Regim supersonic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Se spune că o problemă a dinamicii fluidelor sau a aerodinamicii se află într- un regim supersonic dacă vitezele caracteristice ale câmpului de mișcare sunt mai mari decât viteza sunetului din fluidul considerat în raport cu un sistem de referință integral cu corpul. Calculul ascensiunii pe un plan supersonic (de exemplu Concorde ) este un exemplu de problemă într-un regim supersonic.

Descriere

Comportamentul unui flux supersonic este foarte diferit de cel dintr-un regim subsonic. Viteza sunetului este viteza maximă la care o perturbare dinamică a fluidului se poate propaga într-un fluid. De exemplu, un gaz care întâmpină un obstacol într-un flux subsonic este afectat de perturbarea cauzată de acesta din urmă înainte de a o întâlni, deoarece informațiile se deplasează cu o viteză mai mare decât cea a fluidului. Acest lucru nu se poate întâmpla pentru vitezele supersonice ale fluidului; în acest caz, în fluid se formează structuri dinamice fluide numite unde de șoc care permit decelerarea sau devierea fluxului și, prin urmare, pentru a evita obstacolul.

Folosind o terminologie matematică se poate afirma că un flux supersonic reprezintă un paraboloid hiperbolic , în timp ce un flux subsonic este eliptic . Un alt exemplu al diferenței dintre fluxul supersonic și subsonic poate fi văzut în comportamentul de curgere într-o conductă convergentă; în acest caz, în timp ce un flux subsonic accelerează, un flux supersonic decelerează.

Aeronautică

Imaginile istorice ale modelului Bell X-1 pilotat de Yeager în 1947 au depășit viteza sunetului
Imagini ale unui Tomcat F-14 care străpunge bariera sunetului

Multe avioane de luptă sunt supersonice, dar existau și două avioane comerciale capabile să depășească viteza sunetului: Concorde și Tupolev Tu-144 . După retragerea Concorde din serviciu la 26 noiembrie 2003 , în prezent nu există nicio aeronavă de pasageri supersonică în serviciu. Unele bombardiere mari, precum Tupolev Tu-160 și Rockwell B-1 Lancer sunt capabile de viteze supersonice.F-22 , F / A-18 Hornet și Eurofighter Typhoon sunt printre primele avioane de vânătoare capabile să mențină viteze supersonice pentru perioade lungi de timp, fără a fi nevoie de post-arzătoare ( super cruising ).

În ultimii ani ai celui de- al doilea război mondial se vorbea deja pe scară largă despre zborurile supersonice. În mai multe povești autobiografice scrise de piloți de vânătoare, aceștia susțineau că au atins viteza sunetului cu avioane cu elice, în special condițiile de zbor. Mai târziu, însă, aceste afirmații nu au fost niciodată luate în considerare din două motive: în primul rând, detectarea vitezei cu tubul Pitot în acei ani a fost slab fiabilă, în al doilea rând, efectele aerodinamice cauzate de vitezele transonice sau supersonice nu erau încă cunoscute, astfel încât piloții nu ar fi fost capabil să conducă astfel de sisteme critice de aeronave.

În orice caz, se pare că doar germanii din 1944 au atins cu certitudine în zbor orizontal o viteză transonic de 1004 km / h cu un luptător Messerschmitt Me 163 Komet echipat cu un endoreactor . Alte încercări, considerate întotdeauna nesigure, au fost făcute între 1944 și 1946 de către unii piloți britanici cu luptători Spitfire, convinși cu bună credință că au atins viteze apropiate sau chiar mai mari decât cele ale sunetului, raportând, printre altele, nu câteva accidente . Americanii, de asemenea, în aceeași perioadă, în ciuda utilizării primului avion cu reacție Lockheed P-80 Shooting Star , nu au reușit niciodată să depășească bariera sonoră, atingând doar 1100 km / h, suferind din păcate explozia în zbor a unuia dintre acestea. exemplare. Prin urmare, primatul a fost recunoscut oficial lui Yeager.

Charles "Chuck" Yeager a fost primul om care a călătorit mai mult decât Mach 1 în zbor. Yeager a rupt bariera sonoră pe 14 octombrie 1947 zburând la bordul Bell X-1 la o înălțime de aproximativ 10.500 de metri.

Munițiile moderne pentru arme de foc sunt, de asemenea, supersonice, gloanțele de puști atingând adesea viteze apropiate de Mach 3.

Majoritatea navelor spațiale , inclusiv naveta spațială , călătoresc la viteze supersonice în timpul fazei de reintrare, deși efectele asupra aeronavei sunt reduse de presiunile scăzute găsite la altitudini mari. În timpul călătoriei de ascensiune, sistemele de lansare evită în general să intre viteza supersonică sub 30 km (~ 90.000 ft ) pentru a reduce efectele frânării cu aer.

Trebuie remarcat faptul că viteza sunetului scade odată cu altitudinea, datorită scăderii temperaturii care are loc până la 25 km. La altitudini mai mari, pe măsură ce temperatura începe să crească din nou, viteza sunetului crește în consecință. [1]

Curiozitate

La începutul studiilor privind posibilitatea de a face o aeronavă să călătorească dincolo de viteza sunetului , în anii 40, aceste aeronave au fost definite ca „ultrasonice” în loc de „supersonice”, din moment ce ultimul cuvânt nu există încă în dicționarul italian [ 2] .

Notă

Elemente conexe

Controlul autorității NDL ( EN , JA ) 00573663