L'athlète autrichien Felix Baumgartner a réalisé un saut en parachute depuis la stratosphère d'une hauteur record. Sa vitesse en chute libre dépassait la vitesse du son et s'élevait à 1342,8 km par heure, l'altitude fixe était de 39,45 mille mètres. Cela a été officiellement annoncé lors de la conférence finale sur le territoire de l'ancienne base militaire de Roswell (Nouveau-Mexique). 
Le Baumgartner Stratostat à hélium d'un volume de 850 000 mètres cubes, fabriqué dans les matériaux les plus fins, a été lancé à 08h30, heure de la côte ouest (19h30, heure de Moscou), la montée a duré environ deux heures. Pendant environ 30 minutes, il y a eu des préparatifs assez passionnants pour la sortie de la capsule, les mesures de pression et la vérification des instruments. 
La chute libre, selon les experts, a duré 4 minutes et 20 secondes sans parachute de freinage ouvert. Entre-temps, les organisateurs du record affirment que toutes les données seront transférées du côté autrichien, après quoi l'enregistrement final et la certification auront lieu. Nous parlons de trois réalisations mondiales : sauter du point le plus haut, durée de la chute libre et briser la vitesse du son. 
Quoi qu'il en soit, Felix Baumgartner est la première personne au monde à vaincre la vitesse du son en dehors de la technologie, note ITAR-TASS. 
La chute libre de Baumgartner a duré 4 minutes 20 secondes, mais sans parachute stabilisateur. En conséquence, l’athlète a failli partir en vrille et n’a pas maintenu de contact radio avec le sol pendant les 90 premières secondes du vol. 
"Pendant un instant, il m'a semblé que je perdais connaissance", a décrit l'athlète. "Cependant, je n'ai pas ouvert le parachute de freinage, mais j'ai essayé de stabiliser le vol par moi-même, à chaque seconde. j’ai bien compris ce qui m’arrivait. En conséquence, il a été possible de « éteindre » la rotation. Sinon, si la vrille s'éternisait, le parachute stabilisateur s'ouvrirait automatiquement. 
À quel moment la chute a dépassé la vitesse du son, l’Autrichien ne peut pas le dire. "Je n'en ai aucune idée parce que j'étais trop occupé à essayer de stabiliser ma position dans les airs", a-t-il admis, ajoutant qu'il n'avait pas non plus entendu aucun des bruits caractéristiques qui accompagnent habituellement les avions franchissant le mur du son. Selon Baumgartner, "pendant le vol, il n'a pratiquement rien ressenti, il n'a pensé à aucun enregistrement". "Tout ce à quoi je pensais, c'était de revenir vivant sur Terre et de revoir ma famille, mes parents, ma petite amie", a-t-il déclaré. "Parfois, une personne a besoin de s'élever à de telles hauteurs pour se rendre compte à quel point elle est petite." «Je ne pensais qu'à ma famille», Félix a partagé ses sentiments. Quelques secondes avant le saut, sa pensée était : « Seigneur, ne me quitte pas ! 
Le parachutiste a qualifié la sortie de la capsule de moment le plus dangereux. "C'était le moment le plus excitant, on ne sent pas l'air, on ne comprend pas physiquement ce qui se passe, et il est important de réguler la pression pour ne pas mourir", a-t-il noté. "C'est le moment le plus désagréable. Je déteste cet état. Et "le plus beau moment est de réaliser que vous êtes au sommet du monde", a partagé l'athlète.
Officiellement, le pilote américain Chuck Yeager a été le premier à vaincre la vitesse supersonique. Le record a été établi le 14 octobre 1957 sur le Bell X-1, spécialement conçu à cet effet au début de 1946 par Bell Aircraft. L'avion a été fabriqué sur ordre de l'armée, mais n'a rien à voir avec la conduite des hostilités. La voiture était littéralement remplie de matériel de recherche. Extérieurement, le Bell X-1 ressemblait à un missile de croisière moderne.
Pilote d'essai Chuck Yeager
Pilote le 13 février 1923. Après avoir terminé ses études, le jeune homme est immédiatement entré dans une école de pilotage, après quoi il a dû combattre en Europe. Au tout début de sa carrière de pilote, le pilote a réussi à abattre un Messerschmitt 109, mais plus tard, il a lui-même été vaincu dans le ciel français et a été contraint de sauter en parachute.
Le pilote a été récupéré par des partisans, mais le contre-espionnage l'a suspendu de son vol. Indigné, Chuck a obtenu une audience avec Eisenhower, le commandant des forces alliées. Il a cru le jeune homme et, en fin de compte, ce n'est pas en vain : le courageux pilote a réussi à abattre 13 autres avions avant la fin de la guerre.
Yeager est rentré chez lui avec un excellent dossier de service, des caractéristiques, des récompenses et avec le grade de capitaine. Cela a contribué à l’inscription du pilote dans une équipe spéciale de testeurs, qui étaient alors sélectionnés avec autant de soin que les astronautes. Chuck a baptisé son avion « Captivating Glenys » en l'honneur de sa femme. L'avion était équipé d'un moteur à réaction et était lancé depuis un bombardier B-52.
Le pilote a établi plus d'une fois des records de vitesse sur l'engin ailé : fin 1947, il a battu pour la première fois le précédent record d'altitude (21 372 m), et en 1953 il a réussi à accélérer l'appareil à près de 2 800 km/h, soit 2,5 M. (la vitesse du son se mesure en « mach », du nom du philosophe et ingénieur allemand ; 1 M équivaut approximativement à 1 200 km/h). Yeager a pris sa retraite en tant que général de brigade en 1975, après avoir servi pendant la guerre du Vietnam et combattu en Corée.
L'URSS ne pouvait rester à l'écart des tentatives visant à franchir le mur du son ; Plusieurs bureaux d'études (Lavochkin, Yakovlev, Mikoyan) ont participé à la préparation d'un avion censé voler plus vite que le son. Cet honneur est revenu à l’avion La-176, de la « compagnie » de Lavotchkine. La voiture était entièrement préparée pour les vols en 1948, en décembre. Et le 26, le colonel Fedorov a surmonté la fameuse barrière en accélérant en piqué. Plus tard, le pilote reçut le titre de héros de l'Union soviétique.
Mur du son
Mur du son
un phénomène qui se produit lors du vol d'un avion ou d'une fusée au moment du passage de la vitesse de vol subsonique à la vitesse de vol supersonique dans l'atmosphère. À mesure que la vitesse de l'avion s'approche de la vitesse du son (1 200 km/h), une fine région apparaît dans l'air devant lui, dans laquelle se produit une forte augmentation de la pression et de la densité de l'air. Ce compactage de l’air devant un avion en vol s’appelle une onde de choc. Au sol, le passage de l’onde de choc est perçu comme un bang, semblable au bruit d’un coup de feu. Après avoir dépassé , l'avion traverse cette zone de densité d'air accrue, comme s'il la transperçait - franchissant le mur du son. Pendant longtemps, franchir le mur du son a semblé être un problème sérieux pour le développement de l’aviation. Pour résoudre ce problème, il a fallu modifier le profil et la forme de l’aile de l’avion (elle est devenue plus fine et en flèche), rendre la partie avant du fuselage plus pointue et équiper l’avion de moteurs à réaction. La vitesse du son a été dépassée pour la première fois en 1947 par Charles Yeager sur un avion X-1 (États-Unis) équipé d'un moteur-fusée à liquide lancé depuis un avion B-29. En Russie, O. V. Sokolovsky a été le premier à franchir le mur du son en 1948 sur un avion expérimental La-176 équipé d'un turboréacteur.
Encyclopédie "Technologie". - M. : Rosman. 2006 .
Mur du son
une forte augmentation de la traînée d'un avion aérodynamique aux nombres de Mach de vol M(∞), dépassant légèrement le nombre critique M*. La raison en est qu'aux nombres M(∞) > M* apparaît, accompagné de l'apparition de la résistance des ondes. Le coefficient de traînée des vagues des avions augmente très rapidement avec l'augmentation du nombre M, en commençant par M(∞) = M*.
Disponibilité de Z. b. rend difficile l'atteinte d'une vitesse de vol égale à la vitesse du son et la transition ultérieure vers un vol supersonique. Pour ce faire, il s'est avéré nécessaire de créer des avions aux ailes fines en flèche, ce qui permettait de réduire considérablement la traînée, et des moteurs à réaction, dans lesquels la poussée augmente avec l'augmentation de la vitesse.
En URSS, une vitesse égale à la vitesse du son a été atteinte pour la première fois sur l'avion La-176 en 1948.
Aviation : Encyclopédie. - M. : Grande Encyclopédie russe. Rédacteur en chef G.P. Svichtchev. 1994 .
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Le mur du son en aérodynamique est le nom d'un certain nombre de phénomènes qui accompagnent le mouvement d'un avion (par exemple, un avion supersonique, une fusée) à des vitesses proches ou supérieures à la vitesse du son. Table des matières 1 Onde de choc, ... ... Wikipédia
BARRIÈRE SONORE, cause des difficultés dans l'aviation lors de l'augmentation de la vitesse de vol au-dessus de la vitesse du son (VITESSE SUPERSONIQUE). En approchant de la vitesse du son, l'avion subit une augmentation inattendue de la traînée et une perte de portance aérodynamique... ... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique
mur du son- garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys : engl. barrière sonique mur du son vok. Schallbarrière, f; Schallmauer, contre Russie. mur du son, m pran. barrière sonique, f; frontière sonique, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas
mur du son- garso barjeras statusas T sritis Energetika apibrėžtis Staigus aerodinaminio pasipriešinimo padidėjimas, kai orlaivio greitis tampa garso greičiu (viršijama kritinė Macho skaičiaus vertė). Aiškinamas bangų krize dėl staiga padidėjusio… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Une forte augmentation de la traînée aérodynamique à mesure que la vitesse de vol de l'avion se rapproche de la vitesse du son (dépassant la valeur critique du nombre de Mach de vol). S'explique par une crise des vagues, accompagnée d'une augmentation de la résistance des vagues. Surmonter 3.… … Grand dictionnaire polytechnique encyclopédique
Mur du son- une forte augmentation de la résistance de l'air au mouvement des avions à. approchant des vitesses proches de la vitesse du son. Surmonter 3. b. est devenu possible grâce à l'amélioration des formes aérodynamiques des avions et à l'utilisation de puissants... ... Glossaire de termes militaires
mur du son- mur du son forte augmentation de la résistance d'un avion aérodynamique aux nombres de Mach de vol M∞, dépassant légèrement le nombre critique M*. La raison en est que pour les nombres M∞ > Encyclopédie "Aviation"
mur du son- mur du son forte augmentation de la résistance d'un avion aérodynamique aux nombres de Mach de vol M∞, dépassant légèrement le nombre critique M*. La raison en est que pour les nombres M∞ > M*, une crise de vague se produit,... ... Encyclopédie "Aviation"
- (avant-poste barrière français). 1) portes des forteresses. 2) dans les arènes et les cirques, il y a une clôture, une bûche, un poteau par-dessus lequel saute un cheval. 3) le signe que les combattants atteignent en duel. 4) garde-corps, grille. Dictionnaire de mots étrangers inclus dans... ... Dictionnaire des mots étrangers de la langue russe
BARRIÈRE, ah, mari. 1. Un obstacle (type de mur, barre transversale) placé sur le chemin (lors d'un saut, d'une course). Prenez b. (le surmonter). 2. Clôture, clôture. B. box, balcon. 3. transfert Obstruction, obstacle pour quoi n. Rivière naturelle b. Pour… … Dictionnaire explicatif d'Ojegov
Livres
- Vegas : l'histoire vraie (DVD), Naderi Amir. Certains recherchent le « rêve américain » dans les endroits les plus étranges... Il était une fois Eddie Parker et sa femme Tracy qui étaient de fervents joueurs, ce qui n'est pas surprenant : ils vivent à Las Vegas, où tout le monde joue...
Passé le mur du son :-)...
Avant de commencer à aborder le sujet, apportons un peu de clarté sur la question de l'exactitude des concepts (ce que j'aime :-)). De nos jours, deux termes sont assez largement utilisés : mur du son Et barrière supersonique. Ils se ressemblent, mais ce n’est toujours pas pareil. Cependant, cela ne sert à rien d’être particulièrement strict : au fond, il s’agit d’une seule et même chose. La définition du mur du son est le plus souvent utilisée par des personnes plus compétentes et plus proches de l’aviation. Et la deuxième définition concerne généralement tout le monde.
Je pense que du point de vue de la physique (et de la langue russe :-)), il est plus correct de dire le mur du son. Il y a ici une logique simple. Après tout, il existe un concept de vitesse du son, mais, à proprement parler, il n’existe pas de concept fixe de vitesse supersonique. En regardant un peu en avant, je dirai que lorsqu'un avion vole à vitesse supersonique, il a déjà franchi cette barrière, et lorsqu'il la franchit (surmonte), il dépasse alors une certaine valeur de vitesse seuil égale à la vitesse du son (et non supersonique).
Quelque chose comme ca:-). De plus, le premier concept est beaucoup moins utilisé que le second. C’est apparemment parce que le mot supersonique semble plus exotique et plus attrayant. Et dans le vol supersonique, l’exotisme est certes présent et, naturellement, en attire plus d’un. Cependant, tous ceux qui savourent les mots « barrière supersonique« Ils comprennent réellement ce que c’est. J'en ai été convaincu plus d'une fois, en consultant des forums, en lisant des articles et même en regardant la télévision.
Cette question est en réalité assez complexe d’un point de vue physique. Mais bien sûr, nous ne nous intéresserons pas à la complexité. Nous allons juste essayer, comme d'habitude, de clarifier la situation en utilisant le principe « d'expliquer l'aérodynamique avec les doigts » :-).
Alors, à la barrière (sonore :-)) !... Un avion en vol, agissant sur un milieu aussi élastique que l'air, devient une puissante source d'ondes sonores. Je pense que tout le monde sait ce que sont les ondes sonores dans l'air :-).
Ondes sonores (diapason).
Il s'agit d'une alternance de zones de compression et de raréfaction, s'étendant dans des directions différentes à partir de la source sonore. Quelque chose comme des cercles sur l'eau, qui sont aussi des vagues (mais pas sonores :-)). Ce sont ces zones, agissant sur le tympan de l’oreille, qui nous permettent d’entendre tous les sons de ce monde, des murmures humains au rugissement des moteurs à réaction.
Un exemple d'ondes sonores.
Les points de propagation des ondes sonores peuvent être divers composants de l'avion. Par exemple, un moteur (son bruit est connu de tous :-)), ou des parties du corps (par exemple, l'arc), qui, compactant l'air devant eux lors de leur mouvement, créent un certain type de pression ( compression) onde allant vers l’avant.
Toutes ces ondes sonores se propagent dans l’air à la vitesse du son que nous connaissons déjà. Autrement dit, si l'avion est subsonique et vole même à basse vitesse, il semble alors s'enfuir. En conséquence, lorsqu'un tel avion s'approche, nous entendons d'abord son son, puis il passe lui-même.
Je ferai cependant une réserve : cela est vrai si l'avion ne vole pas très haut. Après tout, la vitesse du son n'est pas la vitesse de la lumière :-). Son ampleur n’est pas si grande et les ondes sonores mettent du temps à atteindre l’auditeur. Par conséquent, l’ordre d’apparition du son pour l’auditeur et l’avion, s’il vole à haute altitude, peut changer.
Et comme le son n'est pas si rapide, alors avec une augmentation de sa propre vitesse, l'avion commence à rattraper les ondes qu'il émet. Autrement dit, s'il était immobile, alors les vagues s'écarteraient de lui sous la forme cercles concentriques comme les ondulations sur l'eau causées par une pierre lancée. Et comme l'avion se déplace, dans le secteur de ces cercles correspondant à la direction du vol, les limites des vagues (leurs fronts) commencent à se rapprocher.
Mouvement subsonique du corps.
En conséquence, l'écart entre l'avion (son nez) et l'avant de la toute première vague (de tête) (c'est-à-dire la zone où se produit progressivement, dans une certaine mesure, un freinage flux gratuit lors de la rencontre avec le nez de l'avion (aile, queue) et, par conséquent, augmentation de la pression et de la température) commence à se contracter et plus vite, plus la vitesse de vol est élevée.
Il arrive un moment où cet écart disparaît pratiquement (ou devient minime), se transformant en une zone particulière appelée onde de choc. Cela se produit lorsque la vitesse de vol atteint la vitesse du son, c'est-à-dire que l'avion se déplace à la même vitesse que les ondes qu'il émet. Le nombre de Mach est égal à l'unité (M=1).
Mouvement sonore du corps (M=1).
Choc choc, est une région très étroite du milieu (environ 10 -4 mm), lors du passage à travers laquelle il n'y a plus un changement progressif, mais brusque (semblable à un saut) des paramètres de ce milieu - vitesse, pression, température, densité. Dans notre cas, la vitesse diminue, la pression, la température et la densité augmentent. D'où le nom - onde de choc.
D'une manière un peu simplifiée, je dirais ceci à propos de tout cela. Il est impossible de ralentir brusquement un écoulement supersonique, mais il faut le faire, car il n'y a plus de possibilité de freinage progressif à la vitesse de l'écoulement devant le nez même de l'avion, comme à des vitesses subsoniques modérées. Il semble rencontrer une section subsonique devant le nez de l'avion (ou le bout de l'aile) et s'effondre en un saut étroit, lui transférant la grande énergie de mouvement qu'il possède.
D'ailleurs, on peut dire l'inverse : l'avion transfère une partie de son énergie à la formation d'ondes de choc afin de ralentir le flux supersonique.
Mouvement corporel supersonique.
Il existe un autre nom pour l'onde de choc. Se déplaçant avec l'avion dans l'espace, il représente essentiellement le front d'un changement brutal des paramètres environnementaux mentionnés ci-dessus (c'est-à-dire le débit d'air). Et c’est l’essence d’une onde de choc.
Choc choc et onde de choc, en général, sont des définitions équivalentes, mais en aérodynamique, la première est plus utilisée.
L'onde de choc (ou onde de choc) peut être pratiquement perpendiculaire à la direction du vol, auquel cas elle prend approximativement la forme d'un cercle dans l'espace et est appelée ligne droite. Cela se produit généralement dans des modes proches de M=1.
Modes de mouvement du corps. ! - subsonique, 2 - M=1, supersonique, 4 - onde de choc (onde de choc).
Aux nombres M > 1, ils sont déjà situés selon un angle par rapport à la direction du vol. Autrement dit, l'avion surpasse déjà son propre son. Dans ce cas, ils sont appelés obliques et dans l'espace ils prennent la forme d'un cône, qui s'appelle d'ailleurs le cône de Mach, du nom d'un scientifique qui a étudié les écoulements supersoniques (il l'a mentionné dans l'un d'eux).
Cône de Mach.
La forme de ce cône (sa « minceur » pour ainsi dire) dépend précisément du nombre M et lui est liée par la relation : M = 1/sin α, où α est l'angle entre l'axe du cône et son génératrice. Et la surface conique touche les fronts de toutes les ondes sonores dont l'avion était la source et qu'il a « dépassé », atteignant une vitesse supersonique.
En plus ondes de choc peut être aussi annexé, lorsqu'ils sont adjacents à la surface d'un corps se déplaçant à vitesse supersonique, ou s'en éloignent, s'ils ne sont pas en contact avec le corps.
Types d'ondes de choc lors d'un écoulement supersonique autour de corps de formes diverses.
Habituellement, les chocs s'attachent si le flux supersonique s'écoule autour de surfaces pointues. Pour un avion, par exemple, il peut s'agir d'un nez pointu, d'une prise d'air à haute pression ou d'un bord tranchant de la prise d'air. En même temps, ils disent que « le saut repose », par exemple sur le nez.
Et un choc détaché peut se produire lors d'un écoulement autour de surfaces arrondies, par exemple le bord d'attaque arrondi d'un profil aérodynamique épais d'une aile.
Divers composants du corps de l'avion créent un système assez complexe d'ondes de choc en vol. Cependant, les plus intenses d’entre eux sont au nombre de deux. L’un est celui de la tête sur l’arc et le second est celui de la queue sur les éléments de queue. A quelque distance de l'avion, les amortisseurs intermédiaires rattrapent soit celui de tête et se confondent avec lui, soit celui de queue les rattrape.
Chocs sur un aéromodélisme lors d'une purge en soufflerie (M=2).
En conséquence, il reste deux sauts qui, en général, sont perçus par un observateur terrestre comme un seul en raison de la petite taille de l'avion par rapport à l'altitude de vol et, par conséquent, du court laps de temps qui les sépare.
L'intensité (c'est-à-dire l'énergie) d'une onde de choc (onde de choc) dépend de divers paramètres (la vitesse de l'avion, ses caractéristiques de conception, les conditions environnementales, etc.) et est déterminée par la chute de pression à l'avant de celui-ci.
À mesure qu'elle s'éloigne du sommet du cône de Mach, c'est-à-dire de l'avion, en tant que source de perturbation, l'onde de choc s'affaiblit, se transforme progressivement en une onde sonore ordinaire et finit par disparaître complètement.
Et sur quel degré d'intensité cela aura onde de choc(ou onde de choc) atteignant le sol dépend de l’effet qu’elle peut y produire. Ce n'est un secret pour personne que le célèbre Concorde a volé à une vitesse supersonique uniquement au-dessus de l'Atlantique, et que les avions militaires supersoniques volent en supersonique à haute altitude ou dans des zones où il n'y a pas de zones peuplées (du moins, ils semblent être censés le faire :-) ).
Ces restrictions sont tout à fait justifiées. Pour moi par exemple, la définition même d’une onde de choc est associée à une explosion. Et ce que peut faire un choc de compression suffisamment intense pourrait bien y correspondre. Au moins, les vitres des fenêtres peuvent facilement s'envoler. Il y a suffisamment de preuves de cela (surtout dans l'histoire de l'aviation soviétique, lorsqu'elle était assez nombreuse et que les vols étaient intenses). Mais on peut faire pire. Il suffit de voler plus bas :-)…
Cependant, pour l’essentiel, ce qui reste des ondes de choc lorsqu’elles atteignent le sol n’est plus dangereux. Seul un observateur extérieur au sol peut entendre un son semblable à un rugissement ou à une explosion. C’est à ce fait qu’est associée une idée fausse courante et plutôt persistante.
Les gens qui ne sont pas très expérimentés en science aéronautique, entendant un tel son, disent que l'avion a surmonté mur du son (barrière supersonique). En fait, ce n'est pas vrai. Cette affirmation n’a rien à voir avec la réalité pour au moins deux raisons.
Onde de choc (onde de choc).
Premièrement, si une personne au sol entend un fort rugissement haut dans le ciel, cela signifie seulement (je le répète :-)) que ses oreilles ont atteint front d'onde de choc(ou onde de choc) depuis un avion volant quelque part. Cet avion vole déjà à une vitesse supersonique et ne s'y est pas contenté.
Et si cette même personne pouvait se retrouver soudainement à plusieurs kilomètres devant l'avion, alors elle entendrait à nouveau le même son provenant du même avion, car elle serait exposée à la même onde de choc se déplaçant avec l'avion.
Il se déplace à une vitesse supersonique et s'approche donc silencieusement. Et après qu'il ait eu son effet pas toujours agréable sur les tympans (c'est bien, quand seulement sur eux :-)) et qu'il soit passé en toute sécurité, le rugissement des moteurs en marche devient audible.
Un schéma de vol approximatif d'un avion à différentes valeurs du nombre de Mach en utilisant l'exemple du chasseur Saab 35 "Draken". La langue est malheureusement l’allemand, mais le schéma est généralement clair.
De plus, la transition vers le son supersonique elle-même ne s'accompagne pas de « boums », pops, explosions, etc. Sur un avion supersonique moderne, le pilote n'apprend le plus souvent une telle transition qu'à partir des lectures des instruments. Dans ce cas, cependant, un certain processus se produit, mais si certaines règles de pilotage sont respectées, il lui est pratiquement invisible.
Mais ce n'est pas tout :-). J'en dirai plus. sous la forme d'un obstacle tangible, lourd, difficile à franchir sur lequel repose l'avion et qu'il faut « percer » (j'ai entendu de tels jugements :-)) n'existe pas.
À proprement parler, il n’y a aucune barrière. Il était une fois, à l'aube du développement des vitesses élevées dans l'aviation, ce concept s'est plutôt formé comme une croyance psychologique sur la difficulté de passer à la vitesse supersonique et de voler à cette vitesse. Certains ont même déclaré que cela était généralement impossible, d'autant plus que les conditions préalables à de telles croyances et déclarations étaient assez spécifiques.
Cependant, commençons par le commencement...
En aérodynamique, il existe un autre terme qui décrit assez précisément le processus d'interaction avec le flux d'air d'un corps se déplaçant dans ce flux et tendant à devenir supersonique. Ce crise des vagues. C'est lui qui fait certaines mauvaises choses traditionnellement associées au concept mur du son.
Donc quelque chose à propos de la crise :-). Tout avion est constitué de pièces dont le flux d'air autour duquel pendant le vol peut ne pas être le même. Prenons par exemple une aile, ou plutôt un classique ordinaire profil subsonique.
Grâce aux connaissances de base sur la manière dont la portance est générée, nous savons bien que la vitesse d'écoulement dans la couche adjacente de la surface incurvée supérieure du profil est différente. Lorsque le profil est plus convexe, elle est supérieure à la vitesse globale d'écoulement, puis lorsque le profil s'aplatit, elle diminue.
Lorsque l'aile se déplace dans l'écoulement à des vitesses proches de la vitesse du son, un moment peut arriver où dans une zone aussi convexe, par exemple, la vitesse de la couche d'air, qui est déjà supérieure à la vitesse totale de l'écoulement, devient sonique et même supersonique.
Onde de choc locale qui se produit au niveau des transsoniques lors d'une crise d'onde.
Plus loin le long du profil, cette vitesse diminue et redevient subsonique à un moment donné. Mais, comme nous l'avons dit plus haut, un flux supersonique ne peut pas ralentir rapidement, donc l'émergence de onde de choc.
De tels chocs apparaissent dans différentes zones des surfaces profilées, et au départ ils sont assez faibles, mais leur nombre peut être important, et avec une augmentation de la vitesse d'écoulement globale, les zones supersoniques augmentent, les chocs « deviennent plus forts » et se déplacent vers le bord de fuite du profil. Plus tard, les mêmes ondes de choc apparaissent sur la face inférieure du profil.
Flux supersonique complet autour du profil de l'aile.
Qu'est-ce que tout cela signifie? Voici quoi. D'abord– c'est significatif augmentation de la traînée aérodynamique dans la plage de vitesse transsonique (environ M=1, plus ou moins). Cette résistance augmente en raison d'une forte augmentation de l'un de ses composants - résistance aux vagues. La même chose que nous n'avions pas prise en compte auparavant lorsque nous envisageions des vols à des vitesses subsoniques.
Pour former de nombreuses ondes de choc (ou ondes de choc) lors de la décélération d'un flux supersonique, comme je l'ai dit plus haut, de l'énergie est gaspillée et elle est prélevée sur l'énergie cinétique du mouvement de l'avion. C'est-à-dire que l'avion ralentit simplement (et de manière très sensible !). C'est ce que c'est résistance aux vagues.
De plus, les ondes de choc, en raison de la forte décélération de l'écoulement dans celles-ci, contribuent à la séparation de la couche limite derrière elle et à sa transformation de laminaire en turbulente. Cela augmente encore la traînée aérodynamique.
Gonflement du profil à différents nombres de Mach Chocs, zones supersoniques locales, zones turbulentes.
Deuxième. En raison de l'apparition de zones supersoniques locales sur le profil de l'aile et de leur déplacement ultérieur vers la partie arrière du profil avec l'augmentation de la vitesse d'écoulement et, ainsi, en modifiant le modèle de répartition de la pression sur le profil, le point d'application des forces aérodynamiques (le centre de pression) se déplace également vers le bord de fuite. En conséquence, il apparaît moment de plongée par rapport au centre de masse de l'avion, ce qui l'oblige à abaisser son nez.
À quoi tout cela aboutit-il... En raison de l'augmentation assez forte de la traînée aérodynamique, l'avion nécessite une réserve de marche du moteur pour surmonter la zone transsonique et atteindre, pour ainsi dire, un véritable son supersonique.
Une forte augmentation de la traînée aérodynamique aux transsoniques (crise des vagues) en raison d'une augmentation de la traînée des vagues. Сd - coefficient de résistance.
Plus loin. En raison de l'apparition d'un moment de plongée, des difficultés surviennent dans le contrôle du tangage. De plus, en raison du désordre et de l'irrégularité des processus associés à l'émergence de zones supersoniques locales avec ondes de choc, le contrôle devient difficile. Par exemple, en roulis, en raison de processus différents sur les plans gauche et droit.
À cela s’ajoute l’apparition de vibrations, souvent assez fortes en raison de turbulences locales.
En général, un ensemble complet de plaisirs, appelé crise des vagues. Mais, la vérité est qu'ils ont tous lieu (eu, concret :-)) lors de l'utilisation d'avions subsoniques typiques (avec un profil d'aile droite épais) afin d'atteindre des vitesses supersoniques.
Initialement, alors qu'il n'y avait pas encore suffisamment de connaissances et que les processus permettant d'atteindre le supersonique n'étaient pas étudiés de manière approfondie, cet ensemble même était considéré comme presque fatalement insurmontable et s'appelait mur du son(ou barrière supersonique, si tu veux:-)).
Il y a eu de nombreux incidents tragiques lorsque l'on a tenté de surmonter la vitesse du son sur des avions à pistons conventionnels. De fortes vibrations entraînaient parfois des dommages structurels. Les avions n'avaient pas assez de puissance pour l'accélération requise. En vol horizontal, cela était impossible en raison de l'effet, qui est de même nature que crise des vagues.
Par conséquent, une plongée a été utilisée pour accélérer. Mais cela aurait pu être fatal. Le moment de plongée qui est apparu lors d'une crise de vagues a prolongé la plongée, et parfois il n'y avait aucun moyen d'en sortir. Après tout, pour reprendre le contrôle et éliminer la crise des vagues, il était nécessaire de réduire la vitesse. Mais faire cela en plongée est extrêmement difficile (voire impossible).
Le fait de plonger depuis un vol horizontal est considéré comme l'une des principales raisons de la catastrophe en URSS le 27 mai 1943 du célèbre chasseur expérimental BI-1 équipé d'un moteur-fusée liquide. Des tests ont été effectués pour déterminer la vitesse de vol maximale et, selon les estimations des concepteurs, la vitesse atteinte était supérieure à 800 km/h. Après quoi il y a eu un retard dans la plongée, dont l’avion ne s’est pas remis.
Chasseur expérimental BI-1.
De notre temps crise des vagues est déjà assez bien étudié et surmontant mur du son(si nécessaire :-)) n'est pas difficile. Sur les avions conçus pour voler à des vitesses assez élevées, certaines solutions de conception et restrictions sont appliquées pour faciliter leur exploitation en vol.
Comme on le sait, la crise des vagues commence à des nombres M proches de un. Par conséquent, presque tous les avions de ligne subsoniques (ceux de passagers en particulier) ont un vol limite sur le nombre de M. Il se situe généralement entre 0,8 et 0,9 M. Le pilote est chargé de surveiller cela. De plus, sur de nombreux avions, lorsque le niveau limite est atteint, après quoi la vitesse de vol doit être réduite.
Presque tous les avions volant à des vitesses d'au moins 800 km/h et plus ont Aile balayée(au moins le long du bord d'attaque :-)). Il permet de retarder le début de l'offensive crise des vagues jusqu'à des vitesses correspondant à M=0,85-0,95.
Aile balayée. Action de base.
La raison de cet effet peut s’expliquer assez simplement. Sur une aile droite, le flux d'air avec une vitesse V s'approche presque à angle droit, et sur une aile en flèche (angle de flèche χ) à un certain angle de plané β. La vitesse V peut être décomposée vectoriellement en deux flux : Vτ et Vn.
Le débit Vτ n'affecte pas la répartition de la pression sur l'aile, contrairement au débit Vn, qui détermine précisément les propriétés portantes de l'aile. Et il est évidemment inférieur en ampleur au débit total V. Par conséquent, sur une aile en flèche, l'apparition d'une crise de vague et une augmentation résistance aux vagues se produit beaucoup plus tard que sur une aile droite à la même vitesse en courant libre.
Chasseur expérimental E-2A (prédécesseur du MIG-21). Aile en flèche typique.
L'une des modifications de l'aile en flèche était l'aile avec profil supercritique(l'a mentionné). Cela permet également de décaler l'apparition de la crise des vagues vers des vitesses plus élevées, et en outre, cela permet d'augmenter l'efficacité, ce qui est important pour les avions de ligne.
SuperJet 100. Aile en flèche avec profil supercritique.
Si l'avion est destiné au passage mur du son(en passant et crise des vagues aussi :-)) et le vol supersonique, il diffère généralement toujours par certaines caractéristiques de conception. En particulier, il a généralement profil d'aile et d'empennage fin avec des arêtes vives(y compris en forme de losange ou triangulaire) et une certaine forme d'aile en plan (par exemple triangulaire ou trapézoïdale avec trop-plein, etc.).
Supersonique MIG-21. Disciple E-2A. Une aile delta typique.
MIG-25. Un exemple d'avion typique conçu pour le vol supersonique. Profils d'aile et de queue fins, arêtes vives. Aile trapézoïdale. profil
Passer le proverbial mur du son, c'est-à-dire que ces avions passent à une vitesse supersonique à fonctionnement en postcombustion du moteur en raison de l'augmentation de la résistance aérodynamique, et, bien sûr, afin de traverser rapidement la zone crise des vagues. Et le moment même de cette transition n'est le plus souvent ressenti d'aucune façon (je le répète :-)) ni par le pilote (il ne peut ressentir qu'une diminution du niveau de pression acoustique dans le cockpit), ni par un observateur extérieur, si , bien sûr, il pourrait l'observer :-).
Cependant, il convient ici de mentionner une autre idée fausse associée aux observateurs extérieurs. Beaucoup ont sûrement vu des photographies de ce genre, dont les légendes disent que c'est le moment où l'avion surmonte mur du son, pour ainsi dire, visuellement.
Effet Prandtl-Gloert. N’implique pas de franchir le mur du son.
Premièrement, on sait déjà qu'il n'y a pas de mur du son en tant que tel, et le passage au supersonique lui-même ne s'accompagne de rien d'extraordinaire (y compris un bang ou une explosion).
Deuxièmement. Ce que nous avons vu sur la photo est ce qu'on appelle Effet Prandtl-Gloert. J'ai déjà écrit sur lui. Ce n’est en aucun cas directement lié au passage au supersonique. C'est juste qu'à grande vitesse (subsonique, d'ailleurs :-)) un avion, déplaçant une certaine masse d'air devant lui, crée une certaine quantité d'air derrière lui région de raréfaction. Immédiatement après le vol, cette zone commence à se remplir d’air provenant de l’espace naturel voisin. une augmentation de volume et une forte baisse de température.
Si l'humidité de l'air suffisante et la température descend en dessous du point de rosée de l'air ambiant, alors condensation d'humidité de la vapeur d'eau sous forme de brouillard, que nous voyons. Dès que les conditions reviennent à leurs niveaux d’origine, ce brouillard disparaît immédiatement. Tout ce processus est de courte durée.
Ce processus à des vitesses transsoniques élevées peut être facilité par des ondes de choc J'aide parfois à former quelque chose comme un cône doux autour de l'avion.
Les vitesses élevées favorisent ce phénomène, cependant, si l'humidité de l'air est suffisante, il peut (et se produit) à des vitesses assez faibles. Par exemple, au-dessus de la surface des réservoirs. D'ailleurs, la plupart des belles photos de cette nature ont été prises à bord d'un porte-avions, c'est-à-dire dans un air assez humide.
Voilà comment cela fonctionne. Les images, bien sûr, sont sympas, le spectacle est spectaculaire :-), mais ce n'est pas du tout ainsi qu'on l'appelle le plus souvent. rien à voir du tout avec ça (et barrière supersonique Même:-)). Et c’est bien, je pense, sinon les observateurs qui prennent ce genre de photo et de vidéo risquent de ne pas être contents. Onde de choc, savez-vous:-)…
En conclusion, il existe une vidéo (je l'ai déjà utilisée auparavant) dont les auteurs montrent l'effet d'une onde de choc provenant d'un avion volant à basse altitude à une vitesse supersonique. Il y a bien sûr là une certaine exagération :-), mais le principe général est clair. Et encore une fois spectaculaire :-)…
C'est tout pour aujourd'hui. Merci d'avoir lu l'article jusqu'au bout :-). Jusqu'à la prochaine fois...
Les photos sont cliquables.
(parfois plusieurs, selon la morphologie). La photo de gauche montre des ondes de choc formées à l'extrémité du fuselage du modèle, aux bords d'attaque et de fuite de l'aile et à l'extrémité arrière du modèle.
Sur le front d'onde de choc (parfois également appelé onde de choc), qui a une très faible épaisseur (fractions de millimètre), des changements cardinaux dans les propriétés de l'écoulement se produisent presque brusquement - sa vitesse par rapport au corps diminue et devient subsonique, la pression dans le flux et la température du gaz augmentent brusquement. Une partie de l’énergie cinétique du flux est convertie en énergie interne du gaz. Tous ces changements sont d’autant plus importants que la vitesse du flux supersonique est élevée. À des vitesses hypersoniques (nombre de Mach = 5 et plus), la température des gaz atteint plusieurs milliers de Kelvin, ce qui crée de sérieux problèmes pour les véhicules se déplaçant à de telles vitesses (par exemple, la navette Columbia s'est effondrée le 1er février 2003 en raison de dommages à la protection thermique obus survenu pendant le vol).
Le front de l'onde de choc, à mesure qu'il s'éloigne de l'appareil, prend progressivement une forme conique presque régulière, la chute de pression à travers lui diminue avec l'augmentation de la distance par rapport au sommet du cône et l'onde de choc se transforme en une onde sonore. Angle entre l'axe et la génératrice du cône α (\ displaystyle \ alpha) lié au nombre de Mach par la relation
péché α = 1 M . (\displaystyle \sin \alpha =(\frac (1)(M)).)Lorsque cette onde atteint un observateur situé par exemple sur Terre, celui-ci entend un son fort, semblable à une explosion. Une idée fausse très répandue est que cela est dû au fait que l’avion a atteint la vitesse du son, ou « franchi le mur du son ». En effet, à ce moment-là, une onde de choc traverse l'observateur, qui accompagne constamment l'avion se déplaçant à une vitesse supersonique. Habituellement, immédiatement après le « pop », l'observateur peut entendre le bourdonnement des moteurs de l'avion, qui n'est entendu que lorsque l'onde de choc passe, car l'avion se déplace plus vite que les sons qu'il émet. Une observation très similaire se produit lors d'un vol subsonique - un avion volant au-dessus de l'observateur à haute altitude (plus de 1 km) n'est pas entendu, ou plutôt on l'entend avec un retard : la direction vers la source sonore ne coïncide pas avec la direction à l'avion visible pour un observateur depuis le sol.
Un phénomène similaire peut être observé lors de tirs d'artillerie : un observateur à plusieurs kilomètres devant le canon peut d'abord voir l'éclair d'un tir, et au bout d'un moment entendre le « tonnerre » d'un obus volant (et quelques secondes après, le bruit qu'il crée).
Crise des vagues
La crise des vagues est un changement dans la nature du flux d'air autour d'un avion à mesure que la vitesse de vol se rapproche de la vitesse du son, accompagné, en règle générale, d'une détérioration des caractéristiques aérodynamiques de l'avion - une augmentation de la traînée, une diminution de portance, apparition de vibrations, etc.
Déjà pendant la Seconde Guerre mondiale, la vitesse des combattants commençait à se rapprocher de la vitesse du son. Dans le même temps, les pilotes ont parfois commencé à observer des phénomènes incompréhensibles à l'époque et menaçants se produisant avec leurs machines lorsqu'ils volaient à des vitesses maximales. Un rapport émouvant d'un pilote de l'US Air Force à son commandant, le général Arnold, a été conservé :
Monsieur, nos avions sont déjà très stricts. Si des voitures avec des vitesses encore plus élevées apparaissent, nous ne pourrons pas les faire voler. La semaine dernière, j'ai démonté un Me-109 dans ma Mustang. Mon avion a tremblé comme un marteau pneumatique et a cessé d'obéir aux gouvernails. Je n'ai pas pu le sortir de sa plongée. À seulement trois cents mètres du sol, j'ai eu du mal à mettre la voiture à niveau...
Après la guerre, lorsque de nombreux concepteurs d'avions et pilotes d'essai ont tenté avec persistance d'atteindre la marque psychologiquement significative - la vitesse du son, ces phénomènes étranges sont devenus la norme, et nombre de ces tentatives se sont terminées tragiquement. De là est née l'expression non dénuée de mysticisme « mur du son » (français mur du son, allemand Schallmauer - mur du son). Les pessimistes ont fait valoir que cette limite ne pouvait pas être dépassée, bien que les passionnés, au péril de leur vie, aient tenté à plusieurs reprises de le faire. Le développement des idées scientifiques sur le mouvement supersonique des gaz a permis non seulement d'expliquer la nature du « mur du son », mais aussi de trouver des moyens de le surmonter.
Lors d'un écoulement subsonique autour du fuselage, de l'aile et de la queue d'un avion, des zones d'accélération locale de l'écoulement apparaissent sur les sections convexes de leurs contours. Lorsque la vitesse de vol d'un avion approche de la vitesse du son, la vitesse locale du mouvement de l'air dans les zones d'accélération du flux peut légèrement dépasser la vitesse du son (Fig. 1a). Après avoir franchi la zone d'accélération, l'écoulement ralentit, avec formation inévitable d'une onde de choc (c'est une propriété des écoulements supersoniques : le passage de la vitesse supersonique à la vitesse subsonique se fait toujours de manière discontinue - avec formation d'une onde de choc). L'intensité de ces ondes de choc est faible - la chute de pression sur leurs fronts est faible, mais elles apparaissent en grand nombre à la fois, en différents points de la surface du véhicule, et ensemble, elles modifient fortement la nature de l'écoulement qui l'entoure, avec une détérioration de ses caractéristiques de vol : la portance de l'aile diminue, les gouvernes de direction et les ailerons perdent leur efficacité, le véhicule devient incontrôlable, et tout cela est extrêmement instable, et de fortes vibrations se produisent. Ce phénomène est appelé crise des vagues. Lorsque la vitesse du véhicule devient supersonique ( > 1), l'écoulement redevient stable, bien que son caractère change fondamentalement (Fig. 1b).
Pour les ailes au profil relativement épais, dans des conditions de crise de vagues, le centre de pression se déplace brusquement vers l'arrière, ce qui rend le nez de l'avion « plus lourd ». Les pilotes de chasseurs à pistons dotés d'une telle aile, essayant d'atteindre la vitesse maximale lors d'une plongée à haute altitude à puissance maximale, à l'approche du « mur du son », ont été victimes d'une crise de vagues - une fois dedans, il était impossible d'en sortir. de la plongée sans réduire la vitesse, ce qui est très difficile à réaliser en plongée. Le cas le plus célèbre de plongée depuis un vol horizontal dans l'histoire de l'aviation nationale est la catastrophe de Bakhchivandzhi lors du test de la fusée BI-1 à vitesse maximale. Les meilleurs chasseurs de la Seconde Guerre mondiale à ailes droites, comme le P-51 Mustang ou le Me-109, ont connu une crise de vagues à haute altitude à des vitesses de 700 à 750 km/h. Dans le même temps, les avions Messerschmitt Me.262 et Me.163 de la même période avaient des ailes en flèche, grâce auxquelles ils pouvaient atteindre des vitesses supérieures à 800 km/h sans aucun problème. Il faut également noter qu'un avion doté d'une hélice traditionnelle en vol horizontal ne peut pas atteindre une vitesse proche de la vitesse du son, puisque les pales de l'hélice entrent dans la zone de crise des vagues et perdent de l'efficacité bien plus tôt que l'avion. Les hélices supersoniques dotées de pales en forme de sabre peuvent résoudre ce problème, mais pour le moment, ces hélices sont trop complexes techniquement et très bruyantes, elles ne sont donc pas utilisées dans la pratique.
Les avions subsoniques modernes avec des vitesses de vol de croisière assez proches de la vitesse du son (plus de 800 km/h) sont généralement conçus avec des ailes en flèche et des surfaces arrière à profil mince, ce qui permet de déplacer la vitesse à laquelle la crise des vagues commence vers des valeurs plus élevées. Les avions supersoniques, qui doivent traverser une section de crise de vagues pour gagner une vitesse supersonique, présentent des différences de conception par rapport aux avions subsoniques, associées à la fois aux caractéristiques du flux d'air supersonique et à la nécessité de résister aux charges qui surviennent dans des conditions de vol supersonique et crise de vague, en particulier - plan d'aile triangulaire avec un profil en forme de losange ou triangulaire.
