklained), mis põhjustavad kehade takistuse suurenemist liikumise ajal, soojuse kontsentratsioon voolab nende pinna lähedal. ja kehakeha läbipõlemise võimalus jne.

Äärmiselt lihtsustatud selgitus Machi numbri kohta

Et mittespetsialistid Machi arvust aru saada, võib väga lihtsustatult öelda, et Machi arvu numbriline avaldis sõltub eelkõige lennukõrgusest (mida suurem on kõrgus, seda allpool heli kiirus ja eespool Machi arv). Machi arv on aine voolu tegelik kiirus (st kiirus, millega õhk liigub näiteks lennuki ümber), jagatud heli kiirusega selles aines nendes tingimustes. Maapinnal on kiirus, mille juures Machi arv võrdub 1-ga, ligikaudu 340 m/s (kiirus, mille järgi inimesed hindavad kaugust läheneva äikesetormini, mõõtes aega välgusähvatusest äikese mürinani ) ehk 1224 km/h. 11 km kõrgusel on temperatuuri languse tõttu heli kiirus väiksem - umbes 295 m / s või 1062 km / h.

Sellist selgitust ei saa kasutada mistahes kiiruse matemaatiliste arvutuste või muude aerodünaamika matemaatiliste operatsioonide jaoks.

Mach 2,5 kiirus – kui palju kmh või ms? ..ja sain parima vastuse

Vastus kasutajalt Wuala System[guru]
Ilma kõrgust teadmata ei saa seda öelda.
Heli kiirus õhus erinevatel kõrgustel merepinnast. 15 °C ja 760 mmHg juures Art. (101325 Pa) merepinnal.
Heli kiirus õhus erinevatel kõrgustel merepinnast. 15 °C ja 760 mmHg juures Art. (101325 Pa) merepinnal. Kõrgus, m Heli kiirus, m/s
0340,29
50340,10
100339,91
200339,53
300339,14
400338,76
500338,38
600337,98
700337,60
800337,21
900336,82
1000336,43
5000320,54
10000299,53
20000295,07
50000329,80
80000282,54

Vastus alates Grigori Vassiljev[algaja]
Seega on olemas üldmõisted kiirusest ehk ilmast, mis ei sõltu loodusest jne! Mida see tähendab, et heli kiirus on 330 m/s! Ülehelikiirus ei ületa 1 max (330 m/s), see tähendab jah, aga rohkem kui 660 m/s (2376 km/h), see tähendab (lo) max 1 kuni max 2, see on kaetud dünamokineetiline lööklaine (kavitatsioon) pärast ülikiirendust enne ja pärast hüperheli saavutamist tõmmatakse kavitatsioon välja, kuni ümbritsev õhusegu kuumeneb ja kaotab seejärel oma tiheduse peaaegu 5 korda, mis näitab, et (lennuk) saavutada kiirus üle 10 max (36000 km/h), kuid samal ajal on parem panna kavitaator, mis suudab keha (L O) katta elektromagnetväljaga, mis toob kaasa ohutumad lennud mõlema (L O) ja meeskonna ja reisijate ego !!! Ja kui me räägime helikiirusega sarnastest ja suurematest kiirustest, siis peame silmas kiiruse väärtuse järkjärgulist suurenemist, mitte nende eksponentsiaalset kasvu, st 1 330 Mach 2 660 m / s Mach 3 ja eespool on alates 3600 km/h või 1000 (990) m/s! Ja kõik kiiruse väärtused üle hüperheli peaksid kandma nimesid, mis väljuvad nii tähistuste kui ka kiiruse tavapärasest raamistikust !!! See tähendab, heli, superheli, hüperheli, ultraheli, megaheli jne !!!

Vastus alates KÜPSISE TEMA? _?[algaja]

Vastus alates Danil Eremejev[aktiivne]
Miks kirjutada, kui see on vale?

Vastus alates Zheka - d[aktiivne]
Machi arvu mittespetsialistidele mõistmiseks võib väga lihtsustatult öelda, et Machi arvu numbriline väljendus sõltub eelkõige lennukõrgusest (mida kõrgem on kõrgus, seda väiksem on heli kiirus ja seda suurem on Machi arv) . Machi arv on voolu tegelik kiirus (st kiirus, millega õhk liigub näiteks lennuki ümber) jagatuna heli kiirusega konkreetses keskkonnas, seega on seos pöördvõrdeline. Maapinna lähedal on Mach 1-le vastav kiirus ligikaudu 340 m/s (kiirus, millega inimesed tavaliselt arvutavad läheneva äikese kaugust, mõõtes aega välgusähvatusest äikeseni) või 1224 km/s. h. 11 km kõrgusel on temperatuuri languse tõttu heli kiirus väiksem - umbes 295 m / s või 1062 km / h.

Need, mis jõuavad 6-8 Machini, peaksid ilmuma enne 2020. aasta lõppu. Taktikaliste rakettide korporatsiooni peadirektor Boriss Obnosov teatas sellest eile.

Need on uued tippkiirused. Hüperheli algab 4,5 Machist. Üks Mach on 300 m/s ehk 1000 km/h. Selliste relvasüsteemide loomine, mis saavutavad atmosfääris kiirust, ületades 4,5 Machi, on tohutu teaduslik ja tehniline väljakutse. Veelgi enam, me räägime üsna pikast lennust atmosfääris. Ballistiliste rakettide puhul see hüperhelikiirus saavutatakse lühikeseks ajaks,” märkis Obnosov, lisades, et mehitatud hüperhelilennud on probleem, mis lahendatakse aastatel 2030–2040.

Ja siin kerkib kohe küsimus võidusõidust kiirete mittetuumarelvade vallas. Nii avaldas Nezavisimaya Gazeta NVO lisa 21. novembril tuumapoliitika programmi kaasdirektori ja Carnegie Rahvusvahelise Rahu Sihtasutuse vanemteaduri James Actoni artikli pealkirjaga "Uus kiirrelvastumine". Ekspert usub, et viimastel aastatel on selgeid märke ülikiirete kaugmaarelvade uue rassi küpsemisest, mis võib osutuda väga ohtlikuks. Nii katsetasid Ameerika Ühendriigid ja Hiina augustis 18-päevase intervalliga rakett-plaanirelvi. Mis puudutab Venemaad, siis ka sõjalis-poliitiline juhtkond on korduvalt teinud avaldusi hüperhelirelvade arendamise kohta.

Kõige tõsisem oht ​​on rakettjuhitavate relvade kasutamine mittetuumarelvades konflikti ajal. Acton kirjutab, et see on täis uut ohtu selle eskaleerumiseks kuni tuumaenergiani.

Tuleb märkida, et töö hüperhelikiirusega tiibrakettide, lennukite ja juhitavate lõhkepeade loomisel on maailmas kestnud väga pikka aega, kuid pole veel eksperimentaalsete arenduste kategooriast kaugemale jõudnud. Venemaa õhutõrjejuhitavad raketid S-300 ja S-400 õhutõrjesüsteemid lendavad hüperheliga, kuid mitte kaua, samuti ICBM-ide (mandritevahelised ballistilised raketid) lõhkepead atmosfääri tihedatesse kihtidesse sisenemise ajal.

Ameerika Ühendriigid töötavad korraga mitme paljutõotava "hüsoonilise" projekti kallal: liugpomm AHW (Advanced Hypersonic Weapon) (töötatud USA armee egiidi all), mehitamata hüperhelisõidukid Falcon HTV-2 (alates 2003. aastast mille on välja töötanud USA kaitseministeeriumi kõrgtehnoloogiliste uuringute ja arendustegevuse agentuur (DARPA) ja X-43 (ehitatud NASA programmi Hyper-X raames), Boeing X-51 hüperhelikiirusega tiibrakett (töötanud konsortsium, mis hõlmab USA õhujõude, Boeingut, DARPA-t jne) ja mitmeid muid programme .

Kõige lootustandvam neist on Boeing X-51 rakett (väidetavalt läheb see teenistusse 2017. aastal). Nii lasti see 2013. aasta mais B-52 lennukilt õhku 15 200 meetri kõrgusel ja tõusis seejärel kiirendi abil 18 200 meetri kõrgusele. Kuus minutit kestnud lennu ajal arendas rakett X-51A kiirust 5,1 Machi ja, olles lennanud 426 kilomeetri kaugusele, hävis ise.

Hiina on aktiivne ka "hüpersonilise" sfääris. Lisaks hüperhelilibiseva sõiduki WU-14 ebaõnnestunud katsetele (ilmselt osaliselt kopeeritud eksperimentaalsest ülihelikiirusega mehitamata sõidukist lennukid X-43), Hiina töötab välja reaktiivset hüperhelikiirusega tiibraketti.

Mis puudutab Venemaad, siis 2011. aasta augustis teatas Boriss Obnosov, et tema mure hakkab välja töötama raketti, mis suudaks kiirust kuni 12-13 Machini. On alust arvata, et tegemist oli laevavastase raketiga, mis ajakirjanduses "tsirkoon" nime all "sättis". Arvestades aga Ameerika X-51A edukat testimist, peavad Venemaa arendajad tulevikus esitama mitte ühe kompleksi, vaid terve rea hüpersoonilisi löögisüsteeme.

Pealegi tehti Nõukogude Liidus hea algus. Nii on A. N. Tupolevi disainibüroo alates 50. aastate lõpust loominguga tegelenud hüperhelikiirusega lennukid käivitati kanderaketiga - Tu-130. Eeldati, et ta lendab kiirusega 8-10 Machi kuni nelja tuhande km kaugusele. Kuid 1960. aastal piirati kogu tööd hoolimata ilmsetest õnnestumistest. Huvitav on see, et Ameerika HGB, Ameerika AHW hüperhelisüsteemi prototüüp, näeb välja väga sarnane Nõukogude Tu-130-ga. Mis puutub kodumaistesse arengutesse hüperhelirakettide vallas, siis NSV Liidus viidi neid aktiivselt ellu alates 1970. aastatest, kuid 1990. aastatel need praktiliselt kadusid. Eelkõige lõi "NPO Mashinostroeniya" raketi "Meteorite" ja hakkas hiljem töötama seadme kallal koodiga "4202"; MKB "Rainbow" alustas 1980ndatel X-90 / GELA projektiga; 1970. aastatel loodi kompleksraketi S-200 baasil rakett Kholod.

Sõjaväeekspert Viktor Mjasnikov märgib: ülihelikiirusega rakett on vajalik koheseks ennetavaks ja desarmeerivaks löögiks, et vaenlane ei suudaks rünnakule reageerida.

10-15 Machi kiirusega lendav rakett suudab mõnekümne minutiga jõuda igasse punkti planeedil ning kellelgi pole aega seda korralikult fikseerida ja kinni püüda. Samas saab hakkama ka ilma "tuumatäidiseta", kuna tavalõhkeainega raketid keelavad nagunii vastase side- ja juhtimiskeskused. Seetõttu pumpavad ameeriklased oma AHW, Falcon HTV-2 ja X-51A projektidesse tohutuid rahasummasid, kiirustades need võimalikult kiiresti lõpule viima, et kontrollida kogu maailma ja dikteerida sellele oma tahe.

Aga hetkel saame rääkida tehnoloogia võidujooksust, aga mitte ülihelikiirusega võidurelvastumisest, sest selliseid relvi veel ei eksisteeri. Selle ilmumiseks peavad juhtivad jõud lahendama palju probleeme, eriti selle, kuidas "õpetada" raketti või aparaati lendama atmosfääris, kus on veel ületamatud tegurid - keskkonnakindlus ja kuumenemine. Jah, täna saavutavad juba kasutusele võetud raketid kiiruse 3-5 Machi, kuid üsna väikese vahemaa tagant. Ja see ei ole hüperhelirelvadest rääkides silmas peetud.

Põhimõtteliselt on kiirrelvade arendamise tehnoloogiline tee kõigis riikides ühesugune, sest füüsika, nagu teate, ei sõltu geograafiast ja ühiskonnakorraldusest. Siin on võtmeküsimus, kes saab kiiresti üle tehnoloogilistest ja teaduslikest raskustest, kes loob uusi vastupidavaid materjale, suure energiatarbega kütust jne, ehk palju sõltub arendajate ideede andekusest ja originaalsusest.

Seega on tegemist süsteemse probleemiga, kuna selliste relvade loomiseks on vaja arendada teadus-, tehnika- ja tehnoloogiasektoreid, mis on üsna kulukas. Ja mida kauem selline protsess kestab, seda kallim see eelarvele läheb. Ja meie uurimisinstituudid on harjunud töötama aeglaselt: on teemasid, mida teadlane on valmis aastaid arendama, samas kui sõjavägi ja tööstus nõuavad kiireid lahendusi. Välismaal liigub selles osas kõik palju kiiremini, sest seal on konkurents: kes jõudis arenduse kiiremini patenteerida, see sai kasumit. Meie jaoks pole kasumi küsimus võtmetähtsusega, kuna eelarvest eraldatakse raha niikuinii ...

Kas Venemaa suudab pärast 90ndaid luua meie tuntud kaitsetööstuse probleemidega hüperhelirelvi, on suur küsimus. NSV Liidus arendati hüperhelikiirusega rakette, kuid pärast liidu kokkuvarisemist toimus selliste relvade edasine arendamine üksikute süsteemide arendamise tasemel.

Oleme pikka aega elanud mandritevaheliste ballistiliste rakettide hüperhelilõhkepeade kasutamise tingimustes: nende passiivses osas asuvad tuumaüksused liiguvad kiirusega 7-8 Machi, ütleb Isamaa Arsenali peatoimetaja Viktor Murahhovski. ajakiri, Vene Föderatsiooni valitsuse juures asuva sõjalis-tööstuskomisjoni esimehe ekspertnõukogu liige.

Seega ei näe me järgmisel kümnendil midagi põhimõtteliselt uut. Näeme ainult uusi tehnilisi lahendusi, mis võimaldavad ballistiliste rakettidega mitteseotud varade hüperhelikiirust käivitada. Ja raketitõrjesüsteemide puhul, mis mõnel riigil on või mida tulevikus arendatakse, pole tegelikult vahet, milline sihtmärk liigub hüperhelikiirusel – kas lõhkepea või lennuk.

"SP": - S-400 "Triumph" õhutõrjesüsteem on võimeline töötama hüperhelikiirusega sihtmärkidega ...

Ja isegi S-300VM "Antey-2500" lühi- ja keskmise ulatusega rakettide jaoks. Ja S-400 ja S-500 peetakse üldiselt teatri raketitõrjesüsteemideks (operatsioonide teater - SP), nagu ka Ameerika Aegise süsteemi.

USA-le teeb hüperhelirelvade teema muidugi muret mitte tuumarelvade täiustamise mõttes – nad ei kavatse oma strateegilisi jõude liiga tõsiselt arendada, vaid kiire globaalse löögi kontseptsiooni elluviimise mõttes. Ja siin on ICBM-ide kasutamine mittetuumaseadmetes kahjumlik, kuna vaenlase raketitõrjesüsteem võrdsustab rakette endiselt tuumarakettidega, mistõttu riigid tuginevad aerodünaamilistele süsteemidele.

Prototüübid on olemas, katsetused käivad, aga ma ei julge väita, et ülihelikiirusega tiibrakett või ülihelikiirusega lennuk 5-10 aasta pärast suurimate võimsustega teenistusse ilmub. Niisiis, jutt elektrokeemilistest ja elektromagnetilistest relvadest on kestnud umbes 15 aastat, kuid siiani - mitte midagi.
Mis puutub võidurelvastumisse, siis minu arvates pole see just alanud, see pole ka peatunud. Jah, USA ja Venemaa sõlmisid 1987. aastal kesk- ja lühemamaarakettide (500–5500 km – "SP") likvideerimise lepingu, kuid ma ei usu, et ülehelikiirusega rakette ja aerodünaamilisi seadmeid varustatakse. tuumalõhkepeadega, sest ICBM-tehnoloogiat on välja töötatud aastakümneid ja see näitab katselaskmiste ajal suurt töökindlust.

(Bairstow, nimetus $\backslash mathsf(Ba)$) ja Nõukogude sõjajärgses teaduskirjanduses ja eriti 1950ndate nõukogude õpikutes - nimi Maievski number (Mach - Mayevsky number) nime saanud Venemaa ballistika teaduskooli asutaja järgi, kes kasutas seda väärtust koos selle nimetusega $\backslash mathsf(M)$ kasutatakse ilma erinimeta, need on kampaania "kosmopoliitsuse vastane võitlus" privaatsed ilmingud.

Machi arv gaasidünaamikas

Machi number

$\backslash mathsf(M)=\backslash frac(v)(a),$

kus $v$ on voolukiirus ja $a$ on kohalik helikiirus,

on antud kiirusega voolus oleva keskkonna kokkusurutavuse mõju mõõt selle käitumisele: ideaalse gaasi olekuvõrrandist tuleneb, et tiheduse suhteline muutus (konstantsel temperatuuril) on võrdeline muutusega. rõhu all:

$\backslash frac(d\backslash rho)(\backslash rho)\backslash sim\backslash frac(dp)(p),$

Bernoulli seadusest voolu rõhuerinevus $dp\backslash sim\backslash rho\; v^2$, see tähendab suhtelist tiheduse muutust:

$\backslash frac(d\backslash rho)(\backslash rho)\backslash sim\backslash frac(dp)(p)\backslash sim\backslash frac(\backslash rho\; v^2)(p).$

Kuna heli kiirus $a\backslash sim\backslash sqrt(p/\backslash rho)$, siis on suhteline tiheduse muutus gaasivoolus võrdeline Machi arvu ruuduga:

$\backslash frac(d\backslash rho)(\backslash rho)\backslash sim\backslash frac(v^2)(a^2)=\backslash mathsf(M)^2.$

Koos Machi arvuga kasutatakse ka muid mõõtmeteta gaasivoolu kiiruse omadusi:

kiirustegur

$\backslash lambda=\backslash frac(v)(v\_K)=\backslash sqrt(\backslash frac(\backslash gamma+1)(2))\backslash mathsf(M)\backslash left(1+\backslash frac(\backslash gamma-1)(2)\backslash mathsf\; (M)^2\backslash parem)^(-1/2)$

ja mõõtmeteta kiirus

$\backslash Lambda=\backslash frac(v)(v\_\backslash max)=\backslash sqrt(\backslash frac(\backslash gamma-1)(2))\backslash mathsf(M)\backslash left(1+\backslash frac(\backslash gamma-1)(2)\; \backslash mathsf(M)^2\backslash right)^(-1/2),$

kus $v\_K$- kriitiline kiirus,

$v\_\backslash max$- maksimaalne kiirus gaasis, $\backslash gamma=\backslash frac(c\_p)(c\_v)$- gaasi adiabaatiline indeks, mis võrdub vastavalt gaasi erisoojusvõimsuste suhtega konstantsel rõhul ja mahul.

Machi numbri tähtsus

Machi arvu olulisust seletab asjaolu, et see määrab, kas gaasilise keskkonna voolu (või keha gaasis liikumise) kiirus ületab heli kiirust või mitte. Ülehelikiirusel ja allahelikiirusel toimuvatel liikumisviisidel on põhimõttelised erinevused; lennunduse puhul väljendub see erinevus selles, et ülehelikiirusega režiimides tekivad kitsad kihid kiirete oluliste muutuste vooluparameetrites (lööklained), mis põhjustavad kehade takistuse suurenemist liikumise ajal, soojuse kontsentratsioon voolab nende pinna lähedal. ja kehakeha läbipõlemise võimalus jne.

Äärmiselt lihtsustatud selgitus Machi numbri kohta

Et mittespetsialistid Machi arvust aru saada, võib väga lihtsustatult öelda, et Machi arvu numbriline avaldis sõltub eelkõige lennukõrgusest (mida suurem on kõrgus, seda allpool heli kiirus ja eespool Machi arv). Machi arv on voolu tegelik kiirus (st kiirus, millega õhk liigub näiteks lennuki ümber) jagatuna heli kiirusega konkreetses keskkonnas, seega on seos pöördvõrdeline. Maapinna lähedal on Mach 1-le vastav kiirus ligikaudu 340 m/s (kiirus, millega inimesed tavaliselt arvutavad läheneva äikese kaugust, mõõtes aega välgusähvatusest äikeseni) või 1224 km/s. h. 11 km kõrgusel on temperatuuri languse tõttu heli kiirus väiksem - umbes 295 m / s või 1062 km / h.

Sellist selgitust ei saa kasutada mistahes kiiruse matemaatiliste arvutuste või muude aerodünaamika matemaatiliste operatsioonide jaoks.

Vaata ka

Kirjutage ülevaade artiklist "Machi number"

Kirjandus

• Machi arv // Füüsiline entsüklopeedia. - M.: Nõukogude entsüklopeedia, 1988.
• GOST 25431-82 õhu stagnatsiooni dünaamiliste rõhkude ja temperatuuride tabel sõltuvalt Machi numbrist

Märkmed

Mõisted Numbrid Abbe · Alfven · Archimedes · Atwood · Bagnold · Bio · Bond/Eötvös · Brinkman · Bulygin · Weissenberg · Weber · Galileo · Hartmann · Gay-Lussac · Grashof · Graetz · Gouche · Damköhler · Deborah · Deryagin · Dean · Cowling · kapillaarsus Karman · Kvantarv · Keleghan - Puusepp · Kirpitšev · Clausius · Knudsen · Kossovitš · Cauchy · Laplace · Lundqvist · Lykov · Lewis · Ljaštšenko macha· Marangoni · Morton · Nusselt · Newton · Ohnesorge · Peclet · Posnova · Prandtl (magnetiline, turbulentne) · Poiseuille · Reynolds (magnetiline) · Richardson · Rossby · Rose · Roshko · Ruark · Rayleigh · Soret · Stanton · Stokes · Strouhal · Stewart · Suratman · Taylor · Womersley · Fedorov (hüdrodünaamikas · kuivatamise teoorias) · Froude · Fourier · Hagen · Chandrasekhar · Schmidt · Sherwood · Euler · Machi arvu iseloomustav väljavõte Esimest korda, kui noor võõras nägu lubas endale etteheiteid teha, ütles ta uhkelt oma kaunist pead tõstes ja poole pöördega tema poole pöördudes kindlalt: - Voila l "egoisme et la cruaute des hommes! Je ne m" attendais pas a autre chose. Za femme se sacrifie pour vous, elle souffre, et voila sa recompense. Quel droit avez vous, Monseigneur, de me demander compte de mes amities, de mes affections? C "est un homme qui a ete plus qu" un pere pour moi. [Siin on meeste isekus ja julmus! Ma ei oodanud midagi paremat. Naine ohverdab end sulle; ta kannatab ja siin on tema tasu. Teie kõrgus, mis õigus on teil nõuda minult aruannet minu kiindumuse ja sõpruse kohta? See on mees, kes oli mulle rohkem kui isa.] Nägu tahtis midagi öelda. Helen katkestas ta. - Eh bien, oui, ütles ta, - peut etre qu "il a pour moi d" autres sentiments que ceux d "un pere, mais ce n" est; pas une raison pour que je lui ferme ma porte. Je ne suis pas un homme pour etre ingrate. Sachez, Monseigneur, pour tout ce qui a rapport a mes sentiments intimes, je ne rends compte qu "a Dieu et a ma conscience, [Noh, jah, võib-olla pole tema tunded minu vastu täiesti isalikud; kuid sellest lähtuvalt ma ei tohiks talle oma maja ära anda. Ma ei ole mees, kes peaks tänamatusega maksma. Andke teie kõrgusele teada, et oma siiraste tunnetega annan aru ainult Jumalale ja oma südametunnistusele.] - lõpetas ta, puudutades oma kätt kõrgele tõstetud ilusad rinnad ja taevasse vaatamine. Mais ecoutez moi, au nom de Dieu. [Aga kuulake mind, jumala pärast.] - Epousez moi, et je serai votre esclave. [Abiellu minuga ja minust saab teie töö.] - See on võimatu. [Aga see on võimatu.] - Vous ne daignez pas descende jusqu "a moi, vous ... [Sa ei alanda minuga abielluma, sa ...] - Helen ütles nuttes. Nägu hakkas teda lohutama; Helen ütles läbi pisarate (nagu unustades), et miski ei takista teda abiellumast, et näiteid on (näiteid oli siis veel vähe, aga ta nimetas Napoleoni ja muid kõrgeid isikuid), et ta pole kunagi olnud tema abikaasa, et ta ohverdati. "Aga seadused, religioon..." nägu andis juba alla. - Seadused, religioon ... Mis oleks need välja mõeldud, kui nad seda teha ei saaks! ütles Ellen. Tähtis inimene oli üllatunud, et nii lihtne arutluskäik talle pähe ei tulnud ja ta pöördus nõu saamiseks Jeesuse Seltsi pühade vendade poole, kellega ta oli lähisuhetes. Mõni päev pärast seda tutvustati talle ühel võluval puhkusel, mille Helen oma suvilas Kamenny saarel andis, keskealist, lumivalgete juuste ja mustade sädelevate silmadega võluvat härra de Jobertit, kes on rüüs jesuite. viisakas, [r Jaubert, lühikeses kleidis jesuiit], kes rääkis aias pikka aega valgustuse ja muusika helide saatel Heleniga armastusest Jumala, Kristuse ja inimese südame vastu. Jumalaemast ja lohutusest, mida selles ja tulevases elus pakub ainus õige katoliku religioon. Helen oli puudutatud ja mitu korda olid tal ja härra Jobertil pisarad silmis ja hääl värises. Tants, millele härrasmees Helenat kutsuma tuli, häiris tema vestlust tulevase directeur de conscience'iga [südametunnistuse valvur]; kuid järgmisel päeval tuli härra de Jobert üksi õhtul Helene juurde ja hakkas teda sellest ajast alates sageli külastama. Ühel päeval viis ta krahvinna katoliku kirikusse, kus ta põlvitas altari ees, kuhu ta viidi. Keskealine võluv prantslane pani oma käed talle pähe ja, nagu ta ise hiljem rääkis, tundis ta midagi värske tuule sõõmu taolist, mis tema hinge laskus. Talle selgitati, et see on la arm [arm]. Siis toodi abtile tema juurde kuub [pikas kleidis], ta tunnistas naise üles ja andis talle patud andeks. Järgmisel päeval toodi talle sakramenti sisaldav karp ja jäeti ta koju kasutamiseks. Mõne päeva pärast sai Helen oma rõõmuks teada, et ta on nüüd õigesse katoliku kirikusse astunud ning mõne päeva pärast saab paavst ise temast teada ja saadab talle mingisuguse paberi. Kõik, mis selle aja jooksul tema ümber ja temaga koos tehti, kogu see tähelepanu, mida nii paljud intelligentsed inimesed talle pöörasid ja mis väljendus nii meeldivates, rafineeritud vormides, ja tuvipuhtus, milles ta end nüüd leidis (ta kandis valgeid valgeid kleite paelad) - kõik see pakkus talle rõõmu; kuid selle naudingu tõttu ei lasknud ta hetkekski oma eesmärki täitmata. Ja nagu ikka juhtub, et kavaluses juhib rumal inimene targemaid, mõistab ta, et kõigi nende sõnade ja hädade eesmärk oli peamiselt teda katoliiklusse pöörata, temalt raha jesuiitide institutsioonide kasuks ära võtta ( mille kohta ta vihjas), nõudis Helen enne raha andmist, et talle tehtaks need erinevad operatsioonid, mis vabastaksid ta abikaasast. Tema kontseptsioonis seisnes mis tahes religiooni tähtsus ainult selles, et inimlike soovide rahuldamisel järgiti teatud dekoori. Ja sel eesmärgil nõudis ta ühes oma vestluses ülestunnistajaga temalt tungivalt vastust küsimusele, mil määral tema abielu teda seob. Nad istusid elutoas akna juures. Oli hämarus. Aknast lõhnasid lilled. Helenil oli seljas valge kleit, mis paistis läbi õlgade ja rinna. Hästi toidetud, kuid täidlase, sujuvalt aetud habeme, meeldiva tugeva suu ja valgete kätega põlvedele tasakesi volditud abt istus Heleni lähedal ja õhuke naeratus huulil, rahumeelselt - imetles pilguga tema ilu. vaatas aeg-ajalt talle näkku ja selgitas oma arvamust nende küsimusele. Helen naeratas rahutult, vaatas oma lokkis juukseid, siledaks raseeritud, mustaks tõmbuvaid, täidlasi põski ja ootas iga minut vestluses uut pööret. Kuid abt, kuigi ilmselgelt nautis oma kaaslase ilu ja intiimsust, oli tema käsitööoskus kaasa haaratud.

Ernst Mach. Materialistlike kalduvustega idealist :-).

Tänases lühikeses artiklis käsitleme veidi teoreetilised alused ja puudutage ühte neist kõige olulisemad omadusedõhusõidukite lend suurel kiirusel, sealhulgas ülehelikiirusel.

ülehelikiirusega ja Machi number… Need kaks mõistet on üsna tihedalt seotud ja meie ajal pole ilmselt ühtegi inimest, kes poleks neist kuulnud number M. Tavaliselt kaasneb see termin kõigi ülehelikiirusega (ja isegi ainult kiirete) õhusõidukite omadustega. Ja selliseid lennukeid on maailmas praegu palju ja nende arv, ma arvan, tõenäoliselt ei vähene :-).

Kuid lõppude lõpuks oli ülehelikiirusega voogude teooria vaid teooria, mis astus alles esimesi samme. See hakkas omandama fundamentaalseid aluseid alles umbes 140 aastat tagasi, kui saksa teadlane ja filosoof Ernst Mach hakkas uurima kehade ülehelikiirusel toimuvaid aerodünaamilisi protsesse. Sel perioodil avastas ja uuris ta mõningaid ülehelikiirusega aerodünaamika nähtusi, mis hiljem tema auks oma nime said. Nende hulgas on Machi number.

Huvitav fakt on see, et nõukogude teaduses (ja teaduskirjanduses, eriti enne sõda ja vahetult pärast seda) kasutati seda terminit sageli kas ilma dekodeerimata (lihtsalt number M, sõna "Mach" ei kasutatud) või kasutades teine ​​perekonnanimi - Maievsky . See on Mach-Maievsky number.

Kõik see oli meie toonase ideoloogilise riigi tagajärg. Ernst Mach ei mahtunud oma filosoofiliste vaadete poolest (ta oli V. I. Lenini järgi "subjektiivne idealist") marksistliku-leninliku filosoofia raamidesse ja N. V. Maievski oli vene teadlane, kes tegeles eelkõige välisega. ballistika probleemid.

Väline ballistika- teadus, mis uurib kehade liikumist pärast nende lahkumist seadmest, mis neile selle liikumise andis, see tähendab näiteks mürsu lendu pärast seda, kui see lahkub suurtükiväe relva torust. Samal ajal lendab mürsk väga suure kiirusega, sealhulgas ülehelikiirusel.

On üsna loomulik, et N.V.Maievsky tegutses oma (oma aja kohta arenenud ja hiljem fundamentaalseks saanud) uurimis- ja arendustegevuses sarnase kontseptsiooniga Machi number ja 15 aastat varem kui selle Saksa kolleeg.

Ja kõige tähtsam (ametliku ideoloogia jaoks :-)) oli see, et vene teadlane ei olnud filosoof 🙂 ja tal polnud seisukohti, mis oleksid vastuolus marksistlik-leninliku teadusega 🙂 ...

Olgu kuidas on, aga tänapäeval võib-olla kõige olulisem ülehelikiiruse määratlus on sakslase Ernst Machi nimi (täpsemalt perekonnanimi :-)). Ja iseenesest pole see sõna ammu enam pelgalt perekonnanimi olemast. Mach, ta on mach 🙂 . Ainult kiirus, ainult lend 🙂 ...

Tuleme siiski tagasi üksikasjade juurde. Mis see kõige rohkem on M number, ja miks seda lennunduses üldiselt vaja on? Varem lendasid inimesed ju enda juurde allahelikiirusega ilma igasuguste Machi numbriteta ja ka praegu on valdav enamus maa peal olevatest lennukitest allahelikiirusega. Kõik pole aga nii lihtne, kui pealtnäha paistab :-).

Õhust raskema aparaadi igal lennul on selle üheks olulisemaks parameetriks . Tänapäeval on kiiruse mõõtmiseks üldiselt palju võimalusi :-). Näiteks õhusõiduki liikumise parameetreid õhu suhtes saab mõõta järgmistel viisidel: ultraheli, termodünaamiline, termiline, turbiin, gabariit.

A (see tähendab kiirust maa suhtes) saab mõõta Doppleri, korrelatsiooni, kiirgusmeetodite ja ka maapinna vaatlemise meetodi abil.

Aga kõige nii-öelda lihtne ja loogiline, kaua kasutatud ja seetõttu loomulikult hästi arenenud ja tuttav, kuid aeromeetriline (täpsemalt aerodünaamiline) meetod. Selle abil mõõdetakse lennuki õhukiirust ja Machi number.

Sellel meetodil on aga teatud puudused. Selle põhimõte ise on üsna lihtne ja me oleme sellest juba rääkinud. Õhul, mis siseneb lennukisse selle liikumise tulemusena, on teatud kineetiline energia või lihtsalt öeldes kiirusrõhk ( ρV²/2).

Kui see siseneb õhurõhu vastuvõtjasse ( , või ), aeglustub see ja selle rõhk muutub rõhuks osuti instrumendi membraanile. Mida kiiremini lennuk lendab, seda suurem on kiiruspea, seda suurem on seadme noolega näidatud kiirus. See tähendab, et kõik tundub olevat nagu kellavärk.

Aga seda seal polnud :-). Kuni lennuk ei lenda väga kiiresti (kuni umbes 400 km/h) ja mitte liiga kõrgel (umbes 2, 3 tuhat), kulgeb kõik tõesti lihtsalt ja loomulikult. Ja siis hakkavad noodid valetama :-) ...

Õhk interakteerub lennuki aerodünaamiliste pindadega, määrates seeläbi selle lennu parameetrid. Ja need parameetrid sõltuvad õhu kui gaasi oleku parameetritest, mis loomulikult sõltuvad tingimustest, milles antud gaasimaht asub.

Näiteks kukuvad nad koos kõrgusega. Ja mida väiksem on tihedus, seda väiksem on kiiruspea, millega lähenev vool kiiruse indikaatori membraanile surub.

See tähendab, et kui kokpitis olev seade näitab sama kiirust kõrgustel, näiteks 2000 m ja 10000 m (), siis tegelikult tähendab see, et lennuk on õhu (ja maapinna) suhtes 10 000 m kõrgusel. , muidugi ka:- )) liigub palju kiiremini (). Seda seetõttu, et õhk on kõrgusel hõredam.

Lisaks on olemas selline asi, mitte päris pehmelt öeldes mugav asi lendamiseks, nagu kokkusurutavus. Õhk on gaas ja nagu iga gaas, saab seda teatud tingimustel kokku suruda, muutes seeläbi selle oleku parameetreid. Sellised tingimused tekivad aerodünaamilistel pindadel piisavalt suurel lennukiirusel (formaalselt algab pöördloendus alates 400 km/h) voolamisel.

Õhk lakkab olemast homogeenne, igas suunas samasugune keskkond, nagu seda peetakse (ehkki üsna ligikaudseks) madala kiirusega lennukite jaoks. Luuakse tingimused nn lööklainete tekkeks, õhuvoolu kiirus muutub aerodünaamilise pinna (näiteks tiivaprofiili) erinevates osades, aerodünaamiliste jõudude rakenduspunkt nihkub, st. voolu olemus muutub ja lõpuks ka õhusõiduki juhitavus. See tähendab, et ülehelikiiruse teooriast "targalt" rääkides :-) algab lainekriis.

Küll aga räägime sellest edaspidi. Vahepeal on näha, et kõik need protsessid sõltuvad õhukeskkonna parameetritest ning lennuki enda tehnilistest ja konstruktsioonilistest omadustest.

Õhusõiduki aerodünaamiliste omaduste kirjeldamiseks koostoimes keskkonnaga ei piisa ühest liikumiskiirusest. Lõppude lõpuks ei iseloomusta selle mõõdetud väärtus, mis kvalitatiivselt sõltub selle keskkonna parameetritest, alati tegelikku voolumustrit (nagu ülaltoodud näites).

Siin on vaja kriteeriumi, mis võtaks arvesse voolu parameetreid "iseeneses" ja mille põhjal oleks alati võimalik õigesti iseloomustada lennuki aerodünaamilisi omadusi, olenemata lennutingimustest.

Kui ma seda ütlen, siis ma mõtlen täpselt seda M number. Ja sõna "kriteerium" ei kasutata juhuslikult. Fakt on see, et Machi number on füüsika keeles üks neist gaasidünaamika sarnasuse kriteeriumid.

Selle veidi keerdunud nime tähendus on tegelikult lihtne ja seisneb selles, et kui kaks või enam füüsilised süsteemid neil on sama tüüpi sarnasuskriteeriumid, suuruselt võrdsed, see tähendab, et vaadeldavad süsteemid on sarnased, st nad on sarnased või lihtsalt öeldes (:-)) on samad.

Seoses meie lennundusjuhtumiga võib see välja näha näiteks selline. Õhuvool kahel erineval kõrgusel (oletame, et sama 2000 ja 10000 m), mis suhtleb meie lennukitega – need on kaks füüsilist süsteemi.

Kuid kui need on neil kõrgustel ühesugused, ei tähenda see sugugi, et ka näidatud interaktsioon oleks sama, pigem just vastupidi. See tähendab, et kiirus ei saa olla sarnasuse kriteerium ja need kaks süsteemi pole sellises olukorras üldse sarnased.

Kui aga öelda, et erinevatel kõrgustel (ja üldiselt erinevates tingimustes) lennuk lendab sama Machi numbriga, siis on täiesti õigustatud väita, et voolutingimused ja aerodünaamilised omadused neil kõrgustel (nendel tingimustel) on sama.

Siinkohal tasub mainida, et see väide põhineb vaatamata oma õigsusele siiski märkimisväärsetel lihtsustustel. Esimene on see Machi number, kuigi gaasidünaamikas on meie jaoks peamine sarnasuse kriteerium, kuid mitte ainus. Teine tuleneb määratlusest numbrid M.

Ernst Mach ei mõelnud oma uurimistööd tehes nende tulemuste lennunduses rakendamisele :-). Siis teda lihtsalt ei eksisteerinud. Määratlus oli puhtalt teaduslik ja füüsiliselt täpne. Machi number on mõõtmeteta suurus, mis võrdub liikuva gaasilise keskkonna antud punktis voolukiiruse ja helikiiruse suhtega selles punktis.

See on M = V/a, kus V on voolukiirus m/s ja a on heli kiirus m/s. Seega, arv M võtab justkui arvesse liikumiskiirust pluss õhukeskkonna parameetrite muutumist läbi helikiiruse, mis neist parameetritest sõltub.

Machi number kogus on mõõtmeteta. Seda on võimatu väljendada kiiruse ühikutes ja selle teisendamine lineaarseks kiiruseks on ebaotstarbekas helikiiruse ebaühtluse tõttu. Lennuki kiiruse kasutamine M number, saab väljendada ainult kvalitatiivselt, st hinnates, mitu korda on lennuki kiirus suurem või väiksem helikiirusest.

Sel juhul saab väärtuste salvestamise vorminguks kasutada kas võrdusmärki või ilma selleta. Näiteks rekord M3 (nagu ka M=3) võib tähendada, et lennuki kiirus ületas kolm korda helikiirust.

Lihtsustused seoses lennundusega seisnevad selles, et voolukiirus asendatakse füüsilise keha kiirusega gaasilises keskkonnas ehk mõeldakse õhusõiduki liikumist. Heli kiiruseks loetakse heli kiirust lennukõrgusel. See aga ei võta arvesse, et keeruka kujuga keha, mis on õhusõiduk :-), voolul võib selle keha pinna erinevate osade lähedal olla väga erinev väärtus.

M numbrinäidik ülehelikiirusega Concorde'i armatuurlaual (alumises paremas nurgas). Selle kohal on kiiruse indikaator.

Kuid vaatamata üsna ebakorrektsetele lihtsustustele on Mahanashla numbri kontseptsioon lennunduses väga laialt kasutusel. Ja mitte ainult ülehelikiirusega lennukitel, mille kohta on teave number M, kui nii võib öelda, on elutähtsad :-), aga ka paljudel kaasaegsetel allahelikiirusega lennukitel.

Lõppude lõpuks on nende kiirused, kuigi allahelikiirused, üsna suured. Lisaks on praktilised lennukõrgused ka üsna suured. Kuna heli kiirus väheneb kõrgusega oluliselt, on seda otstarbekas kasutada piloodil suurtel kõrgustel Machi number.

Sellel on vähemalt kaks põhjust. Esiteks suure erinevuse pärast, mida eelpool mainisin (liigseid vigu, mis on ka väga märgatavad, pole kellelegi vaja :-)), ja teiseks, et osata hinnata lainekriisi lähenemist.

Fakt on see, et iga õhusõidukitüübi puhul ilmnevad selle ilmingud M-numbri teatud väärtustel. Sellega seoses on peaaegu kõigil kaasaegsetel lennukitel lend. Machi arvu piirangud jätkusuutliku majandamise tagamiseks. Piloot jälgib lennukiga lennates, et seda piiri ei ületataks.

IAS ja M numbrinäidik (keskel) lennuki Yak-42 armatuurlaual.

Tõeline õhukiiruse näidik ja M-number (keskel) Boeing-747 armatuurlaual.

Sellel viisil M number- see ei ole kiirus puhtal kujul, kuid siiski oluline parameeter, mis võimaldab meeskonnal lennutingimusi õigesti hinnata ning õhusõidukit ohutult ja täpselt juhtida.

Teabe saamiseks selle kohta Machi number peaaegu kõigil kaasaegsetel kiirlennukitel on kokpitis numbrinäidik M. Tavakeeles nimetatakse seda vahel ka machmeteriks. Enamasti on see kursor nagu kiiruse indikaator. Sellised mõõteriistad võivad anda ainult Machi arvu väärtusi või olla kombineeritud (kombineeritud) kiiruse indikaatoriga (tõene või näidustatud).

M numbrikursor.

Kiiruseindikaator US-1600.

Tõelise kiiruse osuti ja number M USIM-I. Seda tüüpi indikaator on MIG-25 lennukil.

Tõeline kiiruse näidik ja M-number (üleval vasakul) ülehelikiirusega MIG-25 armatuurlaual.

Sageli viidatakse numbrile M koos spetsiaalne signaalimisseade, mis annab õigel ajal meeskonnale hoiatuse selle numbri mis tahes läviväärtuse ületamise eest.

MS-1. M numbrinäidik elektrilise signaaliga.

Oma disaini ja tööpõhimõtte järgi on kursor numbrid Müldiselt sarnased. Kuid selleks, et võtta arvesse tingimuste muutumist kõrgusega, on see lisatud aneroidkarp, mis reageerib rõhumuutustele.

M-arvu indikaatori kinemaatiline diagramm.

Valdav osa tänapäevastest lennukitest lendab endiselt allahelikiirusel. See režiim vastab Machi number vähem kui 0,8. Järgmised lennurežiimid, milles M võtab väärtused vahemikus 0,8 kuni 1,2, on kombineeritud nimega transonic. Ja kui M-arv muutub 1,0-lt 5,0-le, on see juba puhas ülehelikiirus, tänapäevaste sõjalennukite ülehelikiiruse lennu tsoon.

Siiski on juhtumeid, mis pole otseselt sõjaväega seotud, pealegi saavutavad kiirused, millega Machi numberületab viit ühikut. See on juba hüperheli tsoon. Nendest pooleksootilistest seadmetest ja nende lennurežiimidest räägime aga järgmistes ülehelikiirusele pühendatud üldise teema artiklites.

Kohtumiseni jälle :-).

Fotod on klikitavad.