Звуковые удары, ударные волны и разбитые окна, которые они вызывают, являются серьезными препятствиями на пути возвращения сверхзвуковых самолетов. Однако ученые Северо-Западного политехнического университета в Китае нашли замечательный способ уменьшить последствия этих явлений.
Обычные крылья самолета следуют принципам конструкции, установленным братьями Райт, и основаны на принципе Бернулли. Согласно этому принципу, более быстрый поток воздуха над крылом приводит к более низкому давлению, а более медленный поток воздуха внизу создает более высокое давление, которое поднимает самолет.
Однако когда самолет приближается к скорости звука, возникают ударные волны, создающие турбулентность и сопротивление. Они уменьшают подъемную силу и вызывают разрушительные вибрации.
Исследовательская группа под руководством профессора Гао Чао из университетской школы аэронавтики предположила, что стратегические дыры в крыле могут устранить эти пагубные последствия.
Они использовали компьютерное моделирование и эксперименты в аэродинамической трубе, которые продемонстрировали, что отверстия в крыле разрушают ударные волны и гасят возникающие в результате вибрации. Примечательно, что они также обнаружили улучшение аэродинамической эффективности более чем на 10%.
Решающий момент в проектировании самолетов
Сегодня немногие страны способны производить сверхзвуковые самолеты, поскольку им требуется специализированная и дорогая конструкция, чтобы противостоять силам, возникающим на сверхзвуковых скоростях. Кроме того, возникшие в результате звуковые удары привели к ограничениям на сверхзвуковые полеты над населенными пунктами и, в частности, способствовали выводу из эксплуатации Конкорда в 2003 году.
Решение, предложенное командой, простое, элегантное и эффективное. Закрыв отверстия механизмом, который открывается только тогда, когда самолет превышает скорость звука, они могут эффективно управлять потоком воздуха вокруг крыла.
В этих отверстиях находится воздушный насос, который регулирует интенсивность струи, ограничивая тем самым турбулентность в передней части крыла. Это снижает вибрацию крыла. Несмотря на небольшую потерю подъемной силы, общее снижение сопротивления приводит к увеличению отношения подъемной силы к лобовому сопротивлению.
Будущие перспективы и глобальные усилия
В то время как команда теперь ожидает дополнительных испытаний в аэродинамической трубе для совершенствования своей технологии, другие исследовательские группы по всему миру ищут решения проблем, стоящих перед сверхзвуковыми полетами, сообщает Газета South China Morning Post.
Эти усилия включают добавление канавок или выступов на поверхности крыла, использование механических устройств для подавления ударных волн и нанесение пьезоэлектрических пленочных покрытий для управления воздушным потоком.
Ожидается, что НАСА совместно с Lockheed Martin в этом году проведет первый испытательный полет своего экспериментального сверхзвукового самолета X-59. Этот самолет имеет удлиненную носовую часть и кабину без обращенного вперед лобового стекла, предназначенную для значительного снижения шума при сверхзвуковом полете.
Тем не менее команда Гао по-прежнему уверена в своем решении. «Используя управление реактивной струей для подавления ударных волн, хотя и происходит небольшая потеря подъемной силы, это может уменьшить общее сопротивление, так что аэродинамическое качество увеличивается, а не уменьшается», — отметили они в своем отчете.
Результаты команды были опубликованы в China Aviation Journal. Акта Аэродинамика Синика.
ОБ ИЗДАТЕЛЬСТВЕ
Амаль Джос Чако Амаль пишет код в обычный рабочий день и мечтает фотографировать крутые здания и читать книгу у костра. Он любит все, что связано с технологиями, бытовой электроникой, фотографией, автомобилями, шахматами, футболом и Формулой-1.
