Что такое высокоскоростное стойло?

Когда скорость воздушного потока локально превышает скорость звука над крылом, формируется ударная волна, и поток отделяется от этой ударной волны.

Подобно стойлу, сверхзвуковое разделение потока удаляет компонент подъемной силы, создаваемый уменьшением давления на верхней поверхности крыла, и поэтому эффекты аналогичны.

I вызывает снижение подъемной силы, и поскольку центр давления составляет примерно четверть хорды на верхней поверхности, но середина хорды на нижней, это вызывает значительный момент снижения, который может быть невозможно восстановить, даже если подъем после сваливания в противном случае достаточен для поддержания самолета, летящего прямо. Этот эффект часто называют подтяжкой Маха . Сверхзвуковые самолеты часто имеют все движущиеся лифты, чтобы иметь достаточные полномочия управления, чтобы компенсировать это.

Отличие от нормального сваливания заключается в том, что после разделения сверхзвукового потока подъемная сила остается пропорциональной углу атаки, и поэтому самолет продолжает вести себя более или менее нормально, за исключением изменения дифферента.

Подтяжка Маха может быть ниже 0,7 Маха в зависимости от конструкции самолета, потому что воздух движется быстрее над крылом. Он может быть задержан с помощью стреловидных крыльев, потому что ударные волны формируются только тогда, когда составляющая скорости воздуха перпендикулярно крылу превышает скорость звука.

Сверхзвуковой самолет в конечном счете сталкивается со сверхзвуковым разделением потока, но более низкая поверхностная подъемная сила достаточна, чтобы уравновесить вес самолета на той скорости и высоте, и самолет может продолжить полет с разделенным верхним поверхностным потоком.

Это не относится к большинству дозвуковых самолетов, которые по соображениям эффективности, как правило, путешествуют на высотах, где у них очень мало возможностей для остановки. Поскольку скорость сваливания увеличивается с высотой, в то время как скорость звука немного уменьшается с более низкой температурой там, скорость сваливания в конечном счете будет равна критическому числу Маха, которое создает угол гроба и абсолютный потолок для самолета. Для большинства гражданских транспортных самолетов диапазон между скоростью сваливания и критическим числом Маха (где увеличение сопротивления и разделение сверхзвукового потока начнутся) значительно уменьшается на крейсерской высоте, но у них обычно недостаточно мощности двигателя для достижения фактического угла гроба.

Самолет останавливается, когда крыло не может произвести достаточный подъем, чтобы выдержать полет. Это может произойти по двум причинам:

1. Разделение потока из-за высокого угла атаки. Наклон кривой подъема, который является положительным и линейным при малых углах атаки, становится отрицательным, так что увеличение угла атаки приводит к более низкой подъемной силе. Это вызвано эффектами вязкости.
2. Разделение потока из-за сильных ударов по крылу близко к маху 1. Это вызвано эффектами Маха.

Первый-это низкая скорость сваливания, но это может произойти на любой скорости. Высокоскоростные киоски второй сорт. Они могут быть спровоцированы

1. полет быстрее в том же положении, обычно в очень разреженном воздухе и со скоростью около 0,8 Маха.
2. Или их можно спровоцировать, требуя увеличения подъемной силы на той же скорости, например, путем начала поворота.
3. Третий способ заключается в подъеме, так что воздух становится тоньше и холоднее, а крылу нужен более высокий угол атаки, чтобы произвести тот же подъем, что и раньше.

Во всех случаях начальный поток над крылом был локально слабо сверхзвуковым и создавал слабый удар. Или путем увеличивать скорость (более точно: номер Маха полета) или угол нападения, удар будет более сильным и может причинить разъединение подачи, так что крыло производит меньше подъемной силы, чем раньше. Самолет останавливается. В случае U-2 хвост все равно будет работать, только крыло будет производить меньший подъем, поэтому самолет наклоняется и ускоряется. Ускорение делает вещи хуже, потому что теперь удары становятся еще сильнее. Теперь пилот заперт в погружении, которое он не может закончить. Очень весело, когда на несколько километров ниже пилот видит МиГ-17, выполняющий подтягивания с высокой скорости, чтобы подобраться достаточно близко, чтобы открыть огонь.

К счастью, увеличение сопротивления из-за более сильных ударов ограничивает увеличение скорости, и после падения, возможно, на 2 км, воздух становится достаточно плотным для пилота U-2, чтобы успешно остановить погружение и начать подъем обратно на более безопасную, более высокую высоту.

Как этого избежать? Как правило, этого вообще нельзя избежать, его можно только смягчить. Стреловидность крыла является наиболее эффективным способом ограничить потери подъемной силы из-за местных ударов, но даже сильно стреловидное Дельта-крыло будет иметь снижение максимального коэффициента подъема вокруг Маха 1. Оптимизированная форма аэродинамического профиля помогает повысить предел, но когда этот новый предел превышен, потеря подъемной силы будет тяжелее. В конце концов, большинство современных самолетов прибегают к ограничению огибающей полета и использованию электронного ФТС для обеспечения того, чтобы огибающая не превышалась.