Kritické Machovo číslo - Critical Mach number

Transonic proudění na křídle letadla, ukazující účinky na a nad kritickým Machovým číslem.

v aerodynamika, kritické Machovo číslo (Mcr nebo M *) z letadlo je nejnižší Machovo číslo ve kterém proudění vzduchu přes nějaký bod letadla dosáhne rychlost zvuku, ale nepřekračuje ji.^[1] Na nižší kritické Machovo číslo„proudění vzduchu kolem celého letadla je podzvukové. Nadzvuková letadla jako např Concorde a bojová letadla mají také horní kritické Machovo číslo při kterém je proudění vzduchu kolem celého letadla nadzvukové.^[2]

Let letadla

U letadla za letu se rychlost proudění vzduchu kolem letadla místy značně liší od rychlosti letu letadla; to je způsobeno tím, že proudění vzduchu se musí zrychlovat a zpomalovat, když se pohybuje kolem struktury letadla. Když rychlost letu letadla dosáhne kritického Machova čísla, rychlost proudění vzduchu v některých oblastech poblíž draku letadla dosáhne rychlosti zvuku, přestože samotné letadlo má rychlost vzduchu nižší než Mach 1,0. To vytváří slabé rázová vlna. Protože letadlo překračuje kritické Machovo číslo, je jeho součinitel odporu vzduchu se náhle zvyšuje, což způsobuje dramaticky zvýšil odpor,^[3] a v letadle, které není určeno pro transonic nebo nadzvukový rychlosti, změny proudění vzduchu přes povrchy řízení letu vést ke zhoršení kontroly nad letadlem.^[3]

U letadel, která nejsou konstruována pro let nad nebo nad kritickým Machovým číslem, jsou rázové vlny, které se tvoří v proudu vzduchu přes křídlo a ocasní plochu, dostatečné pro stánek křídlo, zneplatnit ovládací plochy nebo vést ke ztrátě kontroly nad letadlem (např Mach zastrčit, když rázové vlny v proudu vzduchu nad výtahem pošlou letadlo do nekontrolovatelného ponoru). Tyto problematické jevy objevující se nad nebo nad kritickým Machovým číslem se staly známými jako stlačitelnost. Stlačitelnost vedla ve 30. a 40. letech 20. století k řadě nehod vysokorychlostních vojenských a experimentálních letadel.

Ačkoli v té době neznámá, stlačitelnost byla příčinou jevu známého jako zvuková bariéra. Armáda éry 40. let podzvukové letadlo, tak jako Supermarine Spitfire, Bf 109, P-51 Mustang, Gloster Meteor, On 162, a P-80, mají relativně silná, nezpevněná křídla a nejsou schopni dosáhnout Mach 1,0 v řízeném letu. V roce 1947 Chuck Yeager letěl Bell X-1 (také s nevychovaným křídlem, ale mnohem tenčím), dosáhl Mach 1,06 a dále a zvuková bariéra byla nakonec prolomena.

Brzy transonic vojenská letadla, například Hawker Hunter a F-86 Sabre, byly navrženy tak, aby uspokojivě létaly i při rychlostech vyšších, než je jejich kritické Machovo číslo. Neměli dostatečný tah motoru, aby prolomili zvukovou bariéru ve vodorovném letu, ale mohli při ponoru překročit Mach 1,0, zatímco zůstali ovladatelní. Moderní trysková dopravní letadla, jako Airbus a Boeing letadla, mají maximální provozní Machova čísla pomalejší než Mach 1,0.

Nadzvukový letadla, jako např Concorde, Tu-144, Anglický elektrický blesk, Lockheed F-104, Dassault Mirage III, a MiG 21, jsou navrženy tak, aby překročily Mach 1,0 při vodorovném letu, a proto jsou navrženy s velmi tenkými křídly. Jejich kritická Machova čísla jsou vyšší než u podzvukových a transonických letadel, ale stále jsou nižší než Mach 1,0.

Skutečné kritické Machovo číslo se u jednotlivých křídel liší. Obecně platí, že silnější křídlo bude mít nižší kritické Machovo číslo, protože silnější křídlo více než tenčí křídlo vychyluje proudění vzduchu kolem něj, a tak zrychluje proudění vzduchu na vyšší rychlost. Například poměrně silné křídlo na P-38 Lightning má kritické Machovo číslo asi 0,69. Letoun mohl příležitostně dosáhnout této rychlosti v ponorech, což vedlo k řadě nehod. The Supermarine Spitfire Mnohem tenčí křídlo mu dalo podstatně vyšší kritické Machovo číslo (asi 0,89).

Viz také

• Přetáhněte divergenční Machovo číslo

Reference

• L. J. Clancy (1975) Aerodynamika, Pitman Publishing Limited, Londýn ISBN  0-273-01120-0

Poznámky