Почему стреловидные крылья лучше для преодоления звукового барьера?

Все дело в «эффективном» числе Маха, которое видит крыло. По сути, для стреловидного крыла число Маха, которое крыло «видит» в отношении эффектов сжимаемости, является числом Маха компонента свободного потока, нормального к хорде крыла:

(Источник: stanford.edu via archive.org)

Подметая крыло назад, вы можете приблизиться к скорости звука, не получая сверхзвукового потока над крылом (помните, что крыло генерирует подъем, ускоряя поток воздуха над ним, тем самым уменьшая давление, поэтому вы получите сверхзвуковой поток над крылом до того, как фристрим станет сверхзвуковым). Конечно, как только вы летите сверхзвуковой, на самом деле нет никаких ударных волн над крылом — однако вы можете уменьшить их силу с помощью Wing sweep.

Стреловидные крылья выгодны при околозвуковых режимах полета (М=0,8-1,2). На околозвуковых режимах полета наблюдается резкое увеличение сопротивления (КД до этого момента более или менее постоянна) за счет эффектов сжимаемости, которые проявляются в локальных звуковых областях на крыле (сам самолет может летать при М=0,78, но над некоторыми частями крыла, где давление низкое, скорости могут идти как звуковые, так и сверхзвуковые). Существует очень большое количество волнового сопротивления в таких регионах. Стреловидное крыло существенно снижает эффективную скорость, поэтому поток остается дозвуковым, и удары не формируются над крылом, что не приводит к образованию большого количества сопротивления. Проверьте материал на критическое число Маха (перетащите номер расхождения).

В общем, стреловидные крылья не лучше преодолевают звуковой барьер. Действительно, если вы видите, что первый самолет сломал звуковой барьер в горизонтальном полете (колокол X-1), у него не было стреловидных крыльев. И он был разработан после того, как были разработаны стреловидные крылья.

Что происходит с крыльями, когда вы получаете сверхзвуковые ударные волны, протекающие по крыльям. В частности, поверхности управления. Если вы получите ударные волны над вашими поверхностями управления, вы в основном потеряете контроль.

Во время Второй мировой войны несколько Мустангов P-51 и молнии P-38 потерпели крах после неспособности оправиться от погружения. Оба самолета имели двигатели достаточно быстрые, чтобы довести их до 70% скорости звука в горизонтальном полете. В погружении они вполне могут преодолеть звуковой барьер. И действительно, было высказано предположение, что именно это вызвало сбои. Перерывы на погружение были модернизированы до P-38, чтобы позволить им замедляться достаточно в погружении, чтобы восстановить контроль.

Если вы хотите продолжать летать на уровне или за пределами Маха 1, вам нужно избегать попадания ударных волн на поверхности управления. Поскольку ударные волны обычно конические по своей природе, у вас в основном есть два метода, которые вы можете использовать:

1. Разверните крыло назад так, чтобы они оставались в пределах конуса ударной волны.

2. Сделайте нос длиннее, чтобы оттолкнуть ударную волну от крыльев (или оттолкнуть крылья от ударной волны в зависимости от вашей точки зрения).

Ответы Джейкоба и Фланкера верны. Это эффективное число Маха. Насколько я помню, он был обнаружен Буземаном. Стреловидные крылья могут летать, поэтому субзвуковые в зависимости от числа Маха.

Хорошо-можно летать и с прямыми сверхзвуковыми крыльями-тогда нужны другие крылья. См., например, истребитель. Это несметный дизайн, потому что Starfighter-американский дизайн, а Busemann был немцем.

Недостаток стреловидности: одно имеет смещение пограничного слоя и поэтому почти невозможно держать ламинарную подачу.
Преимущество стреловидности: уменьшенное движение нейтральной точки по сравнению с прямым крылом при переходе на сверхзвуковой. Поэтому некоторые машины с прямыми крыльями разбились, потому что пилоты не смогли восстановиться.

—-Редактировать —Развертка уменьшает движение нейтральной точки. Самое низкое движение видно для крыла дельты. : См. Schlichting / Truckenbrodt Band 2 стр. 214/227 ch. 8 рис. 8.59 / 8.70 (моя Библия). Поэтому sweep/delta уменьшает проблемы с управлением, извините.