Chceli ste byť niekedy pilotom? Vedzte, že cieľ bez plánu je len túžba (slová veľkého klasika Antoina de Saint-Exuperyho). Stojí za zmienku, že nebol len spisovateľom, ale aj profesionálnym pilotom.
Absolútne všetci ľudia spojení s oblohou absolvujú kurzy aerodynamiky. Ide o vedu o pohybe vzduchu (plynu), ktorá študuje aj vplyv tohto média na prúdnicové objekty. Jednou zo sekcií aerodynamiky sú vlastnosti letu na nadzvukových lietadlách. A tu študent uvidí v celej svojej kráse písmeno M. Čo to znamená?
Veľmi stručný odkaz
Latinské písmeno M v učebniciach aerodynamiky nie je nič iné ako Machovo číslo. Označuje pomer rýchlosti prúdenia okolo objektu (napríklad lietadla) k miestnej rýchlosti zvuku. Za svoje meno v leteckých dielach vďačí rakúskemu vedcovi Ernstovi Machovi. Vedeckými slovami to vyzerá takto:
M=v / a
Tu, v je rýchlosť prichádzajúceho prúdu, a je miestna rýchlosť zvuku. Za zmienku stojí, že zahraničné zdroje využívajú rýchlosť objektu na rozdiel od domácej literatúry. Osoba, ktorá sa s tým nestretne v profesionálnej činnosti, bude mať s najväčšou pravdepodobnosťou dve otázky. Aká je miestna rýchlosť zvuku? Prečo potrebujeme Machovo číslo?
Pripravený na vzlet
Čo znamená slovo zvuk? V prvom rade je to vlna. Zdroj zvuku totiž vytvára v prostredí poruchy, ktoré sa reťazovo prenášajú na molekuly vzduchu a tak ďalej. Preto s rastúcou výškou, kde je atmosféra redšia, sa zvuková vlna bude šíriť nižšou rýchlosťou. V súlade s tým je to miestna rýchlosť zvuku, ktorá je prítomná vo vzorci Machovho čísla. Všetky hodnoty pre konkrétne výšky už boli vypočítané (špeciálne tabuľky) - stačí ich nahradiť. Rýchlosť prúdenia sa meria pomocou prijímačov tlaku vzduchu (APS), ktoré sú inštalované na všetkých lietadlách. Teraz máme všetky údaje, čo znamená, že môžeme ľahko vypočítať Machovo číslo. Vzniká spravodlivá otázka: "Prečo nevyužiť rýchlosť letu?". Nezabudnite, lietate s vysokými číslami M.
Tri, dva, jedna – poďme na to
Machove číslo v letectve (nielen) hrá obrovskú úlohu. Takmer všetci civilní, vojenskí a piloti raketoplánov sa bez neho nezaobídu. Tento parameter je taký dôležitý!
Keď sa lietadlo pohybuje vo vesmíre, molekuly vzduchu okolo neho začnú „rušiť“. Ak je rýchlosť lietadla nízka (M<1, ~ 400 km/h, podzvukové lietadlo), potom hustota okoliaprostredie zostáva konštantné. Ale ako sa kinetická energia zvyšuje, časť z nej sa minie na stlačenie vzdušného priestoru okolo lietadla. Tento kompresný efekt závisí od sily, ktorou lietadlo pôsobí na molekuly vzduchu. Čím vyššia je rýchlosť vzduchu, tým viac je vzduch stlačený.
Pri transsonickej rýchlosti (~1190 km/h) sa malé poruchy prenášajú do iných molekúl v okolí lietadla (ľahšie sa berie do úvahy povrch krídla) a v jednom krásnom momente, keď sa v určitom bode rýchlosť približujúceho lietadla prúdenie sa porovnáva s miestnou rýchlosťou zvuku (M=1, teda prúdenie, lietadlo môže letieť nižšou rýchlosťou), vzniká rázová vlna. Preto je rozdiel v konštrukcii stíhačiek taký zrejmý: ich krídla, chvost a trup v porovnaní s podzvukovými lietadlami.
Na lietadlách letiacich s M<1, ale pri vysokých rýchlostiach (moderné osobné parníky) môže nastať aj táto situácia, len prechod na transsonickú rýchlosť povedie k silnejšej rázovej vlne, výraznému zvýšeniu odporu, zníženiu zdvihnutie, strata kontroly a ďalší pád.
Pre takéto lietadlá dokumenty o letovej prevádzke (AFM pre domáce, FCOM pre zahraničné) uvádzajú kritické Machovo číslo. Toto je najnižšia hodnota M, pri ktorej protilietadlový prúd v ktorejkoľvek časti lietadla dosiahne rýchlosť zvuku (Mcr). To je celé tajomstvo!
Mimochodom, najúspešnejší lietajúci pasažieri Sovietskeho zväzu cestovali rýchlejšiemoderné. Neveríš mi?
Nové je dávno zabudnuté staré
Starí ľudia sú rýchlejší ako mladí! A nie je to vtip. Jedno staré, všetkými zabudnuté lietadlo bolo kedysi vlajkovou loďou letectva ZSSR. Volal sa TU-144. Bolo to (a stále je) prvé komerčné nadzvukové osobné dopravné lietadlo na svete s maximálnou rýchlosťou až 2 500 km/h. Hoci letová kariéra Tu-144 bola krátka, jeho osud bol nerozlučne spojený s číslom M.
Druhým podobným lietadlom bol britsko-francúzsky Concorde. Je pozoruhodné, že prvý let uskutočnili s rozdielom iba dvoch mesiacov. Dobrá znalosť aerodynamiky pomôže komerčným cestujúcim zabudnúť na dlhé lety cez Atlantik. A lety lietadiel a kozmických lodí budú aj naďalej inšpirovať ľudstvo k novým objavom.
