Supersoninio laisvojo rudens fizika ir lenktynes, skirtas „Quieter Concorde“

$config[ads_kvadrat] not found

How To Make Your Drums quiet - 5 Tips for Playing Your Drums Quietly

How To Make Your Drums quiet - 5 Tips for Playing Your Drums Quietly
Anonim

Jei norite statyti raketą su drąsiu nauju dizainu, turite turėti būdą, kaip išbandyti jos struktūrinį vientisumą be variklio. Neturite vėjo tunelio, bet nesate pasiruošęs sutikti. Jūs manote sau: „Kas yra skrydis be varomosios jėgos?“ Tada atsakysite į savo klausimą: „Falling“. Paprasčiau tariant, paprasčiausias būdas skristi be paleidimo yra nykimas. Paimkite prototipą labai aukštai, nuleiskite jį ir greičiausiai gausite jos veikimo jausmą.

Svarbiausias pasaulio tikslumo kritimo meno specialistas yra Japonijos aviacijos kosminių tyrimų agentūra arba JAXA, kuri iš esmės yra Japonijos NASA versija. Agentūra bando sukurti praktinę viršgarsinę plokštumą, kuri nėra lengva. Panašios pastangos praeityje sukūrė vidutiniškus produktus, labiausiai žinomus „Concorde“.

„Concorde“ susidūrė su problemomis, kurios neleido kitiems lėktuvams priimti tokio paties dizaino savo laivams. Vienas iš didžiausių problemų buvo perteklinis triukšmas. Sąvoka „Sonic Boom“ nėra klaidingas, nes garso barjeras yra nepaprastai garsus reiškinys. Gamintojai turėjo suprojektuoti lėktuvą, kad keleivių galvutės nebūtų sprogstamos, o lėktuvai negalėtų skristi į žemę, nes niekas žmogus ant žemės nenori būti priverstas tokiems žalingiems garsams. JAXA tikslas - sukurti tylesnį viršgarsinį keleivinį lėktuvą. Be to, jis išbandė jį atliekant bandymus su eksperimentiniu modeliu Švedijoje.

Kaip pragaras tai veikia? Iš esmės balionas pakelia nepilotuojamą modelį - JAXA „Silent SuperSonic Concept Model“ apie 18,6 mylių į orą ir tiesiog jį lašina. Jutikliai, pritvirtinti prie plokštumos, matuoja smūgio bangas, kai plokštuma artėja prie greičio iki 1,39 m.

Skaitmeninio laisvo kritimo fizika ne viskas skiriasi nuo to, kaip veikia objektas, judantis greičiau nei garsas horizontalioje plokštumoje. Oras tampa stipriai suspaustas priešais plokštumą, kuris užtvindo aukšto slėgio bangą visomis kryptimis. Ši smūgio banga pradeda plisti per orą, bet tampa silpnesnė, kai ji juda toliau, tapdamas garso banga. Tai garsus sprogimas, kurį girdime ir skambiname garsiniu bumu.

Norint suprasti, kas yra ypatinga dėl viršgarsinio laisvo kritimo, turėtume atidžiau pažvelgti, kas tiksliai yra „Mach“ numeriai: santykis tarp objekto greičio ir garso greičio tam tikroje vietoje. Garso greitis priklauso nuo temperatūros ir slėgio pokyčių - aukštesniuose aukštuose garso greitis mažėja, todėl objektui nebūtina važiuoti tokiu pačiu greičiu, kad pasiektų Mach 1 tūkstantį mylių oro, kaip jis veikia jūros lygmeniu. (Garso greitis jūros lygiu yra apie 760 mylių per valandą).

Be to, Mach 1 yra labai nestabili aplinka dėl smūgio bangos, susidariusios nutraukiant garso barjerą. Net nedideli judesiai gali turėti labai stiprų fizinį poveikį objektui. Blogiausia vieta iš esmės yra nuo 0,9 iki 1,2.

Taigi, kai objektas juda viršgarsiniu greičiu laisvo kritimo metu, tai neįprasta padėtis spartėja greičiau, o jo Macho skaičius didėja lėčiau. Daugiau laiko praleidžiama nestabiliose „Mach“ zonose, nei tuo atveju, jei ji judėtų horizontalioje plokštumoje. Dauguma lėktuvų yra suprojektuoti judėti praeityje Mach 1 ir kuo greičiau įvesti saugią zoną. Jūs negalite išbandyti kažko panašaus į laisvą kritimo eksperimentą.

Greitis taip pat atsiduria dėl vilkimo. Tai atsitiko, žinoma, labiausiai žinomame objekto, judančio greičiau nei garsas, pavyzdžiu: Felix Baumgartner 2012 m. Šuolis nuo maždaug 23 mylių į orą, kad taptų pirmuoju dangaus nardytoju, norint nutraukti garso barjerą nenaudojant orlaivio naudojimą. Baumgartneris nukrito į Žemę, todėl jis nustojo pagreitinti dėl susidūrimo su oro molekulėmis, sukurdamas „pasipriešinimo jėgą“, sukurtą kaip oro pasipriešinimą, kol jis taps lygus ir priešingas gravitacijos jėgai. Šiuo metu Baumgartneris pasiekė didžiausią greitį.

Iš tikrųjų, nors dauguma objektų, kurie pasiekia galinį greitį, tiesiog liktų pastoviu greičiu, Baumgartneris iš tikrųjų pradėjo sulėtėti, nes aplinkinė atmosfera pradeda storėti ir storesnė, nes laisvo kritimo objektas nuleidžiasi. Taigi terminalo greitis pradeda mažėti - tai reiškia, kad Baumgartneris taip pat pradėjo sulėtėti. Tą patį galima būtų pasakyti ir vienai iš „Silent SuperSonic“ koncepcijos modelių plokštumų JAXA.

Mokslas, kaip ir daugelis kitų gyvenimo dalykų, yra vėsesnis, kai jis greičiau.

$config[ads_kvadrat] not found