avia.wikisort.org - Конструкция

Сверхзвукова́я ско́рость — скорость частиц вещества выше скорости звука или распространения волны сжатия (ударной волны), для данного вещества, или скорость тела движущегося в веществе с более высокой скоростью, чем скорость звука для данной среды.

Эту страницу предлагается объединить со страницей Сверхзвуковое движение.

Теория

В аэродинамике часто скорость характеризуют числом Маха, которое определяется следующим образом: ${\displaystyle M={\frac {u}{c_{s}}}}$, где u — скорость движения потока или тела, ${\displaystyle c_{s}}$ — скорость звука в среде. Звуковая скорость определяется как ${\displaystyle c_{s}={\sqrt {\gamma {\frac {p}{\rho }}}}}$, где ${\displaystyle \gamma }$ — показатель адиабаты среды (для идеального n-атомного газа, молекула которого обладает ${\displaystyle i}$ степенями свободы, он равен ${\displaystyle {\frac {i+2}{i}}}$). Здесь ${\displaystyle i=n_{p}+n_{r}+2n_{c}}$ — полное число степеней свободы молекулы. При этом количество поступательных степеней свободы ${\displaystyle n_{p}=3}$. Для линейной молекулы количество вращательных степеней свободы ${\displaystyle n_{r}=2}$, количество колебательных степеней свободы (если есть) ${\displaystyle n_{c}=3n-5}$. Для всех других молекул ${\displaystyle n_{r}=3}$, ${\displaystyle n_{c}=3n-6}$.

При движении в среде со сверхзвуковой скоростью тело обязательно создаёт за собой звуковую волну. При равномерном прямолинейном движении фронт звуковой волны имеет конусообразную форму, с вершиной в движущемся теле. Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии движущимся телом (помимо потери энергии вследствие трения и прочих сил).

Аналогичные эффекты испускания волн движущимися телами характерны для всех физических явлений волновой природы, например: черенковское излучение, волна, создаваемая судами на поверхности воды.

Классификация скоростей в атмосфере

При обычных условиях в атмосфере скорость звука составляет примерно 331 м/сек. Более высокие скорости иногда выражаются в числах Маха и соответствуют сверхзвуковым скоростям, при этом гиперзвуковая скорость является частью этого диапазона. НАСА определяет «быстрый» гиперзвук в диапазоне скоростей 10-25 М, где верхний предел соответствует первой космической скорости. Скорости выше считаются не гиперзвуковыми скоростями, а «скоростями невозврата» космических аппаратов на Землю.

Сравнение режимов

Режим	Числа Маха	км/ч	м/с	Общие характеристики аппарата
Дозвук	<1,0	<1230	<340	Единственный диапазон скоростей для самолётов с воздушным винтом, прямые или скошенные крылья.
Трансзвук[en]	0,8—1,2	980—1470	270—400	Воздухозаборники и слегка стреловидные крылья, сжимаемость воздуха становится заметной.
Сверхзвук	1,0—5,0	1230—6150	340—1710	Более острые края плоскостей, хвостовое оперение цельноповоротное.
Гиперзвук	5,0—10,0	6150—12300	1710—3415	Охлаждаемый никелево-титановый корпус, небольшие крылья. Пример: «Кинжал».
Быстрый гиперзвук[en]	10,0—25,0	12300—30740	3415—8465	Кремниевые плитки для теплозащиты, несущий корпус аппарата вместо крыльев.
«Возвращение в плотные слои атмосферы»	>25,0	>30740	>8465	Аблятивный тепловой экран, нет крыльев, форма капсул.

Сверхзвуковые объекты

Начальная скорость пули большинства образцов современного огнестрельного оружия больше 1 М.

Некоторые самолёты, среди которых большинство современных истребителей разгоняются до сверхзвуковых скоростей. Также было разработано несколько пассажирских сверхзвуковых самолётов — Ту-144, Конкорд. Ведутся работы над сверхзвуковым реактивным самолётом с тремя двигателями Lockheed Martin N+2[1] и Aerion AS2^[en].

Автомобили, как правило, развивают лишь дозвуковые скорости, однако единичные модели способны превысить скорость звука.

Ракетные сани способны развить сверхзвуковую скорость.

Космические аппараты и их носители, а также многие космические объекты движутся с первой космической и большими скоростями, чьи значения часто превышают скорость звука.

Молекулы кислорода при обычной комнатной температуре движутся со сверхзвуковой средней скоростью, составляющей около 480 метров в секунду[2].

См. также

• Скорость звука
• Число Маха
• Гиперзвуковая скорость
• Звуковой барьер
• Сверхзвуковой самолёт

Примечания

На других языках

---

[en] Supersonic speed

Supersonic speed is the speed of an object that exceeds the speed of sound (Mach 1). For objects traveling in dry air of a temperature of 20 °C (68 °F) at sea level, this speed is approximately 343.2 m/s (1,126 ft/s; 768 mph; 667.1 kn; 1,236 km/h). Speeds greater than five times the speed of sound (Mach 5) are often referred to as hypersonic. Flights during which only some parts of the air surrounding an object, such as the ends of rotor blades, reach supersonic speeds are called transonic. This occurs typically somewhere between Mach 0.8 and Mach 1.2.

---

[fr] Supersonique

Supersonique signifie « supérieur à la vitesse du son ».

---

[it] Regime supersonico

Un problema di fluidodinamica o aerodinamica viene detto in regime supersonico se le velocità caratteristiche del campo di moto risultano maggiori della velocità del suono nel fluido considerato rispetto a un sistema di riferimento solidale al corpo. Il calcolo della portanza su un aereo supersonico (ad esempio il Concorde) è un esempio di problema in regime supersonico.

---

- [ru] Сверхзвуковая скорость

---

---