Navigacija
Lista poslednjih: 16, 32, 64, 128 poruka.

Proboj zvučnog zida

[es] :: Fizika :: Proboj zvučnog zida

[ Pregleda: 3952 | Odgovora: 2 ] > FB > Twit

Postavi temu Odgovori

Autor

Pretraga teme: Traži
Markiranje Štampanje RSS

paga
Marko Mladenovic
inženjer održavanja
Gornji Milanovac

Član broj: 28691
Poruke: 791
93.86.67.*

Sajt: www.linkedin.com/pub/mark..


+9 Profil

icon Proboj zvučnog zida20.06.2009. u 20:09 - pre 179 meseci
Poštovani fizičari ,
tema koja me zanima je proboj zvučnog zida .

Ova pojava je interesantna , i prvi put se raspitujem za mehanizam njenog nastanka .

Zanima me pored objašnjenja o nastanku i efektima pojave za posmatrače , da li i pilot vidi odnosno čuje nekakvu promenu i da li je ta promena trajna , u smislu , da li dok se vozi nadzvučnom brzinom izaziva poremečaj sistema ili je samo trenutna .

POzzz
 
Odgovor na temu

Časlav Ilić
Braunšvajg, Nemačka

Član broj: 4945
Poruke: 565
*.pool.mediaWays.net.



+27 Profil

icon Re: Proboj zvučnog zida22.06.2009. u 13:06 - pre 179 meseci
Citat:
paga: Ova pojava je interesantna , i prvi put se raspitujem za mehanizam njenog nastanka .


„Proboj zvučnog zida“ ne postoji kao fizička pojava, već je popularni naziv za prelaz iz leta podzvučnom u let nadzvučnom brzinom. Izraz je nastao u vreme kada je, iz određenih aerodinamičkih problema tada uobičajenih avionskih konstrukcija, odjednom postajalo jako teško povećati brzinu leta iznad, recimo, Maha 0,8–0,9, i to uz opasne sporedne efekte na upravljivost aviona. Otud kvalifikacije „zid“ i „proboj“.

Citat:
Zanima me pored objašnjenja o nastanku i efektima pojave za posmatrače [...]


Efekti do kojih dolazi pri letu okozvučnim brzinama posledica su vrlo različite prirode podzvučnog i nadzvučnog strujanja vazduha, i prelaza iz jednog u drugo.

Teorijska osnova za proučavanje ovih efekata je Ojlerova jednačina strujanja idealnog, bezviskoznog, stišljivog gasa. Eksperimentalna osnova je adijabatsko strujanje kroz konvergentno-divergentni mlaznik (Lavalov mlaznik): http://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle . Slika levo pokazuje šta se dešava pri strujanju vazduha sleva udesno: pre najužeg dela („grla“) mlaznika, strujanje je podzvučno, i ubrzava se sa smanjenjem poprečnog preseka, kao što bismo očekivali na osnovu svakodnevnog iskustva; u grlu se dostiže Mah 1; posle grla brzina se dalje uvećava sa širenjem poprečnog preseka, suprotno svakodnevnom iskustvu, npr. Bernulijevoj jednačini (koja važi samo za Mahov broj << 1, tj. nestišljivo strujanje).

Ako se brzina u nadzvučnom strujanju uvećava sa povećanjem poprečnog preseka mlaznika, očigledno je da tako ne može doveka. Pošto je totalna energija strujanja konstantna, povećanje brzine znači smanjenje pritiska i gustine, i to mora imati neku granicu. Tu granicu određuju uslovi Rankina-Igonioa primenjeni na Ojlerovu jednačinu: http://en.wikipedia.org/wiki/Rankine-Hugoniot_equation . Iz njih proizlazi da će se na nekom mestu u mlazniku (ako je ovaj dovoljno dugačak) javiti trenutni prelaz iz nadzvučnog u podzvučno strujanje, diskontinuitet, odnosno skokovita promena pritiska, gustine i statičke temperature. Ovaj diskontinuitet zove se stojeći udarni talas, skraćeno samo udar. Posebno, diskontinuitet pritiska (sniženi pritisak pre udara, povećeni iza) ono je što bismo doživeli kao zvuk eksplozije ako bismo brzo protrčali kroz stojeći udarni talas.

Kakve veze ovo ima sa avionom? Kako se brzina leta približava Mahovom broju 1, po površinama aviona (obično prvo po krilima) počinju da se razvijaju baš ovakvi udarni talasi — svaki podužni isečak strujanja („strujna cev“) oko aviona može se zamisliti kao jedan lokalni konvergentno-divergentni mlaznik (mada ovakva aproksimacija ne podržava još neke bitne efekte u trodimenzionalnom strujanju). Kada se udari po avionu dovoljno razviju, na nadzvučnim brzinama, posmatrač na zemlji čuje eksplozivan zvuk u trenutku kad sliveni udarni talas aviona u celini pređe preko posmatrača. Ovo je bitno podvući: ne postoji „eksplozija pri proboju zvučnog zida“. Umesto toga, avion konstantno proizvodi udarni talas dok leti nadzvučno, i svaki posmatrač na zemlji duž putanje leta doživeće zvučni udar kad talas pređe preko njega. Što avion brže i niže leti, to je jači talas koji stiže do posmatrača.

Citat:
[...] da li i pilot vidi odnosno čuje nekakvu promenu i da li je ta promena trajna , u smislu , da li dok se vozi nadzvučnom brzinom izaziva poremečaj sistema ili je samo trenutna .


Pilot ne čuje nikakav poseban zvuk, jer, kao što rekoh, s njegove tačke gledišta ne postoji nikav proboj nikakvog zvučnog zida. Zapravo, kako pri nadzvučnom letu više ne može čuti deo zvuka sopstvenih motora koji dopire kroz vazduh izvan aviona (brži je od zvuka), već samo deo koji stiže kroz (metalnu) konstrukciju, nije nemoguće da je i tiše u kabini.

Trajni poremećaj, međutim, itekako postoji, i to upravljivosti i stabilnosti aviona. Zbog različitih priroda podzvučnog i nadzvučnog strujanja menja se raspodela sila po avionu, pa ako se upravljačke površine (horizontalni i vertikalni rep, krilca) isprojektuju za podzvučne brzine bez osvrtanja na nadzvučne, avionom se više neće moći upravljati već na visokim podzvučnim brzinama. Usled elastičnosti konstrukcije, komande se mogu čak i izvrnuti u jednom trenutku („revers komandi“), npr. tako da povlačenjem palice k sebi pilot spušta mesto da podiže nos aviona. Zbog ovoga je više probnih pilota poginulo 40-ih, dok nisu prokljuvili šta se dešava.

Pošto su uvedene upravljačke površine koje mogu da se izbore sa nadzvučnim letom (jačeg aerodinamičkog dejstva, kruće konstrukcije, hidraulički potpomognute), piloti ranih serijskih nadzvučnih aviona prosto su što pre proletali kroz nezgodnu okozvučnu zonu (recimo, Mah 0,9–1,1) gde se osobine upravljivosti i stabilnosti skokovito menjaju, i bili uvežbavani kako da manevrišu i šta da očekuju u odzivu aviona pri podzvučnom, a šta pri nadzvučnom letu. U današnjim nadzvučnim avionima, komande više nisu neposredno spregnute između pilotske palice i upravljačkih površina, već računar određuje tačan otklon upravljačkih površina u zavisnosti od pilotovog unosa na palici i režima leta, a pilotu daje veštačku silu na palici, radi zadovoljavajuće stabilnosti i ravnomernog osećaja pilotiranja u svim režimima leta.
 
Odgovor na temu

paga
Marko Mladenovic
inženjer održavanja
Gornji Milanovac

Član broj: 28691
Poruke: 791
93.87.164.*

Sajt: www.linkedin.com/pub/mark..


+9 Profil

icon Re: Proboj zvučnog zida22.06.2009. u 15:26 - pre 179 meseci
Konačno odgovor na jedno od mojih politikin zabavnik pitanja .
hvala drug
 
Odgovor na temu

[es] :: Fizika :: Proboj zvučnog zida

[ Pregleda: 3952 | Odgovora: 2 ] > FB > Twit

Postavi temu Odgovori

Navigacija
Lista poslednjih: 16, 32, 64, 128 poruka.