Kritické Machovo číslo - Critical Mach number
V aerodynamice je kritické Machovo číslo ( Mcr nebo M * ) letadla nejnižší Machovo číslo, při kterém proudění vzduchu v určitém bodě letadla dosáhne rychlosti zvuku , ale nepřekročí ji. Při nižším kritickém Machově čísle je proudění vzduchu kolem celého letadla podzvukové. Nadzvuková letadla jako Concorde a bojová letadla mají také horní kritické Machovo číslo, při kterém je proudění vzduchu kolem celého letadla nadzvukové.
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 slabou rázovou vlnu . Vzhledem k tomu, že letadlo překročí kritické Machovo číslo, jeho koeficient odporu se náhle zvýší, což způsobí dramaticky zvýšený odpor , a v letadle, které není konstruováno pro transonickou nebo nadzvukovou rychlost, vedou změny proudění vzduchu přes povrchy řízení letu ke zhoršení kontroly nad letadlem .
U letadel, která nejsou navržena k letu nad nebo nad kritickým Machovým číslem, jsou rázové vlny, které se tvoří v proudu vzduchu přes křídlo a ocasní plochu, dostatečné k zablokování křídla, znefunkčnění řídicích ploch nebo ke ztrátě kontroly nad letadlem ( jako je Mach Tuck , 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 ve 30. a 40. letech 20. století vedla k řadě nehod vysokorychlostních vojenských a experimentálních letadel.
Ačkoli v té době neznámá, stlačitelnost byla příčinou jevu známého jako zvuková bariéra . Vojenská podzvuková letadla éry 40. let , jako jsou Supermarine Spitfire , Bf 109 , P-51 Mustang , Gloster Meteor , He 162 a P-80 , mají relativně silná, neotřepená křídla a nejsou schopná dosáhnout řízeného letu 1,0 Mach. V roce 1947 letěl Chuck Yeager s Bell X-1 (také s nevychovaným křídlem, ale mnohem tenčím) a dosáhl Mach 1,06 a dále a zvuková bariéra byla nakonec prolomena.
Brzy transonická vojenská letadla, jako například Hawker Hunter a F-86 Sabre , byla navržena tak, aby uspokojivě letěla i při rychlostech vyšších než jejich kritické Machovo číslo. Neměli dostatečný tah motoru, aby prolomili zvukovou bariéru ve vodorovném letu, ale při ponoru mohli překročit Mach 1,0, zatímco zůstali ovladatelní. Moderní proudová letadla , jako jsou letadla Airbus a Boeing , mají maximální provozní Machova čísla pomalejší než Mach 1,0.
Nadzvuková letadla, jako jsou Concorde , Tu-144 , English Electric Lightning , Lockheed F-104 , Dassault Mirage III a MiG 21 , jsou navržena tak, aby překročila Mach 1,0 při vodorovném letu, a proto jsou navržena 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 tenké 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. Supermarine Spitfire je mnohem tenčí křídla dal značně vyšší kritické Machovo číslo (asi 0,89).
Viz také
Reference
- LJ Clancy (1975) Aerodynamika , Pitman Publishing Limited, London ISBN 0-273-01120-0