La technologie militaire maîtrise les vitesses hypersoniques
La vitesse hypersonique, "hypersound" - est aujourd'hui le mot le plus en vogue dans le domaine des fusées et de l'aviation. Comme "nanotechnologie" partout dans le monde il y a dix ans. Mais quelle est cette "hypersonne" et comment est-elle mesurée?
Du subsonique au hypersonique
La vitesse du son dans l'air est depuis longtemps considérée comme une sorte de point de référence pour diverses mesures scientifiques et pratiques. Pour la première fois, Aristote a qualifié cette valeur d'assez stable. Il s'en est servi pour comparer et caractériser le mouvement des corps. Le premier pilote de l'histoire à franchir le mur du son fut le pilote d'essai américain Charles Yeager en 1947 sur l'avion expérimental Bell X-1. Le premier pilote soviétique, le capitaine Oleg Sokolovsky, a accéléré à la vitesse du son un an plus tard - sur le La-176, également expérimental.
Certes, les vols supersoniques du milieu du XXe siècle étaient très conditionnels aux concepts actuels. Le La-176 n'atteignit la vitesse du son que dans la canopée d'une plongée, et Bell X-1 pour cela et ne monta pas dans le ciel avec ses propres forces, mais avec l'aide d'un porte-avions, afin de ne pas dépenser tout son carburant pour le décollage.
Supersonique a appelé la gamme allant de 1 à 5 vitesses de son, eh bien, 5 vitesses de «son» et plus loin - il s'agit du même «hypersonique», dont on parle tellement aujourd'hui. Cependant, bien qu'il soit mentionné le plus souvent à propos des armes de roquettes, les avions pilotés et non habités voyageant à de telles vitesses sont pour la plupart des modèles à l’essai.
Le représentant le plus caractéristique de cette catégorie de machines volantes est le NASA américain X-43, qui est devenu dans la première moitié de la dernière décennie une compilation relativement ouverte de tous les développements militaires secrets similaires en Russie et aux États-Unis qui ont débuté dans les années 1950. Ce petit drone a atteint près de dix vitesses de son. Certes, pour cela, il (comme cette Bell X-1 en 1947!) S’est d'abord envolé dans les airs, étant attaché à l'aile d'un bombardier B-52, puis a pris de la vitesse pendant dix secondes à l'aide d'un moteur à réaction, puis pendant le même temps prévu et éventuellement coulé dans l'océan ...
La vitesse du son et le nombre de Mach
Quand il s’agit de vitesses supersoniques ou hypersoniques, au lieu des kilomètres (ou miles) habituels par heure, le plus étrange "Mach" apparaît. Par exemple - "la vitesse de l'aéronef a dépassé Mach 5.2". Quelle est cette unité de mesure et comment la percevoir?
Le soi-disant "nombre de Mach" est nommé d'après le physicien autrichien Ernst Mach. L’un des fondateurs de la mécanique des gaz et ayant mis fin à sa vie à l’ère des premières "étagères" volantes, des "moteurs lents célestes", il n’aurait jamais pu l’imaginer à la fin des années 1940. Les chasseurs à réaction s'approcheront du mur du son et l'unité de vitesse, nommée en son honneur, utilisera les aviateurs au quotidien.
Le nombre de Mach, ou nombre M, comme on l'appelle aussi, n'est pas la chose la plus évidente à comprendre. L'une des interprétations canoniques est la suivante: «rapport entre la vitesse d'écoulement en un point donné du flux de gaz et la vitesse locale du son dans un milieu en mouvement» ... Cependant, essayons de l'expliquer en termes compréhensibles, «sur les doigts».
Hors des limites de la simplicité (et tout à fait incorrectement!), On peut dire que l'unité du nombre de Mach est la vitesse du son. En d'autres termes, Mach 1 est conventionnellement égal à 340 mètres par seconde ou 1224 km / h. En conséquence, Mach 2 est conditionnellement à 680 mètres par seconde ou 2448 km / h et plus, respectivement. Cependant, tout enseignant en dynamique des gaz pour une telle explication vous donnera une «dorade» corsée avec un manuel d’Abramovich. En effet, le nombre de Mach n’est pas une vitesse au sens classique, mais une distance parcourue sur un intervalle de temps. Cette unité sans dimension, bien que étroitement liée à la vitesse du son dans l'air, tient compte du fait que la vitesse du son n'est pas du tout une valeur constante!
La plupart croient que la vitesse du son dans l'air est de 340 mètres par seconde. Mais les propriétés de l'air peuvent être différentes. Donc, la vitesse de propagation du son est différente! En surface, il est en effet égal à 340 mètres par seconde mais, par exemple, à une dizaine de kilomètres d'altitude, la vitesse est rare en raison de la rareté de l'air et des basses températures et atteint déjà environ 300 mètres par seconde.
Pour franchir le mur du son directement au-dessus du sol, l'avion doit atteindre une vitesse de 1224 km / h, et à une altitude de 10 000 mètres, une vitesse de 1076 km / h est suffisante, soit 148 km / h de moins. La différence d’environ 13 à 14% est considérable et est essentielle tant pour les ingénieurs qui conçoivent les aéronefs que pour les pilotes qui les contrôlent. En d'autres termes, Mach 1 est la vitesse du son à des paramètres spécifiques d'altitude et de température dans lesquels l'avion vole, "ici et maintenant".
Quelle est la mesure de la vitesse en maxi?
Le mot "MACH" ou la lettre "M" apparaissent sur les indicateurs spéciaux de vitesse dans le cockpit du pilote. Ces appareils sont souvent complétés par des indicateurs de vitesse des instruments et, dans le jargon de vol, ils sont appelés "indicateurs". Le membre du «makhometr» est marqué en unités arbitraires - relativement parlant, si sa flèche atteint le chiffre 1, l'avion vole à la vitesse du son à un moment et à une altitude donnés. Si le vol, par exemple, a lieu à basse altitude, la vitesse réelle à Mach 1 sera de 1224 km / h, si elle est de 1076 km / h à une altitude de dix mille mètres.
Mais une question naturelle se pose: pourquoi les pilotes ont-ils besoin de données de vitesse du «volant moteur»? Le fait est que le moment de la transition à travers le mur du son est associé à des changements brusques d'équilibre aérodynamique de l'aéronef et nécessite une attention accrue portée au contrôle. Et ce moment indique exactement la "jauge".
Plus tard, après la «transition dans l'unité», cet appareil est également nécessaire pour évaluer la situation réelle, comme on dit, «en ligne», car au-delà de la limite sonore, la machine se comporte très différemment de ce qu'elle était avant. Eh bien, et finalement, l’indication de la vitesse réelle dans Maxi est nécessaire pour suivre le nombre M, désigné par les créateurs de l’appareil, comme limite constructive de sa force.
Cependant, la "jauge" n'est pas dans tous les plans. En fait, on considère que pour les machines volantes ne dépassant pas une vitesse d'environ 400 km / h et une altitude d'environ 2 000 km, convertir la vitesse en nombre M n'est pas pertinent - l'avion se comporte de manière assez linéaire et prévisible dans sa plage de vitesse de fonctionnement subsonique normale.
L'auteur: Yevgeny Balabas
