Тема. Основы аэродинамики больших скоростей

1. Отличие аэродинамики дозвуковых скоростей от аэродинамики около- и сверх- звуковых скоростей. Вклад русских ученых и инженеров в теорию и практику аэродинамики больших скоростей.

2. Распространение звуковых волн в потоке. Число М, М_крит., скачки давления и уплотнения воздуха.

3. Волновой кризис. Сопротивление самолета на больших скоростях. Аэродинамические формы скоростных самолетов.

4. Нагревание поверхности летательных аппаратов при больших скоростях и способы защиты.

В начале ХХ века наибольшая скорость полета на самолете не превышала 100 км/час, а в начале ХХI века Х-33 способен развивать скорость от 8М до 13 М (4420 м/сек).

В борьбе за скорость в истории авиации можно выделить два периода.

В первый, наиболее длительный период, скорость росла постепенно и к середине Великой Отечественной войны наиболее быстроходные самолеты достигали 700 км/час. Увеличение скорости шло за счет улучшения аэродинамических форм самолета и наращивания мощности его силовой установки.

Однако аэродинамические формы самолета в то время уже были доведены до такого совершенствования, что дальнейшее улучшение их могло дать лишь незначительное увеличение скорости. Повышение же мощности силовой установки сверх определенного предела становится уже маловыгодным. Так, с повышением мощности росли вес и габариты поршневого двигателя, что увеличивало вес и лобовое сопротивление самолета. Однако скорость полета существенно не возрастала.

Дальнейшему росту скорости мешали и другие причины, лежащие в самой природе полета. Известно, что лобовое сопротивление прямо пропорционально квадрату скорости полета. Однако это справедливо только при скоростях до 700-800 км/час. При больших скоростях оно пропорционально не квадрату, а большей ее степени. Это объясняется появлением добавочного, так называемого волнового сопротивления. Для преодоления быстрорастущего лобового сопротивления самолета обычная силовая установка уже непригодна. Дело осложняется и тем, что на больших скоростях, вследствие волнового сопротивления, коэффициент полезного действия винта резко падает.

Второй период борьбы за скорость полета начался с появлением реактивных двигателей, развивающих огромные мощности при сравнительно малом весе. Такие двигатели преодолевают большое лобовое сопротивление. Скорость полета снова начала быстро расти. В начале Великой Отечественной войны советские конструкторы создали реактивный самолет, скорость которого превзошла все скорости, достигнутые винтовыми самолетами.

Первый полет на реактивном самолете совершен талантливым летчиком капитаном Г.Я.Бахчиванджи. Пророческие слова К.Э.Циолковского «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных» были претворены в жизнь в его родной стране.