Эти два понятия довольно тесно связаны и в наше время. Нет, наверное, ни одного человека, который бы так или иначе не слышал о числе М. Обычно этот термин сопровождает характеристики любого сверхзвукового и даже просто скоростного самолета.
Легендарный сверхзвуковой Конкорд.
140 лет назад немецкий ученый Эрнст Мах занялся исследованиями аэродинамических процессов при сверхзвуковом движении тел. В тот период он открыл и исследовал некоторые явления аэродинамики сверхзвука, получившие впоследствии свое название в его честь.
Эрнст Мах. Идеалист с математическими наклонностями.
Что же такое это самое число М и зачем оно вообще нужно в авиации? Ведь летали же себе люди раньше на дозвуковых скоростях безо всяких чисел Маха, да и сейчас подавляющее большинство летательных аппаратов - дозвуковые. Но, не все так просто, как выглядит.
Воздух, набегая на летательный аппарат, обладает некоторой кинетической энергией или - скоростным напором.
Попадая в приемник воздушного давления (ПВД или Трубку Пито) он тормозится, и его напор превращается в давление на мембрану стрелочного прибора-указателя. Чем быстрее летит самолет, тем больше скоростной напор, тем большую скорость показывает стрелка прибора. То есть, вроде бы, все как по нотам.
Приемник воздушного давления на самолетах малой авиации
Но, не тут-то было! Пока летательный аппарат летит не очень быстро, примерно до 400 км/ч и не слишком высоко, тысяч где-то до 2-х, 3-х, все действительно разворачивается просто и закономерно. А дальше ноты начинают врать!
С увеличением высоты, падают плотность и температура воздуха. А чем плотность ниже, тем меньше будет скоростной напор, с которым набегающий поток давит на мембрану указателя скорости.
То есть получается, что если прибор в кабине пилота показывает одинаковую скорость на высотах 2000 м и 10000 м ( приборная скорость), то на самом деле это означает, что самолет на 10000 м относительно воздуха и земли движется значительно быстрее (истинная скорость). Все из-за того, что воздух на высоте разрежен.
Эрнст Мах, проводя свои исследования, вряд ли задумывался о применении их результатов в авиации. Ее тогда попросту не было. Определение было чисто научным и физически точным.
Число Маха – это безразмерная величина, равная отношению скорости потока в данной точке движущейся газовой среды к скорости звука в этой точке.
В единицах скорости выразить его невозможно, и перевод его в линейную скорость нецелесообразен из-за непостоянства скорости звука.
Скорость летательного аппарата, используя число М, можно выразить только качественно, то есть - оценивая, во сколько раз скорость самолета больше, либо меньше скорости звука.
Концепция числа Маха нашла в авиации очень широкое применение. Причем не только на сверхзвуковых самолетах, для которых сведения о числе М, так сказать, жизненно необходимы, но и на многих дозвуковых современных самолетах.
Ведь скорости их, хоть и дозвуковые, но достаточно велики. К тому же, практические высоты полетов тоже немаленькие. Поскольку скорость звука с высотой ощутимо падает, то возникает целесообразность на больших высотах использовать при пилотировании число Маха.
Указатель скорости и числа М на Boeing 737 (по центру)
Для этого есть две причины. Во-первых, из-за большой разницы приборной и истинной скоростей, а, во-вторых, для возможности оценки приближения волнового кризиса, срыва.
Дело в том, что для каждого конкретного самолета, проявления волнового срыва имеют место при определенных значениях числа М. В связи с этим, практически все современные лайнеры имеют полетные ограничения по числу Маха для обеспечения устойчивого управления.
Пилот, управляя самолетом следит, за тем, чтобы это ограничение не было превышено.
Таким образом число М — это не скорость в чистом виде, но, тем не менее, важный параметр, позволяющий экипажу правильно оценивать условия полета и осуществлять безопасное и точное управление летательным аппаратом.
Для получения информации о числе Маха, практически все современные самолеты имеют в кабине указатель числа М. В просторечии его иногда именуют махметром.))
Большинство современных самолетов летает все-таки на дозвуке. Этому режиму соответствует число Маха менее 0,8. Следующие режимы полета, на которых М принимает значения от 0,8 до 1,2 объединены под названием трансзвук. А когда число М меняется от 1,0 до 5,0, то это уже чистый сверхзвук, зона сверхзвукового полета современных военных самолетов.
Указатель числа М на Конкорде (справа внизу)
Приятных полетов! Летаем безопасно!
По материалам из сети интернет.
Комментариев нет:
Отправить комментарий