Техника - молодёжи 1946-08-09, страница 13

мент находится тело, волна _в еще только начинает расти. Ранее же* возбужденные волны успели вырасти. Радиус их сфер тем больше, чем раньше они порождены —■ чем дальше находится от тела центр их образования. Бесчисленные сферические волны, складываясь, образуют позади движущегося тела коническую волну.

Прямой барьер, характерный для тела, движущегося со звуковой скоростью, превращается при сверхзвуковой скорости в конус, в вершине которого находится тело. Угол при вершине конуса называют углом Маха. Он тем острее, чем больше скорость тела превышает скорость звука.

Намного раньше аэродинамиков с подобным явлением встретились артиллеристы: ведь им постоянно приходится иметь дело со сверхзвуковыми скоростями. Изучая поведение снарядов, они обнаружили много интересных явлений и закономерностей. Некоторые эксперименты, проводившиеся артиллеристами, относятся к концу XVIII века.

В 1868 году эксперименты по определению сопротивления воздуха при разных скоростях полета снаряда производил знаменитый русский! артиллерист, заслуженный профессор Михайловской артиллерийской академии Николай Владимирович Маиевский.

С помощью остроумных приспособлений он определял скорость на разных расстояниях от орудия. Зная» уменьшение скорости на различных участках траектории, он вычислил сопротивление движению снаряда. Обрабатывая результаты, Маиевский обнаружил, что при скорости около 1 20Q километров в час коэфициент сопротивления .резко возрастает, а затем постепенно уменьшается.

Маиевский математически обработал результаты опытов и создал специальную методику исследования полета снаряда. В 1882 году Маиевский вместе с Забудскош после многочисленных опытов определил закон изменения» сопротивления современных снарядов. Появилась прочная экспериментальная база учения о сопротивлении, испытываемом снарядами.

Однако полного представления о картине обтекания снаряда у артиллеристов не было. Воздушного барьера они увидеть не могли. Его увидел летчик.

Летчик летит вместе с самолетом и, достигнув скорости снаряда, может уви

деть то, что недоступно наблюдению артиллеристов.

Впрочем, уже на очень ранних стадиях развития авиации аэродинамики начали исследовать законы движения тел в специальных аэродинамических трубах. Эти трубы были использованы н артиллеристами.

Артиллеристы производили ряд фотоснимков обтекания пули. Снимки показали ярко выраженную коническую баллистическую волну, расходящуюся от головной части пули.

Вслед за артиллеристами исследованием движений со* сверхзвуковой скоростью занялись и аэродинамики.

В 1933 году профессор Прандтль для исследования больших скоростей построил специальную аэродинамическую трубу. Она была проста, но необычна на вид. Конещ трубы, диаметр которой бил всего около 6 сантиметров, упирался в бак, из которого выкачивался воздух. При открытии крана атмосферный воздух? с опюмной скоростью врывался через трубу в резервуар. В образующемся воздушном потоке профессор установил модель для испытания. Конечно, ни о каких измерениях в такой маленькой трубе не могло быть и речи, тем более, что она работала всего 10 секунд. Но все же сквозь стеклянное окно можно было наблюдать характер обтекания тела.

При испытании модели крыла в потоке, скорость которого в два раза превышала скорость! звука, были обнаружены скачки уплотнения, расходящиеся под острым углом от носика крыла, подобно волне на поверхности воды, рассекаемой носом корабля».

Авиационные работники пошли дальше артиллеристов.

Для того чтобы* самолету лететь с большой скоростью, необходимо вначале достичь ее, а после полета уменьшить и сделать посадку. Следовательно, для авиации необходимо знать характер обтекания тела одного и того же профиля на всех режимах полета — от малых скоростей до больших.

В дальнейшем были построены аэродинамические трубы больших скоростей, в которых» исследовали, как изменяется характер обтекания, профиля, если продувку производить при разных скоростях воздушного потока.

В разработке теории аэродинамики больших скоростей огромное значение имеют труды советских ученых. Широ

кую известность получили работы: академика С. А. Христиановича, членов-корреспондентов Академии наук, А. И. Некрасова и М. В. Келдыша, посвященные теоретическому исследованию проблем новой аэродинамики.

В этом году за экспериментальные исследования по аэродинамике больших скоростей удостоены Сталинской премии научные сотрудники ЦАГИ Академик С. А. Христианович, В. Г. Гальперин, И. П. Горский, А. П. Ковалев. Научным сотрудникам ЦАГИ П. П. Красилыци-кову и Г. П. Свищеву присуждена Сталинская. премия за создание новых крыловых профилей скоростных самолетов.

Опыты полностью подтвердили прогнозы теоретиков и дали, кроме того, очень важные результаты. Аэродинамики проследили, как при достижении скорости в 1 200 километров в час у носика профиля образовывается волна сжатого воздуха и как затем, при дальнейшем увеличении скорости, эта волна как бы переламывается и расходится от носика под острым углом.

Эксперименты доказали, что именно скачок уплотнения создает основное сопротивление движению тела при полете в звуковой и сверхзвуковой области.

Чем тупее снаряд или фюзеляж самолета, тем больше скачок уплотнения. Обычный обтекаемый профиль с толстым носиком при малой скорости дает небольшой коэфициент сопротивления. При звуковой же скорости коэфициент сопротивления его резко возрастает. По сравнению со скачком уплотнения обтекаемость играет небольшую роль. Клиновидный же предмет с острым носиком при большой скорости имеет меньший коэфициент сопротивления.

Пипетка движется быстрее, чем гребень волны. Капля падает впереди гребня, порожденного предыдущей каплей. На воде возникает серия кругов, иэ которых каждый последующий меньше, чем предыдущий. Гребни всех кругов образуют на воде волну, расходящуюся под острым углом, подобную волне, разбегающейся от носа корабля. Если снаряд движется со сверхзвуковой скоростью, то каждая новая звуковая волна возникает в том месте, до которого еще не дошли волны, порожденные ранее. Сзади тела остается вереница сферических волн, которые образуют коническую баллистическую волну.

ное явление происходит, когда тело движется в воздухе со звуковой скоростью. Тело, перемещаясь вместе со сжатием, порождаемым им, и возбуждая все новые волны, воздвигает перед собой мощный барьер сжатого воздуха.

Пипетка движется с той же скоростью, с какой разбегаются круги на воде. Каждая новая капля падает на гребень предыдущей волньи Гребни всех волн, порожденных каплями, движущиеся в том направлении, куда переносится пипетка, соединяются вместе. В результате образуется единый волновой гребень. Подоб-