Сверхзвуковая скорость

Полет F-18 в трансзвуковом режиме.

Сверхзвукова́я ско́рость в скорость частиц вещества выше скорости звука для данного вещества или скорость тела, движущегося в веществе с более высокой скоростью, чем скорость звука для данной среды.

[править] Теория

В аэродинамике часто скорость характеризуют числом Маха, которое определяется следующим образом: $M=\frac{u}{c_s}$ , где u в скорость движения потока или тела, $c_s$ в скорость звука в среде. Звуковая скорость определяется как $c_s=\sqrt{\gamma \frac{p}{\rho}}$ , где $\gamma$ в показатель адиабаты среды (для идеального n-атомного газа, молекула которого обладает $i$ степенями свободы он равен $\frac{i+2}{i}$ ). Здесь $i = n_p + n_r + 2n_c$ полное число степеней свободы молекулы. При этом, количество поступательных степеней свободы $n_p = 3$ . Для линейной молекулы количество вращательных степеней свободы $n_r = 2$ , количество колебательных степеней свободы (если есть) $n_c = 3n - 5$ . Для всех других молекул $n_r = 3$ , $n_c = 3n - 6$ .

При движении в среде со сверхзвуковой скоростью тело обязательно создаёт за собой звуковую волну. При равномерном прямолинейном движении фронт звуковой волны имеет конусообразную форму, с вершиной в движущемся теле. Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии движущимся телом (помимо потери энергии вследствие трения и прочих сил).

Аналогичные эффекты испускания волн движущимися телами характерны для всех физических явлений волновой природы, например: черенковское излучение, волна, создаваемая судами на поверхности воды.

[править] Классификация скоростей в атмосфере

При обычных условиях в атмосфере скорость звука составляет примерно 331 м/сек. Более высокие скорости иногда выражаются в числах Маха и соответствуют сверхзвуковым скоростям, при этом гиперзвуковая скорость является частью этого диапазона. НАСА определяет "быстрый" гиперзвук в диапазоне скоростей 10-25 М, где верхний предел соответствует первой космической скорости. Скорости выше считаются не гиперзвуковой скоростью, а «скоростью возврата» космических аппаратов на Землю.

Сравнение режимов:
Режим	Числа Маха	км/ч	м/сек	Общие характеристики аппарата
Дозвук	<1.0	<1230	<340	Наиболее часто самолет с пропеллером или с ТВД, прямые или скошенные крылья.
Трансзвук (англ.)русск.	0.8в1.2	980в1470	270в400	Воздухозаборники и слегка стреловидные крылья, сжимаемость воздуха становится заметной.
Сверхзвук	1.0в5.0	1230в6150	340в1710	Более острые края плоскостей, хвостовое оперение цельноповоротное.
Гиперзвук	5.0в10.0	6150в12300	1710в3415	Охлаждаемый никелево-титановый корпус, небольшие крылья. (X-43)
Быстрый гиперзвук	10.0в25.0	12300в30740	3415в8465	Кремниевые плитки для теплозащиты, несущее тело аппарата вместо крыльев.
"Скорость возврата"	>25.0	>30740	>8465	Аблятивный тепловой экран, нет крыльев, форма капсулы.

[править] См. также

Сверхзвуковая скорость

[править] Теория

[править] Классификация скоростей в атмосфере

[править] См. также

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках