Что чувствует летчик преодолевая скорость звука

Авиация: прыжок через барьер

С чем сталкиваются пилоты, превышающие скорость звука

14 октября 1947 года впервые была достигнута сверхзвуковая скорость в управляемом полёте на экспериментальном самолёте Bell X-1. За штурвал самолета в тот день сел отважный пилот Чак Йегер, имевший смутное представление о том, с чем он может столкнуться во время прыжка через звуковой барьер.

На подступах к рекорду

Попытки превзойти скорость звука предпринимались и до американцев. В 1941 году совершил первый полет немецкий истребитель-перехватчик Messerschmitt Me.163 Komet, на который был установлен жидкостный реактивный двигатель. Его удалось разогнать лишь до 960 км/ч (0,83М). В бою он тоже не блистал. Всего в Люфтваффе к 1944 году было передано 470 машин. Но лишь немногие из них совершили несколько вылетов. В результате этих полетов было потеряно 11 машин и сбито 6 самолетов антигитлеровской коалиции.

В 1942 году начались летные испытания советского экспериментального самолета БИ-1 с ЖРД. В марте 1943 года самолет, который пилотировал летчик-испытатель Г. Я.Бахчиванжи, разбился во время набора скорости при пикировании. Из-за отказа приборов достигнутую скорость точно зафиксировать не удалось. По различным оценкам, она находилась в пределах от 800 до 1000 км/ч.

Если бы до трагического полета Бахчиванджи ученые-аэродинамики более досконально изучили эффекты, с которыми сталкивается самолет, преодолевая звуковой барьер, у него были бы реальные шансы и самому выжить, и сохранить машину.

Чак Йегер также был смутно знаком с особенностями полета на сверхзвуковых скоростях. Однако проведенные в послевоенные годы исследования в этой области аэродинамики позволили конструкторам действовать не вслепую, а сделать для Йегера машину, в которой по самым пессимистическим оценкам у него было не менее 80% шансов уцелеть.

Советское авиаконструирование тоже занималось исследованиями в этой области. И 26 декабря 1948 года пилот Соколовский на экспериментальном истребителе Ла-176 также превысил скорость звука. Это также пионерный рекорд, поскольку на Ла-176 был установлен турбореактивный двигатель РД-12 с тягой в 3000 килограммов силы, в то время как Йегер летал с ракетным двигателем, имевшим в 9 раз большую тягу — 26000 кгс.

Немного необременительной теории

Скорость звука при нормальных атмосферных условиях равна 331 м/с, что равно 1200 км/ч. Данная скорость называется скоростью Маха и обозначается буквой «М».

Проблемы преодоления звукового барьера начинаются не точно на отметке М, а раньше. В зависимости от геометрии планера так называемый «волновой кризис» может наступать и при 900 км/ч, а то и раньше.

Самолет (точнее его двигатели) распространяет во всех направлении звуковую волну. При низких скоростях она благополучно рассеивается в пространстве. Когда же самолет начинает догонять свою волну, то он догоняет и сгущение воздуха. Поскольку волна в атмосфере распространяется в виде сгущений и разряжений. Условно говоря, на пути собирающегося превысить скорость звука летательного аппарата встает барьер в виде уплотнения воздуха.

Если же взглянуть на этот процесс более детально, то обнаруживается множество нюансов. Например, усиливается турбулентность. Но не равномерно. Различные части самолета в зависимости от их геометрии «натыкаются» на барьер в различные моменты подхода к скорости звука. Происходят скачки уплотнения. Как следствие этого — возникает вибрация.

При преодолении барьера, то есть уплотненного ревом собственных двигателей слоя воздуха, необходимо потратить дополнительную энергию, причем значительную. Обороты двигателя необходимо увеличить, для чего он должен обладать повышенным ресурсом мощности.

Существуют различные конструкторские принципы снижения негативных процессов в сверхзвуковых машинах. Главный из них — замена прямых крыльев на стреловидные. Также необходимо уменьшать толщину крыльев и хвостового оперения.

Одним из грозных для пилотов эффектов является затягивание самолета при достижении звуковой скорости в пикирование. Именно поэтому в 1943 году на БИ-1 погиб Бахчиванджи.

И, наконец, необходимо разоблачить распространенное заблуждение относительно того, что при преодолении звукового барьера раздается мощный хлопок, похожий на взрыв. Пилот в этот момент абсолютно ничего не слышит и не ощущает. Разве что в кабине чуть приглушается звук двигателей. А то, что мы считаем «взрывом воздуха при преодолении числа Маха», таковым не является. Это ударная волна от, условно говоря, сгущения воздуха, которая несется позади самолета все время, когда он летит со сверхзвуковой скоростью. И если самолет, сделав круг, опять пролетит над той же точкой земли, то опять прозвучит «взрыв». Если полет проходит на большой высоте этот эффект не наблюдается.

Бравый капитан со сломанными ребрами

История с преодолением звукового барьера чем-то напоминает полет Юрия Гагарина, у которого также была не вполне понятная перспектива относительно сохранения жизни. Когда компания Bell, создавшая экспериментальный ракетоплан Х-1, предложила своему штатному испытателю преодолеть звуковой барьер, тот потребовал за реальный риск заплатить ему 150 тыс. долларов. После войны это были очень большие деньги.

И тогда на базе Эдвардс, где разместили ракетоплан, отыскали смельчака — 24-летнего капитана ВВС Чака Йегера. Он получал 300 долларов в месяц, ни в чем не нуждался и был искателем острых впечатлений. Как в воздухе, так и на земле.

Одно из таких приключений он нашел за два дня до исторического полета, когда во время ночных автогонок сломал себе два ребра. Но диагноз поставил ему гражданский доктор, а не военный, к которому Йегер не рискнул обратиться, поскольку тот мог отстранить от вожделенного полета.

В запланированное время Йегер сел в ракетоплан, надел гермошлем, и вместе с ракетопланом его поднял в воздух бомбардировщик В-29. На высоте 15 тыс. метров произошла расстыковка, и Йегер включил ракетный двигатель. На пологом снижении он первым в мире покорил звуковой барьер. А 6 лет спустя на модернизированном ракетоплане Х-1А бравый 30-летний Йегер, уже майор, достиг скорости в 2,5 М.

Чак Йегер, которому идет 92-год, снялся в фильме про пилотов, испытал множество самолетов, прослужил в ВВС 34 года, участвовал во Второй мировой и Вьетнамской войнах и вышел в отставку в звании бригадного генерала, удостоенный множеством государственных наград.

Источник

Что чувствует летчик преодолевая скорость звука

Такемусу Айкидо России запись закреплена

Пилоты испытатели сверхзвуковых самолётов рассказывали о том,
что прежде чем перейти в сверхзвуковой режим, самолёт
испытывает реальную «болтанку», которая сопряжена с огромными
перегрузками и раньше, до преодоления сверхзвукового барьера,
пилоты реально боялись этой трясучки (тем более что и самолёты
похуже были) и сбрасывали скорость в этот момент перегрузки.
Это состояние перегрузки и болтанки на их сленге называется
флаттер.

И вот однажды один лётчик испытатель в момент флаттера, вместо
того, чтобы сбросить педаль газа, наоборот утопил её до конца.
Самолёт прошёл через безумную перегрузку. но в
какой-то момент сверхзвуковой барьер был преодолён. Черта
страха и напряжения была преодолена и пошла сверхзвуковая
скорость, самолет вышел на показатели, для которых он и создан.
Скорость при которой ты НАД обстоятельствами. ) ты спокоен и
уверен. ты реально летишь к цели!

Как вы поняли, это метафора из реальной жизни. У каждого из нас
есть свой барьер флаттера, когда нас трясёт и мы испытываем
перегрузки. И каждый из нас в такие моменты стоит перед выбором
— сбросить газ или утопить педаль до конца. Разум и прошлый
опыт часто говорит нам — сбрось газ. ты надорвёшься! Сбрось
скорость, это никому не нужно. сбрось газ, другие же живут проще и
спокойней.

Говорят, что после того, как кто-то переживёт полёт на
сверхзвуковой скорости, он уже никогда не будет довольствоваться
спокойным полётом.

Источник

Почему при преодолении звукового барьера слышится хлопок?

Наверняка многим приходилось слышать о таинственном звуковом барьере, который преодолевают истребители и бомбардировщики, а также сверхзвуковые ракеты. Что это за барьер, можно ли его увидеть визуально и что является причиной громкого взрывоподобного звука?

Что такое звуковой барьер?

Звуковой барьер в области аэродинамики – это технические трудности, которые возникают в результате явлений, связанных с передвижением летательного аппарата на скорости равной либо превышающей скорость звука.

Нужно понимать, что это не реальное препятствие, которое должен преодолеть самолет, будто какую-то невидимую стену, а больше абстрактное понятие. Оно возникло в то время, когда в авиации лишь задумывались о летательных аппаратах, которые могут перемещаться на высокой скорости – сверхзвуковой. Многие даже настаивали на недостижимости подобных результатов.

Что такое скорость звука?

Скорость звука – это скорость, с которой распространяются упругие волны в определенной среде. Данный показатель меняется в зависимости от среды. Например, скорость звука в воздухе – 331 м/с или 1191,6 км/ч.

Преодоление скорости звука

Как же происходит преодоление звукового барьера? Самолет взлетает и постепенно разгоняется все сильнее. Его обтекает сверхзвуковой воздушный поток, в результате чего в носовой части образуется ударная волна. Их может быть и несколько – в зависимости от формы летательного аппарата.

Схема образования ударной волны

В данной области давление и плотность воздушной среды резко повышается. В момент, когда самолет превышает скорость звука, он проходит через эту область и возникает звук громкого хлопка, который похож на выстрел. Пилот в кабине никаких звуков не слышит – о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. Также ощутимы изменения в плане управления самолетом.

Громкий взрывоподобный хлопок – это звуковой удар. Его можно услышать, стоя на поверхности земли, когда самолет летит на сверхзвуковой скорости неподалеку. Ударные волны, которые он образует, визуально можно представить в виде конуса, сопровождающего летательный аппарат. Вершина конуса располагается в носовой части. Волны распространяются от нее на большие расстояния.

Слух человека, стоящего на земле, улавливает границы данного воображаемого конуса. Резкий скачок давления воспринимается как взрывообразный хлопок. С момента преодоления барьера звуковой удар постоянно сопровождает самолет. Однако хлопок будет слышно каждый раз, когда он пролетает над фиксированной точкой поверхности.

Так как самолет движется быстрее звука, сперва наблюдатель услышит хлопок и только после этого шум двигателя.

Проблемы сверхзвукового полета

Как бы ни разгонялся обычный самолет, он не сможет длительное время лететь на сверхзвуковой скорости. Дозвуковые самолеты отличаются более плавными и округленными формами. А при полете на сверхзвуковой скорости возникают иные аэродинамические условия.

Резко увеличивается сопротивление воздуха, корпус самолета нагревается из-за трения. В результате обычный самолет потеряет стабильное управление и может начать разрушаться прямо в воздухе.

Активно развиваться сверхзвуковая авиация начала в 50-60-х годах. Первым сверхзвуковым самолетом, который выпускался серийно, стал истребитель North American F-100 Super Sabre. Данная модель впервые совершила полет в 1953 году.

Создавались и пассажирские сверхзвуковые самолеты, которые выполняли регулярные рейсы. Но их было всего 2: советский Ту-144 и англо-французский Concorde.

Преимущество таких самолетов – это преодоление больших расстояний за короткий промежуток времени. Также сверхзвуковой самолет перемещается на большей высоте по сравнению с обычными. Соответственно, воздушное пространство не загружено. Но от их использования вскоре отказались из-за нескольких недостатков:

• ударная волна;
• большой расход топлива;
• сложность эксплуатации;
• шум над аэродромом.

Громкий хлопок – это резкий скачок давления перед самолетом, образующийся в момент, когда самолет начинает двигаться со сверхзвуковой скоростью (преодолевает звуковой барьер). Ударная волна, возникающая перед самолетом, распространяется конусообразно. Человек, наблюдающий за полетом самолета, слышит хлопок, когда эта волна достигает его, и только после этого можно услышать работу двигателя. Ударная волна постоянно сопровождает самолет на сверхзвуковой скорости. Однако хлопки будет слышно лишь во время прохождения самолета в определенной точке – поблизости с наблюдателем.

Интересное видео о преодолении звукового барьера

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Что это, преодоление звукового барьера? Ответ неверный

О впечатляющих фотографиях реактивных истребителей в плотном конусе водяного пара часто говорят, что это, мол, самолет преодолевает звуковой барьер. Но это ошибка. Обозреватель BBC Future рассказывает об истинной причине феномена.

Это эффектное явление неоднократно запечатлевали фотографы и видеооператоры. Военный реактивный самолет проходит над землей на большой скорости, несколько сотен километров в час.

По мере того как истребитель ускоряется, вокруг него начинает формироваться плотный конус конденсата; создается впечатление, что самолет — внутри компактного облака.

Будоражащие фантазию подписи под такими фотографиями зачастую утверждают, что перед нами — визуальное свидетельство звукового удара при выходе самолета на сверхзвуковую скорость.

На самом деле, это не совсем так. Мы наблюдаем так называемый эффект Прандтля-Глоерта — физическое явление, возникающее при приближении самолета к скорости звука. С преодолением звукового барьера оно не связано.

По мере развития авиастроения аэродинамические формы становились все более обтекаемыми, а скорость летательных аппаратов неуклонно росла – самолеты начали делать с окружающим их воздухом такие вещи, на которые не были способны их более тихоходные и громоздкие предшественники.

Загадочные ударные волны, формирующиеся вокруг низколетящих самолетов по мере приближения к скорости звука, а затем и преодоления звукового барьера, свидетельствуют о том, что воздух на таких скоростях ведет себя весьма странным образом.

Так что же это за таинственные облака конденсата?

Автор фото, Getty

Эффект Прандтля-Глоерта наиболее ярко выражен при полетах в теплой, влажной атмосфере

По словам Рода Ирвина, председателя аэродинамической группы Королевского общества воздухоплавания, условия, при которых возникает конус пара, непосредственно предшествуют преодолению самолетом звукового барьера. Однако фотографируют это явление обычно на скоростях чуть меньше скорости звука.

Приземные слои воздуха плотнее, чем атмосфера на больших высотах. При полетах на малых высотах возникает повышенные трение и лобовое сопротивление.

Кстати, летчикам запрещено преодолевать звуковой барьер над сушей. «Выходить на сверхзвук можно над океаном, но не над твердой поверхностью, — объясняет Ирвин. — Между прочим, это обстоятельство было проблемой для сверхзвукового пассажирского лайнера Concorde — запрет ввели уже после ввода его в эксплуатацию, и экипажу разрешалось развивать сверхзвуковую скорость только над водной поверхностью».

Более того, визуально зарегистрировать звуковой удар при выходе самолета на сверхзвук чрезвычайно трудно. Невооруженным глазом его не увидеть — только при помощи специального оборудования.

Для фотографирования моделей, продуваемых на сверхзвуковых скоростях в аэродинамических трубах, обычно используют специальные зеркала, чтобы засечь разницу в отражении света, вызванную формированием ударной волны.

Источник