Walking for Mach Five. Hypersonisk våpenkappløp Mach 25

I et bevegelig medium - oppkalt etter den tyske vitenskapsmannen Ernst Mach (tysker E. Mach).

Historiereferanse

Navn Mach tall og betegnelse M foreslått i 1929 av Jakob Akkeret. Tidligere i litteraturen, navnet Burstow-nummer (Bairstow, notasjon B a (\displaystyle (\mathsf (Ba)))), og i sovjetisk etterkrigsvitenskapelig litteratur og spesielt i sovjetiske lærebøker på 1950-tallet, navnet Maievsky nummer (Mach - Mayevsky nummer) oppkalt etter grunnleggeren av den russiske vitenskapelige skolen for ballistikk, som brukte denne verdien, sammen med denne betegnelsen M (\displaystyle (\mathsf (M))) brukt uten spesielt navn.

Mach-tall i gassdynamikk

Mach tall

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

hvor v (\displaystyle v) er strømningshastigheten, og a (\displaystyle a) er den lokale lydhastigheten,

er et mål på påvirkningen av komprimerbarheten til et medium i en strøm med en gitt hastighet på dets oppførsel: det følger av tilstandsligningen til en ideell gass at den relative endringen i tetthet (ved konstant temperatur) er proporsjonal med endringen i press:

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

fra Bernoullis lov, trykkforskjellen i strømmen d p ​​∼ ρ v 2 (\displaystyle dp\sim \rho v^(2)), det vil si den relative endringen i tetthet:

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)).)

Fordi lydens hastighet a ∼ p / ρ (\displaystyle a\sim (\sqrt (p/\rho ))), da er den relative endringen i tetthet i gasstrømmen proporsjonal med kvadratet av Mach-tallet:

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

Sammen med Mach-tallet brukes også andre egenskaper ved den dimensjonsløse gassstrømningshastigheten:

hastighetsfaktor

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))\venstre(1+(\frac (\gamma -1)(2))(\mathsf (M))^(2)\høyre) ^(-1/2))

og dimensjonsløs hastighet

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))\venstre(1+(\frac (\gamma -1)(2))(\mathsf (M))^(2)\ høyre)^(-1/2),)

hvor v K (\displaystyle v_(K))- kritisk hastighet,

v max (\displaystyle v_(\max ))- maksimal hastighet i gass, γ = c p c v (\displaystyle \gamma =(\frac (c_(p))(c_(v))))- gass adiabatisk indeks, lik forholdet mellom de spesifikke varmekapasitetene til gassen ved henholdsvis konstant trykk og volum.

Viktigheten av Mach-tallet

Betydningen av Mach-tallet forklares av det faktum at det bestemmer om hastigheten på strømningen av et gassformig medium (eller bevegelsen i en gass i en kropp) overstiger lydhastigheten eller ikke. Supersoniske og subsoniske bevegelsesmåter har grunnleggende forskjeller; for luftfart er denne forskjellen uttrykt i det faktum at det i supersoniske moduser oppstår smale lag med raske betydelige endringer i strømningsparametere (sjokkbølger), noe som fører til en økning i kroppens motstand under bevegelse, konsentrasjonen av varme strømmer nær overflaten deres. og muligheten for å brenne gjennom kroppen av kropper, etc.

En ekstremt forenklet forklaring av Mach-tallet

For å forstå Mach-tallet av ikke-spesialister, kan det være veldig forenklet å si at det numeriske uttrykket av Mach-tallet først og fremst avhenger av flyhøyden (jo høyere høyden er, under lydhastighet og ovenfor Mach-tall). Mach-tallet er den sanne hastigheten i strømmen av et stoff (det vil si hastigheten luften strømmer med rundt for eksempel et fly), delt på lydhastigheten i dette stoffet under disse forholdene. Nær bakken vil hastigheten der Mach-tallet vil være lik 1 være omtrent 340 m / s (hastigheten som folk estimerer avstanden til et nærmer seg tordenvær, og måler tiden fra et lynglimt til tordenens bulder ) eller 1224 km/t. I en høyde på 11 km, på grunn av et temperaturfall, er lydhastigheten lavere - omtrent 295 m / s eller 1062 km / t.

En slik forklaring kan ikke brukes til noen matematiske beregninger av hastighet eller andre matematiske operasjoner innen aerodynamikk.

Mach 2,5 hastighet - hvor mye kmt eller ms? ..og fikk det beste svaret

Svar fra Wuala System[guru]
Du kan ikke si uten å vite høyden.
Lydhastigheten i luft i forskjellige høyder over havet. Ved 15 °C og 760 mmHg Kunst. (101325 Pa) ved havnivå.
Lydhastigheten i luft i forskjellige høyder over havet. Ved 15 °C og 760 mmHg Kunst. (101325 Pa) ved havnivå. Høyde, m Lydhastighet, 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

Svar fra Grigory Vasiliev[nybegynner]
Så det er generelle begreper om hastighet, det vil si vær som ikke er avhengig av naturen, og så videre! Hva betyr det at lydhastigheten er 330 m/s! Supersonisk er ikke mer enn 1 maks (330 m / s), det vil si ja, men mer enn 660 m / s (2376 km / t), det vil si (lo) fra maks 1 til maks 2, den er dekket med en dynamo-kinetisk sjokkbølge (kavitasjon) av et slag etter superakselerasjon før og ved å nå Hypersound, kavitasjon trekkes til den omkringliggende luftblandingen varmes opp og deretter mister sin tetthet med nesten 5 ganger, noe som indikerer at (flyet) vil nå en hastighet på over 10 maks (36000 km / t), men samtidig er det bedre å sette en kavitator som er i stand til å dekke kroppen (LO) med et elektromagnetisk felt, noe som vil føre til sikrere flyvninger av både ( L O) og egoet til mannskapet og passasjerene !!! Og når vi snakker om hastigheter som ligner på lydens hastighet og høyere, mener vi en gradvis økning i hastighetsverdien og ikke deres vekst i eksponentielle termer, det vil si Mach 1 330 m / s Mach 2 660 m / s Mach 3 og ovenfor er fra 3600 km/t eller 1000 (990) m/s! Og alle hastighetsverdier utover hyperlyd skal ha navn som går utover det vanlige rammeverket for både betegnelser og selve hastigheten !!! Det vil si lyd, superlyd, hyperlyd, ultralyd, megalyd osv !!!

Svar fra COOKIE TEMA? _?[nybegynner]

Svar fra Danil Eremeev[aktiv]
Hvorfor skrive hvis det er feil?

Svar fra Zheka - d[aktiv]
For å forstå Mach-tallet av ikke-spesialister, er det veldig forenklet å si at det numeriske uttrykket av Mach-tallet først og fremst avhenger av flyhøyden (jo høyere høyde, jo lavere er lydhastigheten og jo høyere Mach-tall). Mach-tallet er den sanne hastigheten i strømmen (det vil si hastigheten luften strømmer rundt for eksempel et fly med) delt på lydhastigheten i et bestemt medium, så forholdet er omvendt proporsjonalt. Nær bakken vil hastigheten som tilsvarer Mach 1 være omtrent 340 m/s (hastigheten som folk vanligvis beregner avstanden til et nærmer seg tordenvær, og måler tiden fra lynet til tordenen) eller 1224 km/ h. I en høyde på 11 km, på grunn av et temperaturfall, er lydhastigheten lavere - omtrent 295 m / s eller 1062 km / t.

De som når 6-8 Mach bør vises før slutten av 2020. Boris Obnosov, generaldirektør i Tactical Missiles Corporation, kunngjorde dette forleden.

Dette er nye topphastigheter. Hyperlyd starter ved Mach 4.5. One Mach er 300 m/s, eller 1000 km/t. Å lage slike våpensystemer som får fart i atmosfæren, over Mach 4,5, er en enorm vitenskapelig og teknisk oppgave. Dessuten snakker vi om en ganske lang flytur i atmosfæren. På ballistiske missiler, dette hypersonisk hastighet oppnås for en kort tid,» bemerket Obnosov, og la til at bemannede hypersoniske flyvninger er et problem som vil bli løst mellom 2030 og 2040.

Og her dukker spørsmålet om et kappløp innen høyhastighets ikke-atomvåpen umiddelbart opp. Den 21. november publiserte Nezavisimaya Gazetas NVO-tillegg en artikkel med tittelen "A New High-Speed ​​​​Arms Race" av James Acton, meddirektør for Nuclear Policy Program og seniorstipendiat ved Carnegie Endowment for International Peace. Eksperten mener at det de siste årene er klare tegn på modning av en ny rase med langtrekkende ultrahøyhastighetsvåpen, som kan vise seg å være svært farlige. I august testet altså USA og Kina rakettglidevåpen med et intervall på 18 dager. Når det gjelder Russland, har også den militærpolitiske ledelsen gjentatte ganger kommet med uttalelser om utviklingen av hypersoniske våpen.

Den mest alvorlige trusselen er bruken av rakettstyrte våpen i ikke-atomvåpen under konflikten. Dette er fylt med en ny risiko for eskalering opp til eskalering til en atomkraft, skriver Acton.

Det skal bemerkes at arbeidet med å lage hypersoniske kryssermissiler, fly og guidede stridshoder i verden har pågått i svært lang tid, men har ennå ikke gått utover kategorien eksperimentell utvikling. Russiske luftvernstyrte missiler S-300 og S-400 flyr i hypersonisk, men ikke lenge, så vel som stridshoder av ICBM (interkontinentale ballistiske missiler) på tidspunktet for inntreden i de tette lagene av atmosfæren.

USA jobber med flere lovende "hypersoniske" prosjekter samtidig: AHW (Advanced Hypersonic Weapon) glidebomben (utviklet i regi av den amerikanske hæren), Falcon HTV-2 ubemannede hypersoniske kjøretøyer (siden 2003 har den vært utviklet av US Department of Defense Agency for Advanced Defense Research Research and Development (DARPA)) og X-43 (bygget under NASA Hyper-X-programmet), Boeing X-51 hypersonisk kryssermissil (utviklet av et konsortium som inkluderer US Air Force, Boeing, DARPA, etc.) og en rekke andre programmer .

Den mest lovende av dem er Boeing X-51-raketten (det påstås at den vil gå i bruk i 2017). Så i mai 2013 ble den skutt opp fra et B-52-fly i en høyde av 15 200 meter og klatret deretter til en høyde på 18 200 meter ved hjelp av en akselerator. Under flyturen, som varte i seks minutter, utviklet X-51A-raketten en hastighet på Mach 5,1 og, etter å ha fløyet en distanse på 426 kilometer, selvødelagt.

Kina er også aktiv i den "hypersoniske" sfæren. I tillegg til de hittil mislykkede testene av WU-14 hypersonisk glidefartøy (tilsynelatende delvis kopiert fra en eksperimentell hypersonisk ubemannet fly X-43), Kina utvikler et reaktivt hypersonisk kryssermissil.

Når det gjelder Russland, rapporterte Boris Obnosov i august 2011 at hans bekymring begynte å utvikle en rakett som var i stand til hastigheter opp til 12-13 Mach. Det er grunn til å tro at det var en antiskipsmissil, som «lyst opp» i pressen under navnet «Zircon». Men gitt den vellykkede testingen av den amerikanske X-51A, i fremtiden, må russiske utviklere ikke presentere ett komplekst, men en hel linje med hypersoniske streiksystemer.

Dessuten ble det gjort en god start i Sovjetunionen. Så siden slutten av 50-tallet har designbyrået til A.N. Tupolev jobbet med opprettelsen hypersoniske fly lansert av en bærerakett - Tu-130. Det ble antatt at han ville fly med en hastighet på 8-10 Mach i en distanse på opptil fire tusen km. Men i 1960 ble alt arbeid, til tross for åpenbare suksesser, innskrenket. Interessant nok ser den amerikanske HGB, en prototype av det amerikanske AHW hypersoniske systemet, veldig lik ut den sovjetiske Tu-130. Når det gjelder innenlandsk utvikling innen hypersoniske missiler, ble de aktivt utført i USSR fra 1970-tallet, men på 1990-tallet forsvant de praktisk talt. Spesielt "NPO Mashinostroeniya" skapte "Meteorite"-raketten, og begynte senere arbeidet med enheten med koden "4202"; MKB "Rainbow" på 1980-tallet startet X-90 / GELA-prosjektet; på 1970-tallet ble Kholod-missilet laget på grunnlag av det komplekse S-200-missilet.

Militærekspert Viktor Myasnikov bemerker: et hypersonisk missil er nødvendig for et øyeblikkelig forebyggende og avvæpnende angrep slik at fienden ikke er i stand til å svare på angrepet.

En rakett som flyr med en hastighet på 10-15 Machs vil kunne nå et hvilket som helst punkt på planeten i løpet av noen få titalls minutter, og ingen vil ha tid til å fikse og avskjære den ordentlig. Samtidig er det mulig å klare seg uten "atomstoppingen", siden missiler med konvensjonelle eksplosiver garantert vil deaktivere fiendens kommunikasjons- og kontrollsentre uansett. Derfor pumper amerikanerne enorme mengder penger inn i sine AHW-, Falcon HTV-2- og X-51A-prosjekter, i en hast med å fullføre dem så snart som mulig for å kontrollere hele verden og diktere deres vilje til det.

Men for øyeblikket kan vi snakke om et teknologikappløp, men ikke om et hypersonisk våpenkappløp, for slike våpen eksisterer ennå ikke. For at det skal vises, må de ledende maktene løse mange problemer, spesielt hvordan man "lærer" en rakett eller et apparat å fly i en atmosfære der det fortsatt er uoverkommelige faktorer - miljømotstand og oppvarming. Ja, i dag når missilene som allerede tas i bruk hastigheter på 3-5 Mach, men på ganske kort avstand. Og dette er ikke det hypersoniske det er ment når de snakker om hypersoniske våpen.

I prinsippet er den teknologiske veien for utvikling av høyhastighetsvåpen i alle land den samme, fordi fysikk, som du vet, ikke er avhengig av geografi og sosial orden. Nøkkelpunktet her er hvem som raskt vil overvinne teknologiske og vitenskapelige vanskeligheter, hvem som vil skape nye motstandsdyktige materialer, høyenergidrivstoff, etc., det vil si at mye avhenger av talentet og originaliteten til utviklernes ideer.

Så dette er et systemisk problem, siden for å lage slike våpen, er det nødvendig å utvikle vitenskapelige, tekniske og teknologiske sektorer, noe som er ganske dyrt. Og jo lenger en slik prosess varer, jo dyrere vil det koste budsjettet. Og forskningsinstituttene våre er vant til å jobbe sakte: Det er temaer som en forsker er klar til å utvikle i årevis, mens hæren og industrien krever raske løsninger. I utlandet, i denne forbindelse, går alt mye raskere, fordi det er konkurranse: den som klarte å patentere utviklingen raskere, han tjente. For oss er ikke spørsmålet om profitt et nøkkelproblem, siden penger vil bli bevilget fra budsjettet uansett ...

Om Russland vil klare å lage hypersoniske våpen med våre velkjente problemer i forsvarsindustrien etter 90-tallet er et stort spørsmål. I Sovjetunionen ble utviklingen av hypersoniske missiler utført, men etter unionens sammenbrudd skjedde videreutviklingen av slike våpen på utviklingsnivået av individuelle systemer.

Vi har lenge levd under forholdene for bruk av hypersoniske stridshoder fra interkontinentale ballistiske missiler: deres atomenheter i den passive seksjonen beveger seg med en hastighet på 7-8 Machs, sier Viktor Murakhovsky, sjefredaktør for Arsenal of the Fatherland magasin, medlem av ekspertrådet til lederen av den militær-industrielle kommisjonen under regjeringen i den russiske føderasjonen.

Så vi vil ikke se noe fundamentalt nytt i det neste tiåret. Vi vil kun se nye tekniske løsninger som vil tillate hypersonisk oppskyting av eiendeler som ikke er relatert til ballistiske missiler. Og for rakettforsvarssystemer som enkelte land har eller utvikler i fremtiden, er det faktisk ingen forskjell hva slags mål som går på hypersonisk - et stridshode eller et fly.

"SP": - S-400 "Triumph" luftvernsystem er i stand til å jobbe på hypersoniske mål ...

Og til og med S-300VM "Antey-2500", imidlertid for kort- og mellomdistansemissiler. Og S-400 og S-500 anses generelt for å være teatermissilforsvarssystemer (operasjonsteater - SP), og det samme er det amerikanske Aegis-systemet.

USA er selvfølgelig bekymret for temaet hypersoniske våpen, ikke når det gjelder forbedring av atomvåpen – de kommer ikke til å utvikle sine strategiske styrker for seriøst, men når det gjelder å implementere konseptet om en rask global streik. Og her er det ulønnsomt å bruke ICBM-er i ikke-nukleært utstyr, siden fiendens missilforsvarssystem fortsatt vil likestille raketter med kjernefysiske, og det er grunnen til at statene er avhengige av aerodynamiske systemer.

Det finnes prototyper, tester er i gang, men jeg skal ikke tørre å si at et hypersonisk kryssermissil eller et hypersonisk fly vil dukke opp i tjeneste med de største kreftene om 5-10 år. Så, snakk om elektrokjemiske og elektromagnetiske våpen har pågått i omtrent 15 år, men så langt - ingenting.
Når det gjelder våpenkappløpet med høy hastighet, men etter min mening har det ikke akkurat begynt, det har ikke stoppet. Ja, USA og Russland inngikk i 1987 traktaten om eliminering av mellom- og kortdistanseraketter (fra 500 til 5500 km - "SP"), men jeg tror ikke at hypersoniske missiler og aerodynamiske enheter vil være utstyrt med atomkraft. stridshoder, fordi ICBM-teknologien har blitt utviklet i flere tiår, og den viser høy pålitelighet under testoppskytninger.

(Bairstow, betegnelse $\backslash mathsf(Ba)$), og i sovjetisk etterkrigsvitenskapelig litteratur og spesielt i sovjetiske lærebøker på 1950-tallet - navnet Maievsky nummer (Mach - Mayevsky nummer) oppkalt etter grunnleggeren av den russiske vitenskapelige skolen for ballistikk, som brukte denne verdien, sammen med denne betegnelsen $\backslash mathsf(M)$ brukt uten et spesielt navn, er dette private manifestasjoner av kampanjen "kamp mot kosmopolitisme".

Mach-tall i gassdynamikk

Mach tall

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

hvor $v$ er strømningshastigheten, og $en$ er den lokale lydhastigheten,

er et mål på påvirkningen av komprimerbarheten til et medium i en strøm med en gitt hastighet på dets oppførsel: det følger av tilstandsligningen til en ideell gass at den relative endringen i tetthet (ved konstant temperatur) er proporsjonal med endringen i press:

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

fra Bernoullis lov, trykkforskjellen i strømmen $dp\backslash sim\backslash rho\; v^2$, det vil si den relative endringen i tetthet:

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

Fordi lydens hastighet $a\backslash sim\backslash sqrt(p/\backslash rho)$, da er den relative endringen i tetthet i gasstrømmen proporsjonal med kvadratet av Mach-tallet:

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

Sammen med Mach-tallet brukes også andre egenskaper ved den dimensjonsløse gassstrømningshastigheten:

hastighetsfaktor

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

og dimensjonsløs hastighet

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

hvor $v\_K$- kritisk hastighet,

$v\_\backslash maks$- maksimal hastighet i gass, $\backslash gamma=\backslash frac(c\_p)(c\_v)$- gass adiabatisk indeks, lik forholdet mellom de spesifikke varmekapasitetene til gassen ved henholdsvis konstant trykk og volum.

Viktigheten av Mach-tallet

Betydningen av Mach-tallet forklares av det faktum at det bestemmer om hastigheten på strømningen av et gassformig medium (eller bevegelsen i en gass i en kropp) overstiger lydhastigheten eller ikke. Supersoniske og subsoniske bevegelsesmåter har grunnleggende forskjeller; for luftfart er denne forskjellen uttrykt i det faktum at det i supersoniske moduser oppstår smale lag med raske betydelige endringer i strømningsparametere (sjokkbølger), noe som fører til en økning i kroppens motstand under bevegelse, konsentrasjonen av varme strømmer nær overflaten deres. og muligheten for å brenne gjennom kroppen av kropper, etc.

En ekstremt forenklet forklaring av Mach-tallet

For å forstå Mach-tallet av ikke-spesialister, kan det være veldig forenklet å si at det numeriske uttrykket av Mach-tallet først og fremst avhenger av flyhøyden (jo høyere høyden er, under lydhastighet og ovenfor Mach-tall). Mach-tallet er den sanne hastigheten i strømmen (det vil si hastigheten luften strømmer rundt for eksempel et fly med) delt på lydhastigheten i et bestemt medium, så forholdet er omvendt proporsjonalt. Nær bakken vil hastigheten som tilsvarer Mach 1 være omtrent 340 m/s (hastigheten som folk vanligvis beregner avstanden til et nærmer seg tordenvær, og måler tiden fra lynet til tordenen) eller 1224 km/ h. I en høyde på 11 km, på grunn av et temperaturfall, er lydhastigheten lavere - omtrent 295 m / s eller 1062 km / t.

En slik forklaring kan ikke brukes til noen matematiske beregninger av hastighet eller andre matematiske operasjoner innen aerodynamikk.

se også

Skriv en anmeldelse om artikkelen "Mach Number"

Litteratur

• Mach number // Physical Encyclopedia. - M.: Soviet Encyclopedia, 1988.
• GOST 25431-82 Tabell over dynamiske trykk og temperaturer ved luftstagnasjon avhengig av Mach-tallet

Notater

Begreper Tall Abbe · Alfven · Archimedes · Atwood · Bagnold · Bio · Bond/Eötvös · Brinkman · Bulygin · Weissenberg · Weber · Galileo · Hartmann · Gay-Lussac · Grashof · Graetz · Gouche · Damköhler · Deborah · Deryagin · Dekan · Cowling · kapillaritet · Karman · Kvantenummer · Keleghan - Snekker · Kirpichev · Clausius · Knudsen · Kossovich · Cauchy · Laplace · Lundqvist · Lykov · Lewis · Lyashchenko · macha· Marangoni · Morton · Nusselt · Newton · Ohnesorge · Peclet · Posnova · Prandtl (magnetisk, turbulent) · Poiseuille · Reynolds (magnetisk) · Richardson · Rossby · Rose · Roshko · Ruark · Rayleigh · Soret · Stanton · Stokes · Strouhal · Stewart · Suratman · Taylor · Womersley · Fedorov (i hydrodynamikk · i teorien om tørking) · Froude · Fourier · Hagen · Chandrasekhar · Schmidt · Sherwood · Euler · Et utdrag som karakteriserer Mach-tallet For første gang, da et ungt fremmed ansikt tillot seg å bebreide henne, sa hun, stolt med det vakre hodet og snudde seg halvt om til ham: - 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 kompensasjon. Vil du ha meg, Monseigneur? C "est un homme qui a ete plus qu" un pere pour moi. [Her er menneskenes egoisme og grusomhet! Jeg hadde ikke forventet noe bedre. Kvinnen ofrer seg til deg; hun lider, og her er hennes belønning. Deres høyhet, hvilken rett har De til å kreve av meg en beretning om mine hengivenheter og vennskap? Dette er en mann som var mer enn en far for meg.] Ansiktet ville si noe. Helen avbrøt ham. - Eh bien, oui, sa hun, - 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 samvittighet, [Vel, ja, kanskje er følelsene han har for meg ikke helt faderlige; men for dette har jeg skal ikke nekte ham mitt hus. Jeg er ikke en mann å betale med utakknemlighet. La det være kjent for Deres høyhet at jeg i mine intime følelser bare gir regnskap for Gud og min samvittighet.] - avsluttet hun og rørte hånden sin til opphøyet vakre bryster og ser på himmelen. Mais ecoutez moi, au nom de Dieu. [Men hør på meg, for Guds skyld.] - Epousez moi, et serai votre esclave. [Gift deg med meg, og jeg vil være ditt arbeid.] - Mais c "est umulig. [Men dette er umulig.] - Vous ne daignez pas descende jusqu "a moi, vous ... [Du nedlater deg ikke til å gifte deg med meg, du ...] - sa Helen og gråt. Ansiktet begynte å trøste henne; Helen sa gjennom tårer (som om hun hadde glemt) at ingenting kunne hindre henne i å gifte seg, at det var eksempler (det var fortsatt få eksempler da, men hun kalte Napoleon og andre høye personer), at hun aldri hadde vært kone til hennes mann, at hun ble ofret. "Men lover, religion..." ansiktet hadde allerede gitt opp. – Lover, religion ... Hva hadde de blitt oppfunnet om de ikke kunne gjøre dette! sa Ellen. Den viktige personen ble overrasket over at et så enkelt resonnement ikke kunne falle ham inn, og han henvendte seg for å få råd til de hellige brødrene i Jesu Society, som han var i nært forhold til. Noen dager etter det, på en av de sjarmerende høytidene som Helen ga på hytten sin på Kamenny Island, ble hun introdusert for en middelaldrende, med snøhvitt hår og svarte glitrende øyne, sjarmerende m r de Jobert, un jesuite a robe høflig, [r Jaubert, en jesuitt i kort kjole,] som i lang tid i hagen, i lyset av lys og lyden av musikk, snakket med Helen om kjærlighet til Gud, til Kristus, til hjertet av Guds mor og om trøstene gitt i dette og i fremtidens liv av den eneste sanne katolske religion. Helen ble rørt, og flere ganger hadde hun og Mr. Jobert tårer i øynene og stemmene skalv. Dansen, som herren kom for å ringe Helen til, opprørte samtalen hennes med hennes fremtidige samvittighetsleder [samvittighetsvokter]; men dagen etter kom herr de Jobert alene om kvelden til Helene, og begynte fra den tid å besøke henne ofte. En dag tok han med seg grevinnen til en katolsk kirke, hvor hun knelte foran alteret, som hun ble ført til. En middelaldrende sjarmerende franskmann la hendene på hodet hennes, og, som hun selv senere fortalte, kjente hun noe som et friskt pust som senket seg inn i sjelen hennes. Det ble forklart henne at det var la grace [nåde]. Så ble abbeden brakt til henne en kappelong [i en lang kjole], han bekjente henne og etterga henne syndene hennes. Dagen etter ble en eske som inneholdt nadverden brakt til henne og lagt igjen hjemme for henne å bruke. Etter noen dager lærte Helen til sin glede at hun nå hadde gått inn i den sanne katolske kirke, og at paven selv om noen dager ville finne ut om henne og sende henne et slags papir. Alt som ble gjort i løpet av denne tiden rundt henne og med henne, all denne oppmerksomheten som ble gitt henne av så mange intelligente mennesker og uttrykt i slike hyggelige, raffinerte former, og duenes renhet som hun nå befant seg i (hun bar hele denne tiden hvitt kjoler med hvite bånd) - alt dette ga henne glede; men på grunn av denne gleden bommet hun ikke på målet et øyeblikk. Og som alltid skjer at i et spørsmål om utspekulering, leder en dum person smartere, hun innser at hensikten med alle disse ordene og problemene hovedsakelig var å konvertere henne til katolisisme, for å ta penger fra henne til fordel for jesuittinstitusjonene ( som hun antydet), insisterte Helen, før hun ga penger, at hun ble utsatt for de forskjellige operasjonene som ville fri henne fra mannen hennes. I hennes oppfatning besto betydningen av enhver religion bare i det faktum at å tilfredsstille menneskelige ønsker, å observere visse dekorum. Og for dette formålet, i en av hennes samtaler med sin skriftefar, krevde hun raskt fra ham et svar på spørsmålet om i hvilken grad ekteskapet hennes binder henne. De satt i stua ved vinduet. Det var skumring. Det luktet blomster fra vinduet. Helen hadde på seg en hvit kjole som viste seg gjennom skuldrene og brystet. Abbeden, velnært, men med et fyldig, glattbarbert skjegg, en behagelig sterk munn og hvite hender foldet saktmodig på knærne, satt tett inntil Helen og med et tynt smil på leppene, fredelig - beundret hennes skjønnhet med et blikk fra tid til annen så på ansiktet hennes og uttrykte sin mening til spørsmålet deres. Helen smilte urolig, så på det krøllete håret hans, glattbarberte, svertende, fyldige kinn, og ventet hvert minutt på en ny vending i samtalen. Men abbeden, selv om han åpenbart nøt skjønnheten og intimiteten til sin følgesvenn, ble revet med av dyktigheten til håndverket hans.

Ernst Mach. Idealist med materialistiske tilbøyeligheter :-).

I dagens korte artikkel skal vi gå litt over teoretiske grunnlag og trykk på en av de viktigste egenskapene flyvning av fly i høy hastighet, inkludert supersonisk.

supersonisk og Mach tall… Disse to begrepene henger ganske nært sammen, og i vår tid er det sannsynligvis ikke en eneste person som ikke har hørt om nummer M. Vanligvis følger dette begrepet egenskapene til alle supersoniske (og til og med bare høyhastighets) fly. Og det er mange slike fly i verden nå, og antallet tror jeg neppe vil gå ned :-).

Men tross alt, for ikke så lenge siden, var teorien om supersoniske strømmer bare en teori, og tok dessuten bare de første skrittene. Den begynte å skaffe seg grunnleggende grunnlag for bare rundt 140 år siden, da den tyske vitenskapsmannen og filosofen Ernst Mach begynte å studere aerodynamiske prosesser under supersoniske bevegelser av kropper. I løpet av den perioden oppdaget og undersøkte han noen av fenomenene supersonisk aerodynamikk, som senere fikk navnet sitt til hans ære. Blant dem er Mach tall.

Et interessant faktum er at i sovjetisk vitenskap (og i vitenskapelig litteratur, spesielt før krigen og rett etter den), ble dette begrepet ofte brukt enten uten dekoding (bare tallet M, ordet "Mach" ble ikke brukt), eller ved å bruke det andre etternavnet - Maievsky . Det er Mach-Maievsky nummer.

Alt dette var en konsekvens av vår daværende ideologiske tilstand. Ernst Mach passet i sine filosofiske synspunkter (ifølge V.I. Lenin, en "subjektiv idealist") ikke inn i rammen av marxistisk-leninistisk filosofi, og N.V. Maievsky var en russisk vitenskapsmann som var engasjert, spesielt eksternt. ballistiske problemer.

Ekstern ballistikk- en vitenskap som studerer bevegelsen til kropper etter at de forlater enheten som ga dem denne bevegelsen, det vil si for eksempel flukten til et prosjektil etter at det forlater løpet til en artilleripistol. Samtidig flyr prosjektilet i svært høy hastighet, inkludert supersonisk.

Det er ganske naturlig at N.V.Maievsky i sin forskning og utvikling (avansert for sin tid og senere blitt grunnleggende) opererte med et konsept som ligner på Mach tall, og 15 år tidligere enn sin tyske motpart.

Og det viktigste (for den offisielle ideologien :-)) var at den russiske vitenskapsmannen ikke var en filosof 🙂 og hadde ingen synspunkter som motsier den marxistisk-leninistiske vitenskapen 🙂 ...

Uansett hvordan det måtte være, i dag er kanskje den viktigste definisjonen for supersonisk navnet (nærmere bestemt etternavnet :-)) til tyskeren Ernst Mach. Og i seg selv har dette ordet lenge sluttet å være bare et etternavn. Mach, han er en mach 🙂 . Bare fart, bare flytur 🙂 ...

La oss imidlertid komme tilbake til detaljene. Hva er dette mest M-nummer, og hvorfor er det generelt nødvendig i luftfart? Tross alt pleide folk å fly til seg selv i subsoniske hastigheter uten noen Mach-tall, og selv nå er de aller fleste fly på jorden subsoniske. Imidlertid er ikke alt så enkelt som det ser ut :-).

I enhver flytur av et apparat som er tyngre enn luft, er en av dets viktigste parametere. I dag, generelt, er det mange måter å måle hastighet på :-). For eksempel kan parametrene for flybevegelse i forhold til luften måles på følgende måter: ultralyd, termodynamisk, termisk, turbin, måler.

A (det vil si hastigheten i forhold til jorden) kan måles ved hjelp av Doppler, korrelasjon, strålingsmetoder, samt metoden for å observere jordens overflate.

Men den mest, så å si, enkle og logiske, lenge brukte, og derfor, naturlig nok, velutviklet og kjent, men likevel aerometrisk (mer presist, aerodynamisk) metode. Med dens hjelp blir flyhastigheten til flyet målt og Mach tall.

Imidlertid har denne metoden visse ulemper. Selve prinsippet er ganske enkelt, og vi har allerede snakket om det. Luften som løper inn i flyet, som et resultat av bevegelsen, har en viss kinetisk energi eller, ganske enkelt sagt, hastighetstrykk ( ρV²/2).

Når den kommer inn i lufttrykkmottakeren ( , eller ), bremser den ned, og trykket blir til trykk på membranen til pekerinstrumentet. Jo raskere flyet flyr, jo større er hastighetshodet, desto større hastighet er angitt av pilen på enheten. Det vil si at alt ser ut til å være som et urverk.

Men det var ikke der :-). Så lenge flyet ikke flyr veldig fort (opptil ca. 400 km/t) og ikke for høyt (ca. 2, 3 tusen), utfolder alt seg egentlig enkelt og naturlig. Og så begynner lappene å lyve :-) ...

Luften samhandler med de aerodynamiske overflatene til flyet, og bestemmer derved parametrene for flyet. Og disse parametrene avhenger av parametrene til luftens tilstand som en gass, som selvfølgelig avhenger av forholdene der et gitt volum gass er lokalisert.

For eksempel faller de med høyden. Og jo lavere tetthet, desto mindre vil hastighetshodet være som den motgående strømmen presser på membranen til hastighetsindikatoren.

Det vil si at det viser seg at hvis enheten i cockpiten viser samme hastighet i høyder, for eksempel 2000 m og 10000 m (), så betyr dette faktisk at flyet er 10 000 m i forhold til luften (og bakken) , selvfølgelig også:- )) beveger seg mye raskere (). Dette er fordi luften er tynnere i høyden.

I tillegg er det en slik ting, ikke helt, for å si det mildt, en praktisk ting for å fly, som kompressibilitet. Luft er en gass, og som enhver gass kan den komprimeres under visse forhold, og dermed endre parametrene for dens tilstand. Slike forhold oppstår når man flyter rundt aerodynamiske overflater med tilstrekkelig høye flyhastigheter (formelt starter nedtellingen fra 400 km/t).

Luft slutter å være et homogent medium, likt i alle retninger, da det anses (om enn ganske omtrentlig) for lavhastighetsfly. Det skapes forhold for fremveksten av såkalte sjokkbølger, hastigheten på luftstrømmen endres i forskjellige deler av den aerodynamiske overflaten (for eksempel av vingeprofilen), punktet for påføring av aerodynamiske krefter skifter, det vil si selve naturen til flytendringene og, til syvende og sist, kontrollerbarheten til flyet. Det vil si å snakke i "smarte" termer av teorien om supersonisk :-), begynner en bølgekrise.

Vi vil imidlertid snakke om det i fremtiden. I mellomtiden kan du se at alle disse prosessene avhenger av parametrene til luftmiljøet og de tekniske og strukturelle egenskapene til selve flyet.

For å beskrive de aerodynamiske egenskapene til et fly i samspill med omgivelsene, er ikke én bevegelseshastighet nok. Tross alt, dens målte verdi, som kvalitativt avhenger av parametrene til dette mediet, karakteriserer ikke alltid det sanne strømningsmønsteret (som i eksemplet ovenfor).

Her trenger vi et kriterium som vil ta hensyn til parametrene til strømmen "i seg selv", og basert på hvilket det alltid vil være mulig å korrekt karakterisere flyets aerodynamiske egenskaper, uavhengig av flyforholdene.

Når jeg sier dette, er det akkurat det jeg mener M-nummer. Og ordet «kriterium» brukes ikke tilfeldig. Faktum er det Mach tall er, på fysikkspråket, en av de likhetskriterier i gassdynamikk.

Betydningen av dette litt kronglete navnet er faktisk enkel og er at hvis to eller flere fysiske systemer har samme type likhetskriterier, like store, betyr dette at systemene som vurderes er like, det vil si at de er like eller rett og slett (:-)) er like.

I forhold til vår luftfartssak kan det for eksempel se slik ut. Luftstrømmen i to forskjellige høyder (la oss si de samme 2000 og 10000 m), som samhandler med flyene våre - dette er to fysiske systemer.

Men hvis de er like i disse høydene, betyr ikke dette i det hele tatt at den indikerte interaksjonen også vil være den samme, snarere tvert imot. Det vil si at hastighet kan ikke være et likhetskriterium, og disse to systemene i en slik situasjon er slett ikke like.

Men hvis vi sier at et fly i forskjellige høyder (og generelt under forskjellige forhold) flyr med samme Mach-tall, så er det ganske legitimt å påstå at strømningsforholdene og aerodynamiske egenskaper ved disse høydene (under disse forholdene) vil være det samme.

Det er verdt å nevne her at denne uttalelsen, til tross for sin riktighet, er basert på betydelige forenklinger. Det første er det Mach tall, selv om det viktigste likhetskriteriet for oss i gassdynamikk, men ikke det eneste. Den andre kommer fra definisjonen av tall M.

Ernst Mach, som utførte sin forskning, tenkte knapt på å bruke resultatene deres på luftfart :-). Hun eksisterte rett og slett ikke da. Definisjonen var rent vitenskapelig og fysisk nøyaktig. Mach tall er en dimensjonsløs mengde lik forholdet mellom strømningshastigheten ved et gitt punkt av et gassformig medium i bevegelse og lydhastigheten på det punktet.

Det er M = V/a, hvor V er strømningshastigheten i m/s og a er lydhastigheten i m/s. Dermed tar tallet M, som det var, hensyn til bevegelseshastigheten pluss endringen i parametrene til luftmiljøet gjennom lydhastigheten, som avhenger av disse parametrene.

Mach tall mengden er dimensjonsløs. Det er umulig å uttrykke det i hastighetsenheter, og å konvertere det til lineær hastighet er upraktisk på grunn av inkonsistensen i lydhastigheten. Flyhastighet ved hjelp av M-nummer, kan bare uttrykkes kvalitativt, det vil si ved å estimere hvor mange ganger flyhastigheten er større eller mindre enn lydhastigheten.

I dette tilfellet kan formatet for registrering av verdier enten bruke likhetstegnet eller uten. For eksempel kan rekorden M3 (samt M=3) bety at hastigheten til flyet oversteg lydhastigheten tre ganger.

Forenklinger i forhold til luftfart består i at strømningshastigheten erstattes med hastigheten til en fysisk kropp i et gassformig medium, det vil si at det menes bevegelse av et fly. Lydhastigheten antas å være lydens hastighet i flyhøyde. Dette tar imidlertid ikke hensyn til at strømmen nær en kropp med kompleks form, som er et fly :-), kan ha svært forskjellige verdier nær forskjellige deler av overflaten av denne kroppen.

M-nummerindikator på dashbordet til den supersoniske Concorde (nedre høyre hjørne). Over den er en hastighetsindikator.

Til tross for de ganske ukorrekte forenklingene, er konseptet med Mahanashla-nummeret i luftfart veldig mye brukt. Og ikke bare på supersoniske fly, for hvilke informasjon om nummer M, så å si, er livsviktige :-), men også på mange subsoniske moderne fly.

Tross alt er hastighetene deres, selv om de er subsoniske, ganske høye. I tillegg er de praktiske flyhøydene også ganske store. Siden lydhastigheten avtar betydelig med høyden, blir den hensiktsmessig i store høyder å bruke ved pilotering Mach tall.

Det er minst to grunner til dette. For det første på grunn av den store forskjellen, som jeg nevnte ovenfor (ekstra feil, som også er veldig merkbare, trengs ikke av noen :-)), og for det andre for å kunne vurdere tilnærmingen til en bølgekrise.

Faktum er at for hver type fly skjer dets manifestasjoner ved visse verdier av M-nummeret. I denne forbindelse har nesten alle moderne flyselskaper fly. Mach-tallsgrenser for å sikre bærekraftig forvaltning. Piloten, når han flyr flyet, sørger for at denne grensen ikke overskrides.

IAS- og M-nummerindikator (i midten) på instrumentpanelet til Yak-42-flyet.

Ekte lufthastighetsindikator og M-nummer (i midten) på Boeing-747-dashbordet.

På denne måten M-nummer- Dette er ikke hastighet i sin rene form, men likevel en viktig parameter som gjør at mannskapet kan vurdere flyforholdene korrekt og utøve sikker og nøyaktig kontroll over flyet.

For informasjon om Mach tall nesten alle moderne høyhastighetsfly har en M-tallindikator i cockpiten. I vanlig språkbruk omtales det noen ganger som et machmeter. I de fleste tilfeller er det en peker som en hastighetsindikator. Slike instrumenter kan enten gi bare Mach-tallverdier, eller kan kombineres (kombinert) med en hastighetsindikator, sann eller indikert.

M-nummerpeker.

Hastighetsindikator US-1600.

Peker for sann hastighet og nummer M USIM-I. Denne typen indikator er på MIG-25-flyet.

Ekte hastighetsindikator og M-nummer (øverst til venstre) på dashbordet til en supersonisk MIG-25.

Ofte utføres pekere til tallet M med spesiell signalanordning, som til rett tid advarer mannskapet om å overskride en eventuell terskelverdi for dette tallet.

MS-1. M-tallindikator med elektrisk signalering.

Ved sin design og operasjonsprinsipp er pekeren tall M generelt lik. Men for å ta hensyn til endringer i forhold med høyden, er det lagt til aneroid boks, som reagerer på trykkendringer.

Kinematisk diagram av M-nummerindikatoren.

De aller fleste moderne fly flyr fortsatt på subsonisk. Denne modusen tilsvarer Mach tall mindre enn 0,8. Følgende flymoduser, der M tar verdier fra 0,8 til 1,2, er kombinert under navnet transonic. Og når M-tallet endres fra 1,0 til 5,0, er dette allerede ren supersonisk, sonen for supersonisk flukt til moderne militærfly.

Det er imidlertid tilfeller som ikke er direkte relatert til hæren, dessuten oppnår hastigheter Mach tall overstiger fem enheter. Dette er allerede en hyperlydsone. Imidlertid vil vi snakke om disse semi-eksotiske enhetene og deres flymoduser i de følgende artiklene om det generelle emnet viet til supersonisk.

Ser deg igjen :-).

Bilder er klikkbare.