เคยเป็นนักบินไหม? รู้ว่าเป้าหมายที่ไม่มีแผนเป็นเพียงความปรารถนา (คำพูดของ Antoine de Saint-Exupery สุดคลาสสิก) เป็นที่น่าสังเกตว่าเขาไม่ใช่แค่นักเขียน แต่ยังเป็นนักบินมืออาชีพด้วย
แน่นอนทุกคนที่เกี่ยวข้องกับท้องฟ้าต้องเรียนหลักสูตรทางอากาศพลศาสตร์ นี่คือศาสตร์แห่งการเคลื่อนที่ของอากาศ (ก๊าซ) ซึ่งศึกษาผลกระทบของสื่อนี้ต่อวัตถุที่มีความคล่องตัว ส่วนหนึ่งของแอโรไดนามิกส์คือคุณลักษณะของการบินบนเครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียง และที่นี่ นักเรียนจะเห็นตัวอักษร M เต็มๆ หมายความว่าอย่างไร
อ้างอิงสั้นมาก
ตัวอักษรละติน M ในหนังสือเรียนเกี่ยวกับแอโรไดนามิกส์นั้นไม่มีอะไรเลยนอกจากเลขมัค มันแสดงถึงอัตราส่วนของความเร็วการไหลรอบวัตถุ (เช่น เครื่องบิน) ต่อความเร็วของเสียงในพื้นที่ เป็นชื่อในผลงานด้านการบินของนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย Ernst Mach ในคำทางวิทยาศาสตร์ ดูเหมือนว่า:
M=v / a
ที่นี่ v คือความเร็วของกระแสที่กำลังมา a คือความเร็วของเสียงในเครื่องเป็นที่น่าสังเกตว่าแหล่งข้อมูลต่างประเทศใช้ความเร็วของวัตถุซึ่งแตกต่างจากวรรณกรรมในประเทศ บุคคลที่ไม่พบกับสิ่งนี้ในกิจกรรมระดับมืออาชีพมักจะมีคำถามสองข้อ ความเร็วของเสียงในท้องถิ่นคืออะไร? ทำไมเราต้องใช้เลขมัค
พร้อมขึ้นเครื่อง
คำว่าเสียงแปลว่าอะไร? ประการแรกมันเป็นคลื่น ท้ายที่สุดแล้ว แหล่งกำเนิดเสียงจะสร้างสิ่งรบกวนในสิ่งแวดล้อม ซึ่งส่งผ่านไปยังโมเลกุลของอากาศ และอื่นๆ ในสายโซ่ ดังนั้น ด้วยระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น ซึ่งบรรยากาศหายากมากขึ้น คลื่นเสียงจะแพร่กระจายด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า ดังนั้นจึงเป็นความเร็วท้องถิ่นของเสียงที่มีอยู่ในสูตรเลขมัค ค่าทั้งหมดสำหรับความสูงเฉพาะได้รับการคำนวณแล้ว (ตารางพิเศษ) - คุณเพียงแค่ต้องแทนที่ ความเร็วการไหลที่กำลังจะมาถึงวัดโดยใช้ตัวรับแรงดันอากาศ (APS) ซึ่งติดตั้งอยู่บนเครื่องบินทุกลำ ตอนนี้เรามีข้อมูลทั้งหมดแล้ว ซึ่งหมายความว่าเราสามารถคำนวณเลข Mach ได้อย่างง่ายดาย คำถามที่ยุติธรรมเกิดขึ้น: "ทำไมไม่ลองใช้ความเร็วในการบินล่ะ" อย่าลืมว่าคุณบินสูงหมายเลข M
สาม สอง หนึ่ง - ไปกันเถอะ
เลขจักรในการบิน (และไม่เพียงเท่านั้น) มีบทบาทอย่างมาก นักบินพลเรือน ทหาร และกระสวยอวกาศเกือบทั้งหมดทำไม่ได้หากไม่มีนักบิน พารามิเตอร์นี้สำคัญมาก!
เมื่อเครื่องบินเคลื่อนตัวในอวกาศ โมเลกุลของอากาศรอบๆ จะเริ่ม "รบกวน" หากความเร็วของเครื่องบินต่ำ (M<1, ~ 400 กม./ชม., เครื่องบินแบบเปรี้ยงปร้าง) แสดงว่าความหนาแน่นโดยรอบสภาพแวดล้อมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แต่เมื่อพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น ส่วนหนึ่งของมันถูกใช้ไปเพื่อบีบอัดน่านฟ้ารอบเครื่องบิน เอฟเฟกต์การบีบอัดนี้ขึ้นอยู่กับแรงที่เครื่องบินกระทำต่อโมเลกุลของอากาศ ยิ่งความเร็วของเครื่องบินสูงเท่าไร อากาศก็ยิ่งบีบอัดมากเท่านั้น
ที่ความเร็วทรานโซนิกส์ (~1190 กม./ชม.) การรบกวนเล็กน้อยจะถูกส่งไปยังโมเลกุลอื่น ๆ รอบเครื่องบิน (พิจารณาพื้นผิวปีกได้ง่ายขึ้น) และในช่วงเวลาที่ดี เมื่อถึงจุดหนึ่งความเร็วของเครื่องบินที่จะมาถึง เทียบกระแสเสียงความเร็วท้องถิ่น (M=1 คือกระแส เครื่องบินสามารถบินด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า) คลื่นกระแทกเกิดขึ้น ดังนั้น ความแตกต่างในการออกแบบเครื่องบินรบจึงชัดเจนมาก: ปีก หางและลำตัวเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องบินแบบเปรี้ยงปร้าง
บนเครื่องบินที่บินด้วย M<1 แต่ด้วยความเร็วสูง (สายการบินสำหรับผู้โดยสารสมัยใหม่) สถานการณ์นี้อาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน เฉพาะการเปลี่ยนไปใช้ความเร็วทรานโซนิกเท่านั้นที่จะนำไปสู่คลื่นกระแทกที่แรงขึ้น การลากเพิ่มขึ้นอย่างมาก ลดลงใน ยก สูญเสียการควบคุมและล้มต่อไป
สำหรับเครื่องบินดังกล่าว เอกสารการดำเนินการเที่ยวบิน (AFM สำหรับภายในประเทศ FCOM สำหรับต่างประเทศ) ระบุหมายเลข Mach ที่สำคัญ นี่คือค่าต่ำสุดของ M ซึ่งกระแสน้ำที่กำลังจะมาถึงในส่วนใดส่วนหนึ่งของเครื่องบินจะไปถึงความเร็วของเสียง (Mcr) นั่นคือความลับทั้งหมด!
อนึ่ง ผู้โดยสารที่บินได้สำเร็จที่สุดของสหภาพโซเวียตเดินทางเร็วขึ้นทันสมัย. ไม่เชื่อหรอ
ใหม่เก่าลืมไปนาน
แก่เร็วกว่าหนุ่ม! และไม่ใช่เรื่องตลก เครื่องบินเก่าลำหนึ่งที่ทุกคนลืมไปครั้งหนึ่งเคยเป็นเรือธงของการบินของสหภาพโซเวียต เขาชื่อ TU-144 (และยังคงเป็น) เครื่องบินโดยสารพาณิชย์แบบเหนือเสียงเครื่องแรกของโลก ด้วยความเร็วสูงสุดถึง 2,500 กม./ชม. แม้ว่าอาชีพการบินของ Tu-144 จะสั้น แต่ชะตากรรมของมันเชื่อมโยงกับหมายเลข M อย่างแยกไม่ออก
เครื่องบินลำที่สองที่คล้ายกันคือคองคอร์ดอังกฤษ-ฝรั่งเศส เป็นที่น่าสังเกตว่าพวกเขาทำการบินครั้งแรกด้วยความแตกต่างเพียงสองเดือน ความรู้ที่ดีเกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์จะช่วยให้ผู้โดยสารเชิงพาณิชย์ลืมเที่ยวบินยาวข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกได้ และเที่ยวบินของเครื่องบินและยานอวกาศจะยังคงเป็นแรงบันดาลใจให้มนุษย์ค้นพบสิ่งใหม่ๆ