ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности сверхзвукового обтекания из "Основы техники ракетного полета " Вернемся к преобразованиям, которые были проведены в гл. IV (4.8) для определения скорости звука. [c.263] Из сопоставления выражений для скорости 7уд распростра-иоиия ударной волны и скорости звука следует, что сильные возмущения всегда распространяются быстрее скорости звука. [c.263] Распространение слабых волн в дозвуковом потоке. [c.264] Представим теперь, что источник возмущений неподвижен, а среда движется относительно него со скоростью V, причем I С а. За время I между двумя сигналами первая волна будет снесена по потоку, и центры сферических волн окажутся смещенными друг относительно друга на величину у/. Вместе с тем, посколь ку V а а, волны между собой пересекаться не будут (рис. 6.23). [c.264] Иначе обстоит дело при и а, т. е. в случае сверхзвукового потока. Здесь семейство сферических волн приобретает огибающую в виде конуса (рис. 6.24). [c.264] При уменьшении скорости потока угол х увеличивается и при М = 1 становится равным 90°. Это означает, что конус возмущений превращается в плоскость, а сигналы, посланные источником возмущений, достигают любой точки, расположенной сзади источника. [c.265] Предположим теперь, что источник посылает не слабые акустические, а сильные ударные волны, и посмотрим, как они будут распространяться в сверхзвуковом потоке. [c.265] Ударная волна распространяется со скоростью уд, большей скорости звука. Поэтому в первый момент волна, отходящая от источника возмущений, будет распространяться и против потока. Но по мере расширения эта волна будет ослабевать, а скорость ее уменьшаться, приближаясь в пределе к скорости звука. В этих условиях огибающая семейства сферических волн уже ие будет представлять собой простую коническую поверхность. Это будет поверхность, напоминающая в своей головной части гиперболоид и переходящая затем в конус слабых возмущений. На рис. 6.25 показана эта поверхность. Там, где сила ударной волны больше (непосредственно впереди источника), огибающая вычерчена более толстой линией. [c.265] Возникновение граничных волн, т. е. концентрация возмущений в некоторой области пространства, является отличительной особенностью сверхзвукового потока. Обобщая, можно сказать, что слабым источником возмущ,ений является каждая точка обтекаемого тела. Коль скоро этих точек неограниченное множество, возмущения в пределах ограниченной области интегрально порождают ударную волну. Она определенным образом располагается по отношению к телу и сопровождает его движение, как тень, пока скорость остается больше скорости звука. [c.265] За пределами головной части фронт ударной волны наклоняется, интенсивность волны уменьшается, а в пределе угол наклона ударной волны к вектору скорости становится равным углу Маха. Сама же ударная волна вырождается в обычную акустическую. [c.266] Когда мы слышим звук приближающегося самолета, это значит, что его скорость меньше скорости звука. Если же самолет летит со сверхзвуковой скоростью, мы не получаем от него никаких звуковых сигналов, пока мимо нас не пройдет ударная волна, которая воспринимается слуховыми органами, как прозвучавший в высоте выстрел. [c.266] Газовый поток при переходе через фронт ударной волны резко изменяет свои параметры падает сг орость потока, увеличивается давление и плотность, возрастает температура. Эти изменения происходят столь резко, что их допустимо рассматривать как скачкообразные. Именно поэтому в аэродинамике ударные волны называют также скачками уплотнения. [c.266] Для снижения волнового сопротивления обтекаемому телу целесообразно придавать заостренную форму, чтобы скачки, уж раз они неизбежны, шли не прямо против потока (прямые скачки), а наискось —так называемые косые скачки (рис. 6.27). Ясно, что удобообтекаемые формы, дающие наименьшее сопротивление в дозвуковом потоке, в сверхзвуковом становятся плохообтекаемыми. На рис. 6.28 показана картина обтекания дозвукового профиля сверхзвуковым потоком. Перед профилем устанавливается криволинейный скачок, близкий в передней части к прямому, в результате чего волновое сопротивление существенно возрастает. [c.267] Вернуться к основной статье