dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Републикую свой старый текст на тему “звукового барьера”:

Оказывается, одним из широко распространённых околоавиационных заблуждений является так называемый “звуковой барьер”, который “преодолевают” самолёты.

Даже больше: со сверхзвуковым полётом связан целый букет заблуждений. Как же обстоит дело в реальности? (Рассказ с фотографиями.)

Заблуждение первое: “хлопок”, якобы сопровождающий “преодоление звукового барьера” (ранее, ответ на этот вопрос опубликован на сайте “Элементы”).

С “хлопком” происходит недоразумение, вызванное неверным пониманием термина “звуковой барьер”. Этот “хлопок” правильно называть “звуковым ударом”. Самолет, движущийся со сверхзвуковой скоростью, создает в окружающем воздухе ударные волны, скачки воздушного давления. Упрощенно эти волны можно представить себе в виде сопровождающего полет самолета конуса, с вершиной, как бы привязанной к носовой части фюзеляжа, а образующими, направленными против движения самолета и распространяющимися довольно далеко, например до поверхности земли.

Когда граница этого воображаемого конуса, обозначающая фронт основной звуковой волны, достигает уха человека, то резкий скачок давления воспринимается на слух как хлопок. Звуковой удар, как привязанный, сопровождает весь полет самолета, при условии что самолет движется достаточно быстро, пусть и с постоянной скоростью. Хлопком же кажется проход основной волны звукового удара над фиксированной точкой поверхности земли, где, например, находится слушатель.

Другими словами, если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой, скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии.

А “звуковым барьером” в аэродинамике называют резкий скачок воздушного сопротивления, возникающий при достижении самолетом некоторой пограничной скорости, близкой к скорости звука. При достижении этой скорости характер обтекания самолета воздушным потоком меняется кардинальным образом, что в свое время сильно затрудняло достижение сверхзвуковых скоростей. Обычный, дозвуковой, самолет не способен устойчиво лететь быстрее звука, как бы его ни разгоняли, – он просто потеряет управление и развалится.

Для преодоления звукового барьера ученым пришлось разработать крыло со специальным аэродинамическим профилем и придумать другие ухищрения. Интересно, что пилот современного сверхзвукового самолета хорошо чувствует “преодоление” своим летательным аппаратом звукового барьера: при переходе на сверхзвуковое обтекание ощущается “аэродинамический удар” и характерные “скачки” в управляемости. Вот только с “хлопками” на земле эти процессы напрямую не связаны.

Заблуждение второе: “срыв тумана”.

Если о “хлопке” почти все знают, то с “туманом” ситуация несколько более “специальная”. Есть множество снимков, где летящий самолёт (обычно это истребитель) как бы “выскакивает” из туманного конуса. Смотрится очень эффектно:

Туман и относят к “звуковому барьеру”. Мол, это на фотографии как раз запечатлён момент “преодоления”, а туман и есть “тот самый барьер”.

На самом же деле, возникновение тумана связано лишь с резким перепадом давления, сопровождающим полёт самолёта. В результате аэродинамических эффектов за элементами конструкции самолёта образуются не только области повышенного давления, но и области разрежения воздуха (возникают колебания давления). Именно в этих областях разрежения (протекающего, фактически, без теплообмена с окружающей средой, так как процесс “очень быстрый”) и конденсируется водяной пар. Причиной этому служит резкое падение “локальной температуры”, приводящее к резкому смещению так называемой “точки росы”.

Так что, если влажность воздуха и температура подходят, то такой туман – вызванный интенсивной конденсацией атмосферной влаги – сопровождает весь полёт самолёта. И не обязательно на сверхзвуковой скорости. Например, на фотографии ниже, бомбардировщик B-2, а это дозвуковой самолёт, сопровождается характерной дымкой:

Конечно, так как фотография фиксирует один миг полёта, то, в случае со сверхзвуковыми самолётами, создаётся ощущение “выскакивающего” из тумана истребителя. Особенно выраженного эффекта можно достичь при полёте на небольших высотах над морем, так как в этом случае атмосфера обычно очень влажная.

Именно поэтому большинство “художественных” снимков сверхзвукового полёта сделано с борта того или иного корабля, а запечатлены на снимках самолёты палубной авиации.

(Использованы фотографии U.S. Navy News Service и U.S. Air Force Press Service)

(Отдельное спасибо Игорю Иванову за ценное замечание по физике образования тумана.)

Случайно обнаружилось вот что: читаем в “Википедии” статью “Звуковой барьер” и удивляемся (цитаты):

Динамика образования звукового барьера пока до конца не выяснена, что затрудняет предсказание его возникновения метеорологами. На практике, для предсказания применяются специальные таблицы Брадиса-Гольденвейзера, сопоставляющие данному числу Маха вероятность образования звукового барьера и его высотность.

И далее, в том же духе:

Таким образом, самолёт, осуществляющий полёт за звуковым барьером, не слышим для находящихся с другой стороны наблюдателей – откуда название явления.

Судя по истории, статья висит там несколько месяцев и на неё имеются ссылки из других статей. (Update: после появления этой записки статью удалили. Вот ссылка на предыдущий вариант в “Истории”.)

Сразу напишу: первоисточник этой вики-статьи – юмористическая статья в Новой Аналитической Энциклопедии. При этом, желание Google улучшить качество поисковой выдачи, продвигая на первые позиции статьи из “Википедии”, соответствующие по предмету поисковому запросу, приводит к тому, что по запросу “звуковой барьер” википедический юмор в Google выдаётся на второй позиции. (Addon: выдача “Яндекса” по запросу “звуковой барьер” – столь же плачевна.)

Вот так.

Кто-то ещё сомневается в “полезности” “Википедии”?

New York Times пишет, что запущенный в декабре 2006-го года (видимо, речь о старте 14-го декабря) штатовский разведывательный спутник падает обратно на Землю. Управление спутником, как пишут, было потеряно через некоторое время после того, как его вывели на орбиту.

Где остатки упадут (если упадут) – пока не ясно.

Как известно, F-35 назывется Lightning II в честь американского истребителя Второй Мировой P-38 Lightning. P-38 не был реактивным и выглядел вот так:

Первые серийные образцы (YP-38), построенные Lockheed для ВВС США, появились в 1940-м году. Ещё фото, прототип XP-38:

Пять избранных записок в блоге dxdt.ru за неделю:

• Где взять мишени для ракет;
• Перспективы бортовых РЛС с АФАР;
• Новые фото с Меркурия;
• Ускоритель LHC почти готов;
• F-111 отправляется в отставку.

На марсианских снимках, присланных ровером Spirit, наконец-то обнаружился марсианин. Вполне антропоморфный. Вот фрагмент снимка с марсианином (как бы он стоит над обрывом):

Вот соответствующий полный панорамный снимок (сильно уменьшенный; а фрагмент с человечком приблизительно отмечен прямоугольником слева):

В общем, в реальности марсианин оказывается каким-то совсем небольшим камешком. Иллюзия.

(via)

Кстати, вот вам конспирологическая теория: грамотные марсиане вполне могли давно перехватить управление и роверами, и околомарсианскими орбитальными зондами, присланными с Земли. И теперь, действуя как хорошая контрразведка, марсиане просто присылают дезинформацию, используя захваченные каналы связи.

Так как странный сервис Яндекса Я.ру перестал транслировать записи из внешних блогов (зачем? не понятно), то я там свою регистрацию удалил.

Зато ЖЖ – остаётся и развивается. Там даже появляются “эксклюзивы”.

Австралийские ВВС до 2010-го года заменят свои F-111 на F/A-18. Так что состоящих на вооружении истребителей с изменяемой геометрией крыла в мире станет меньше.

На фото выше – F-111 (US Air Force Photo).

На этом фото: EF-111 – созданный на базе F-111 самолёт РЭБ.

Между прочим, на F-111 для спасения экипажа (два человека) служит отделяемая капсула-кабина, на фото:

(Credit: Jet Age Museum)

На днях в CERN закончили установку детектора CMS (Compact Muon Solenoid) в строящийся ускоритель LHC. На стометровую глубину под землю опустили собранные на поверхности элементы детектора. CMS – весьма большой физический прибор: например, его последний элемент, установленный 22 января, весит около 1430 тонн. Пара фото:

(Credit: CERN)

По планам, ускоритель должны запустить уже этим летом (хотя, вполне возможно, запуск отложат). С помощью LHC, помимо прочего, физики надеются выяснить, откуда у элементарных частиц берётся масса. Кроме того, именно с LHC связываются всякие ужасные перспективы, рассмотренные в сценариях компьютерных игр, самая интересная из которых – это пробивание дыры в другое измерение. Из дыры, понятно, начинают выползать злобные монстры. (Изучение дополнительных измерений нашего Мира – вполне научная цель, реально стоящая перед LHC.)

Колонка Константина Шурыгина на ИнфоБуме, про берестяные грамоты из Новгорода:

Веками и веками новгородцы писали берестяные грамоты – период их бытования длился половину тысячелетия. Все пресеклось в одночасье и навсегда. Не найдено ни одной грамоты позднее конца XV века.

Игральные кости в виде набора правильных многогранников: