Час и какой должна быть длина взлетно-посадочной полосы,если известно,что самолет для взлета должен набрать скорость 240 км

Гиперзвуковая скорость, «гиперзвук» — сегодня в ракетной и авиационной сфере это самое модное слово. Как «нанотехнологии» повсеместно лет десять назад. Но что же это такое «гиперзвук», и в чем он измеряется?

Есть правильный ответ — больше 1 М. Или Число Маха равное единице, это скорость звука, а выше единицы, это уже сверхзвук.

Совсем не привычное нам число, выраженное в километрах в час. Если упростить, то объяснить можно так: скорость звука зависит о свойств среды в которой он распространяется, чем плотнее среда, тем быстрее распространяются колебания (звук это ведь волна). Таким образом на разной высоте скорость звука разная. Чем выше, тем меньше плотность воздуха и тем ниже будет местная скорость звука.

Специальная теория относительности Эйнштейна (СТО) устанавливает абсолютный предел скорости, с которой может двигаться волна – скорость света в вакууме составляет примерно 300 000 км в секунду. Однако до сих пор не было известно, имеют ли звуковые волны верхний предел скорости при прохождении через твердые тела или жидкости. Недавно британским и российским ученым удалось выяснить, как определить верхний предел скорости звуковых волн, зависящих от центральных констант – общих параметров, с помощью которых мы постигаем таинственную физику нашей Вселенной. Это ограничение скорости, как показали результаты исследования, опубликованного в журнале Science Improvements, составляет 36 километров в секунду, что примерно вдвое больше скорости звука, проходящего через самый твердый драгоценный материал на Земле – алмаз.

Скорость звука – скорость распространения в среде упругих волн.

Многие люди часто спрашивают, почему мы сейчас не летаем на сверхзвуковой скорости в гражданской авиации. Однозначного ответа на этот отчасти риторический вопрос нет, так как к такому положению дел привело слишком много факторов. Возможно, со временем сверхзвук вернется в жизнь простых путешественников, но пока говорить о нем рано. Даже несмотря на существование образцов, которые реально летали больше полувека назад, сейчас все так, как есть. Все это очень сложно, но в то же время интересно. В этой статье мы поговорим о том, что из себя представлял самолет, который все знали. Если кто-то еще путается в названиях и может не вспомнить, под каким номером модели выпускался сверхзвуковой пассажирский ТУ, то «Конкорд» вспомнят все.

• Кто делал Конкорд
• Когда появился Конкорд
• Сколько стоил полет на Конкорде
• На какой высоте и с какой скоростью летал Конкорд
• Салон сверхзвукового самолета
• Зачем у сверхзвукового самолёта опускается нос
• Почему самолеты не летают быстрее
• Почему больше нет сверхзвуковых пассажирских самолетов
• Где сейчас Конкорды

Почему самолеты не летают быстрее

Учитывая все сказанное и то, что сверхзвуковой авиации уже больше полувека, многие спрашивают, почему самолеты не могут летать быстрее. Даже не говоря о сверхзвуковых самолетах, неужели нельзя просто взять и заставить обычный самолет лететь быстрее?

Можно, и они способны преодолевать те самые 800-900 километров в час, которые часто становятся крейсерской скоростью обычных лайнеров. Вот только делать это нет смысла. Расходы вырастут значительно, а время в пути сократится буквально на 10 минут. Особенно, если перелет не дальний.

Про Конкорд даже писали книги, но он оказался не тем, что нужно людям.

Все из-за того, что самолет не летит на максимальной скорости начиная с самого отрыва от полосы. Скорость он набирает постепенно по мере взлета и набора высоты. Только на эшелоне скорость подбирается к той, которая и является максимальной в этом полете. Перед посадкой она тоже постепенно начинает сбрасываться. В итоге полет с большей скоростью можно сравнить со стоянием в пробке в течение 10 километров, в середине которой есть небольшой свободный кусок. Не так важно, будешь ты там ехать со скоростью 90 или 100 километров в час.

В некоторых рейсах, впрочем, самолеты переваливают за 1 000 километров в час и даже поднимаются на более высокие эшелоны, вплоть до 12 000 метров, но это скорее исключение, чем правило. Обычно полеты реактивных пассажирских самолетов проходят на высоте 10 000 — 11 000 метров и на скорости 850-900 километров в час.

OBRAZOVALKA.COM — образовательный портал
Наш сайт это площадка для образовательных консультаций, вопросов и ответов для школьников и студентов .

На вопросы могут отвечать также любые пользователи, в том числе и педагоги.

Консультацию по вопросам и домашним заданиям может получить любой школьник или студент.

Cамолет массой 5 т для взлета обязан иметь скорость 540 км/ч и длину разбега 600 м Какой обязана быть мощность мотора самолета Считать что во время разгона самолет двигался равноускоренно а коэффициент сопротивления был равен 0,2.

Задать свой вопрос

1 найдем ускорение  a = V^2/2*S=150*150/1200=18,75 м/с22 найдем силу тяги  Fтяг = m*a+ k*m*g=m(a+ k*g)=5000(18,57 +2)=102850Н3 найдем мгновенную мощность при взлете  N= Fтяг*V=15427500 Вт4 если в ответе требуют среднюю мощность Nср=N/2=7,7 МДж

Добро пожаловать!

Для того чтобы стать полноценным пользователем нашего портала, вам необходимо пройти регистрацию.

Авторизоваться
Уже зарегистрированны? А ну-ка живо авторизуйтесь!

Что такое скорость звука

Скорость звука в километрах в час не выражается, просто потому, что в таком случае она всегда будет разной.

Зависимость скорости звука от высоты полета

Например, скорость звука у земли (на высоте 0 км) составит 340 метров в секунду (м/с), это 1224 км/ч. И тут важно сказать что такое значение будет: при температуре +15 и давлении 750 мм. рт. ст. и относительной влажности 0%. То есть, при «стандартных» условиях.

А вот на высоте 10 000 метров, на которой летают современные пассажирские лайнеры, это уже около 299 м/с (это 1076 км/ч), то есть разница довольно значительная — 12%.

Также от высоты полета и других параметров атмосферы зависит и скорость звука, и сопротивление воздуха и, соответственно, скорость самолета, которую он может развить.

Скорость звука на высоте 11 километров и выше почти не будет меняться, эта часть атмосферы называется «тропопауза».

То же самое в виде таблицы

Зависимость скорости звука от высоты*

*Минутка занудства. Нужно напомнить, что на самом деле скорости звука от высоты зависит условно, это упрощение. Скорость звука зависит от плотности атмосферы, а плотность воздуха, в свою очередь, зависит от температуры, влажности и давления, которые меняются с высотой.

Почему больше нет сверхзвуковых пассажирских самолетов

ТУ-144 хоть и был во многом лучше Конкорда, но он очень быстро ”отсеялся”. Про это я расскажу в отдельной статье. Проект Boeing по организации сверхзвуковых пассажирских перевозок так и не достиг своей реализации. Конкорд просто стал никому не нужен.

Boeing тоже пыталась, но не смогла.

На самом деле, спрос на него может и был бы, но авиакомпании все больше теряли терпение от того, сколько денег они тратили на перевозки, часто просто не окупая их. В итоге, к окончанию истории самого известного пассажирского сверхзвукового самолета привело трагическое обстоятельство.

Крушение Конкорда в 2000 году

Единственная на сегодняшний день (маловероятно, что они снова начнут летать) авария Конкорда произошла 25 июля 2000 года — 20 лет назад. В результате инцидента самолет загорелся и упал на отель, который находился рядом с аэропортом.

Так выглядела единственная катастрофа Конкорда.

Следствие установило, что авария произошла из-за куска колеса, который остался на полосе после взлета DC-10. Этот кусок пробил крыло Конкорда, которые шел на взлет и в результате этого вспыхнул пожар, самолет ”потерял” два двигателя и уже не мог обеспечить себе достаточной тяги во взлетном режиме. Хотя, она бы все равно не спасла, учитывая возгорание.

За столько лет работы была только одна катастрофа с участием Конкорда и то это не было конструктивным просчетом, а стечением обстоятельств

В результате крушения погибло 100 пассажиров, 9 членов экипажа и 4 человека на земле. Авария еще больше подкосила и без того туманное будущее самолета и к 2003 году эксплуатация этого воздушного судна окончательно прекратилась.

• 36 минут назад

  последняя надежда на вашу помощь..
  Под действием силы 100Н пружина растягивается на 2см. Определить работу силы упругости при растяжении от 2см до 10см.

• 1 час назад

  Помогите пожалуйста даю 30 баллов

• 1 час назад

  Помогите пожалуйста даю 40 балов

• 1 час назад

  Помогите пожалуйста даю 30 балов

• 1 час назад

  Физика помогите пожалуйста

• 3 часа назад

  Будьласочка, дуже терміново!!! Будьласочка, напишіть мені ввдповідь! Під дією світла металева пластинка зарядилася.знак заряду пластинкиА)+Б)-В)0​

• 3 часа назад

  Будьласочка, дуже терміново!!! Будьласочка, напишіть мені ввдповідь! Для деякої речовини фотоефект починається при освітленні її світлом зеленого кольору.Чи відбувається фотоефект якщо речовину опромінити світлом жовтого кольору​

• 4 часа назад

  Знайдіть швидкість руху Землі навколо Сонця, вважаючи, що орбіта Землі — це коло радіусом 1,5⋅10⁸ км

• 4 часа назад

  Выживет ли человек если 500 000 метров упадёт в океан?

• 4 часа назад

  2. Тіло масою 50 кг, рухаючись з прискоренням 2 метри за секунду в квадраті, штовхає інше тіло та надає йому прискорення 5 метрів за секунду в квадраті. Знайти масу цього тіла. Тертя не брати до уваги.СРОЧНОО!!!!! 100 БАЛОВ!!!!​

• 5 часов назад

  Виберіть правильне твердження:
  Із збільшенням відстаней між тілами, сила їх гравітаційного притягання збільшується.
  Сила гравітаційного притягання двох тіл не залежить від маси цих тіл.
  Гравітаційна стала має різні значення для тіл Всесвіту.
  Гравітаційна стала має однакове значення для всіх тіл Всесвіту.

• 5 часов назад

  Гравітаційне поле існує
  тільки навколо Землі
  тільки навколо Сонця, планет, місяця
  навколо будь-якого тіла
  навколо тіл, які мають велику масу

• 5 часов назад

  Оберіть правильні твердження
  Вільне падіння — це рух тіла тільки під дією сили тяжіння.
  Сила тяжіння Землі — це сила, з якою Земля притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні або поблизу неї.
  Сила тяжіння Землі — це сила, з якою Земля притягує до себе Місяць.
  Сила тяжіння Землі — це сила, з якою Земля притягує до себе предмети, що знаходяться на її поверхні.

• 5 часов назад

  Знайти силу тяжіння, що діє на тіло масою 10 кг.

Вы не можете общаться в чате, вы забанены.

• 37 минут назад

  последняя надежда на вашу помощь..
  Под действием силы 100Н пружина растягивается на 2см. Определить работу силы упругости при растяжении от 2см до 10см.

• 1 час назад

  Помогите пожалуйста даю 30 баллов

• 1 час назад

  Помогите пожалуйста даю 40 балов

• 1 час назад

  Помогите пожалуйста даю 30 балов

• 1 час назад

  Физика помогите пожалуйста

• 3 часа назад

  Будьласочка, дуже терміново!!! Будьласочка, напишіть мені ввдповідь! Під дією світла металева пластинка зарядилася.знак заряду пластинкиА)+Б)-В)0​

• 3 часа назад

  Будьласочка, дуже терміново!!! Будьласочка, напишіть мені ввдповідь! Для деякої речовини фотоефект починається при освітленні її світлом зеленого кольору.Чи відбувається фотоефект якщо речовину опромінити світлом жовтого кольору​

• 4 часа назад

  Знайдіть швидкість руху Землі навколо Сонця, вважаючи, що орбіта Землі — це коло радіусом 1,5⋅10⁸ км

• 4 часа назад

  Выживет ли человек если 500 000 метров упадёт в океан?

• 4 часа назад

  2. Тіло масою 50 кг, рухаючись з прискоренням 2 метри за секунду в квадраті, штовхає інше тіло та надає йому прискорення 5 метрів за секунду в квадраті. Знайти масу цього тіла. Тертя не брати до уваги.СРОЧНОО!!!!! 100 БАЛОВ!!!!​

• 5 часов назад

  Виберіть правильне твердження:
  Із збільшенням відстаней між тілами, сила їх гравітаційного притягання збільшується.
  Сила гравітаційного притягання двох тіл не залежить від маси цих тіл.
  Гравітаційна стала має різні значення для тіл Всесвіту.
  Гравітаційна стала має однакове значення для всіх тіл Всесвіту.

• 5 часов назад

  Гравітаційне поле існує
  тільки навколо Землі
  тільки навколо Сонця, планет, місяця
  навколо будь-якого тіла
  навколо тіл, які мають велику масу

• 5 часов назад

  Оберіть правильні твердження
  Вільне падіння — це рух тіла тільки під дією сили тяжіння.
  Сила тяжіння Землі — це сила, з якою Земля притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні або поблизу неї.
  Сила тяжіння Землі — це сила, з якою Земля притягує до себе Місяць.
  Сила тяжіння Землі — це сила, з якою Земля притягує до себе предмети, що знаходяться на її поверхні.

• 5 часов назад

  Знайти силу тяжіння, що діє на тіло масою 10 кг.

В мире существуют большое количество самолетов, которые преодолели рубеж скорости в 2 Маха (2448 км/ч). Некоторые из них являются исследовательскими аппаратами, но большая часть – это боевые или разведывательные машины.

Согласитесь, есть что-то завораживающие в полете на сверхзвуковой скорости, которую способны достигать все самые быстрые самолеты в мире. Только представьте себе: вы находитесь на высоте пять километров, слышите в наушниках четкую команду «вперед» и выжимаете дроссель назад, до упора. Вы чувствуете, как мощный двигатель разгоняет вас до скорости, немыслимой для любой другой жизненной формы на нашей планете.

Но дело совсем не в вас – вы просто пассажир. Самолет, на котором вы летите – вот истинное произведение искусства, в него был вложен труд и знание сотен конструкторов и инженеров. Сейчас мы поведаем вам о десяти самых стремительных самолетах в мире.

Су-27 2876,4 км/ч

Су-27 может достичь скорости в 2,35 Маха. Этот самолет является вершиной инженерной мысли бывшего Советского Союза. Этот самолет имеет два двигателя и электродистанционную систему управления, впервые использованную на советских боевых самолетах. Эта машина создавалась чтобы завоевать превосходство в воздухе, и для этого он должен был противостоять новому поколению американских самолетов, таких как F-15 Eagle.

Су-27 вооружен 30-мм пушкой и имеет 10 точек подвески для ракет типа «воздух-воздух», которые могут поражать противника на средних и коротких дистанциях. Су-27 – это действительно классная машина, несмотря на то, что она первый раз поднялась в небо более 35 лет тому назад, эти истребители до сих пор в строю. Созданы многочисленные модификации Су-27. И самые современные из них являются грозным противником для любого самолета.

General Dynamics F-111 3060 км/ч

Девятый номер нашего списка самых быстрых самолетов в мире, не является истребителем, это тактический бомбардировщик, который способен достигать скорости 2,5 Маха. Этот прекрасный самолет уже списан в 1998 году. Он имел девять точек внешней подвески и два бомбовых отсека внутри фюзеляжа. Все это позволяло ему поднимать в воздух и доставлять до цели 14300 кг обычных или ядерных бомб, нести ракеты «воздух-воздух» или на него можно было установить многоствольную скорострельную пушку.

F-111 еще называли Муравьедом. F-111 был первым самолетом запущенным в серию, с изменяемой стреловидностью крыла, и это давало этому самолету ощутимые преимущества.

McDonnell Douglas F-15 Eagle 3065 км/ч

Это американский всепогодный истребитель, который считается одним из наиболее успешных самолетов, он до сих пор состоит на вооружении ВВС США. F-15 Eagle относится к четвертому поколению, имеет два двигателя и прекрасную тяговооруженность. Все это позволяет разгонять самолет весом 18000 кг до скорости в 2,5 раза выше, чем скорость звука. Свой первый полет F-15 Eagle совершил в далеком 1976 году, но он и сегодня считается важной частью вооружений ВВС США и будет оставаться в строю вплоть до 2025 года. 1200 экземпляров этих самолетов американцы поставили своим самым близким союзникам: Японии, Саудовской Аравии и Израилю. В текущих планах американского командования продолжить производство этих машин, вплоть до 2019 года.

Изначально этот самолет задумывался, как средство завоевания превосходства в воздухе, но затем была выпущена модификация F-15E Strike Eagle, которую уже можно отнести к истребителям-бомбардировщикам. Эта машина может брать на борт ракеты класса «воздух-воздух» Sparrow, Sidewinder, дополнительные топливные баки или авиационные бомбы. Для этого у F-15E Strike Eagle предусмотрено 11 точек подвески. Кроме того, этот самолет вооружен 20-мм скорострельной пушкой M61A1 Vulcan. Не удивительно, что на счету этого самолета более 100 подтвержденных побед в воздушных боях.

Миг 31 3463,92 км/ч

Этот самолет может достигать скорости 2,83 Маха. На нем установлены два мощнейших двигателя, что позволяло самолету развивать сверхзвуковую скорость как на больших, так и на низких высотах. На МиГ-31 были установлены пассивные и активные радиолокационные системы, четыре подобные машины могли контролировать фронт длиной 900 километров.

Миг-31 был вооружен:
автоматической 23-мм пушкой;

четырьмя тяжелыми ракетами «воздух-воздух» R-33 или шестью R-37;

ракетами «воздух-воздух» среднего или дальнего радиуса действия или специальными ракетами для высокоскоростных целей.

Производство этой машины было остановлено в 1994 году и точно неизвестно, сколько самолетов было сделано. Предположительно, это 400-500 машин.

XB-70 Valkyrie 3672 км/ч

B-70 Valkyrie- это уникальный самолет и еще одно детище «холодной войны». Шесть его двигателей должны были разгонять самолет массой 240 тонн до скорости 3 Маха. В результате такой скорости конструкция самолета в некоторых местах нагревалась до 330 °C. Такая высокая скорость самолету нужна была для того, чтобы уходить от советских перехватчиков и, самое главное, чтобы избежать последствий ядерного взрыва. Ведь, XB-70 Valkyrie – это стратегический бомбардировщик, созданный для доставки ядерного оружия.

Огромные размеры самолета позволяли ему поднимать достаточно топлива, чтобы залетать внутрь территории СССР на дальность 6900 километров и возвращаться обратно без дозаправки в воздухе. Самолет мог брать на борт 14 ядерных бомб. Первый полет XB-70 совершил в 1964 году, были построены два самолета.

Bell X-2 Starbuster 3911,9 км/ч

BellX-2 – это экспериментальный американский самолет, который был создан для изучения условий полета на высоких скоростях.

Первый полет машины состоялся в 1954 году, а уже через два года программа была прекращена. Именно на этом самолете изучалось, как ведет себя самолет при скоростях выше 2 Махов. Именно на этом самолете была достигнута невероятная на то время, скорость 3,196 Маха, однако после достижения этой скорости, пилот сделал резкий маневр и самолет вышел из-под контроля. После этого случая программа была прекращена.

МиГ-25 3916,8 км/ч

МиГ-25 был создан для перехвата американских разведывательных самолетов, таких как SR-71, летавших на больших высотах со сравнительно небольшой скоростью. Чтобы быть в состоянии выполнять подобные задачи, МиГ-25 имел уникальные характеристики: скорость самолета равнялась 3,2 скорости звука, он мог поражать цели на высоте до 25 километров. Ни один из МиГ-25 так никогда и не сбил SR-71, но зато эти машины отлично показали себя в нескольких конфликтах, например, в ирано-иракской войне. МиГ-25 был вооружен 4 ракетами класса «воздух-воздух».

Этот самолет до сих пор эксплуатируется в нескольких странах. Всего было построено примерно 1100 машин.

Lockheed YF-12 4100,4 км/ч

YF-12 разрабатывался, как прототип самолета, который может развивать скорость 3,35 скорости звука.

Своим внешним видом он не отличается от SR-71 Blackbird, кроме того, что YF-12 вооружен тремя ракетами класса «воздух-воздух». Именно этот самолет послужил прототипом для создания SR-71 Blackbird. Кроме этого, оба эти самолета разрабатывал один конструктор – знаменитый Кларенс «Келли» Джонсон. Вскоре программа была прекращена, но этот самолет навсегда остался в истории авиации, как обладатель нескольких титулов, которые, впрочем, у него скоро отобрал SR-71 Blackbird.

SR-71 Blackbird 4102,8 км/ч

После испытаний этот самолет использовался как ВВС США, так и НАСА. Военные использовали «Черного дрозда» в качестве стратегического разведчика, а НАСА использовала его для исследовательских целей. Первый полет SR-71 Blackbird совершил в 1964 году. Всего было выпущено 32 машины. Их активно использовали для шпионажа против СССР, Кубы и других стран. SR-71 Blackbird был первым самолетом, на котором применили технологию стелс. Но основной защитой самолета была его скорость: он легко уходил от перехватчиков и ракет.

Основной проблемой при его создании, была высокая температура, до которой самолет разогревался в полете. Для SR-71 необходимо специальное топливо, заправляется он только в полёте.

North American X-15 8200,8 км/ч

Это самый стремительный в мире пилотируемый самолет. Его максимальная скорость 6,7 Маха. Построен он для проведения исследовательских работ по изучению гиперзвуковых пилотируемых полетов. X-15 имеет ракетный двигатель, он стартует с борта стратегического бомбардировщика. Этот самолет уже достиг высоты 107 км, скорости 6,7 Маха и совершил суборбитальный космический полет.

Приземляется самолет самостоятельно, на дно высохшего озера.

Сколько стоил полет на Конкорде

Несмотря на первоначальный успех модели и ее революционность, вскоре выяснилось, что с экономической точки зрения она совершенно невыгодна. Летал самолет в основном по маршруту из Парижа в Нью-Йорк и обратно. Время в пути занимало всего три часа, но за это время самолет выжигал до 8 тонн топлива на одну тонну полезной нагрузки. Если грубо, то для доставки к месту назначения 10 человек с одним чемоданом каждый, требовалось 8 тонн топлива.

8 тонн топлива для доставки одной тонны полезной нагрузки — та ее экономичность.

При этом самолет требовал более дорогого и долгого обслуживания. Конкорд работал в более сложных условиях, чем обычные лайнеры, и кроме обычного обслуживания, надо было еще проверять прочность конструкции, иногда даже с использованием рентгеновского оборудования. Все это приводило к долгим простоям и даже на земле самолет требовал на свое содержание очень много денег. Не говоря уже о закупочной стоимости самого борта, которая тоже была намного выше, чем у обычного реактивного самолета.

Высокой стоимость была только в начале, когда выяснилось, что самолеты очень сложные для получения с них прибыли, они отдавались за символическую цену. Французские авиакомпании покупали их за один франк, английские — за 1 фунт. Но они брали на себя обязательство эксплуатировать самолеты и продавать их только по такой же символической цене

В разное время полет на Конкорде стоил по-разному, но можно усредненно говорить о цене в 10-11 тысяч долларов. Столько стоил билет из Парижа в Нью-Йорк и обратно. Даже сейчас сумма кажется очень большой. Тогда это было целое состояние и далеко не все могли себе позволить регулярно летать по делам на таком самолете. Многие пассажиры брали на него билет просто как на аттракцион.

Полетали бы на этом красавце за 10+ тысяч долларов?

Когда Конкорд совершал свой последний рейс, цены на него на аукционах поднимались до 60 тысяч долларов.

Где сейчас Конкорды

Конкорд был культовым самолетом, который за 23 года эксплуатации перевез по всему мире около 4 миллионов пассажиров и бесславно уйти на пенсию он просто не мог. Последний рейс для многих был, что называется, ”со слезами на глазах”. Теперь эти самолеты можно найти только в музеях и на постаментах.

Даже сейчас мало кто может зайти в кабину Конкорда, а она была интересной для своего времени.

Всего было выпущено 20 Конкордов и все они, за исключением двух, находятся в музеях или на специальных площадках. Не получится посмотреть только на борт, с заводским номером 211, который разобрали на запчасти для других Конкордов и борт 203, который разбился в Париже.

Что касается заводских номеров, то те, что начинаются на ”0”, являются прототипами. На ”1” начинаются предсерийные образцы. Если в начале номера стоит ”2”, например, 203, то это серийно выпускавшиеся машины

Примерно две трети самолетов эксплуатировались до 2003 года. Сейчас самый ”молодой” самолет находится в Имперском военном музее (Дасфорд, Великобритания). Его налет составляет всего 632 часа (с 1971 по 1977 год). Самый ”повидавший” борт стоит в Музее Моря, Воздуха и Космоса Интерпид (Нью-Йорк, США). Налет этого самолета составил 23 397 часов в период 1976 по 2003 год.

Один из самых известных выставленных Конкордов сейчас встречает путешественников в аэропорту Шарля Де Голля в Париже. А самый первый Конкорд, выпущенный 2 марта 1969 года под номером 001, налетал всего 812 часов и стоит в Аэрокосмическом музее в Ле Бурже, Франция.

Для чего нужно измерение скорости в Махах?

Слово «MACH» или буква «М» значатся на особых индикаторах скорости в пилотских кабинах — этими приборами часто дополняют измерители приборной скорости и на летном жаргоне их именуют «махометрами». Лимб «махометра» размечен в условных единицах — условно говоря, если его стрелка встанет на цифру 1, то самолет летит со скоростью звука в данный момент времени и на данной высоте. Если полет, предположим, проходит низко над землей, то фактическая скорость при 1 Махе будет равняться 1224 км/ч, если на высоте десяти тысяч метров — 1076 км/ч.

Но возникает естественный вопрос — для чего пилоту необходимы данные скорости с «махометра»? Дело в том, что момент перехода через звуковой барьер связан с резкими изменениями аэродинамического баланса самолета и требует повышенного внимания в управлении. И этот момент как раз точно индицирует «махометр».

В дальнейшем, после «перехода через единицу» этот прибор также необходим для оценки реальной ситуации, что называется, «онлайн», ибо за звуковым пределом машина ведет себя совсем не так, как до него. Ну, и наконец, индикация реальной скорости в Махах нужна для отслеживания числа М, обозначенного создателями самолета, как конструктивный предел его прочности.

Впрочем, «махометр» имеется не в каждом самолете. Собственно, принято считать, что для летающих машин, не превышающих скоростей около 400 км/ч и высот около 2–3 тысяч километров конвертация скорости в число М неактуальна — самолет в своем штатном дозвуковом диапазоне рабочих скоростей ведет себя достаточно линейно и предсказуемо.

От дозвука до гиперзвука

Скорость звука в воздухе давно принята за некую эталонную точку отсчета для самых разных научных и практических измерений. Впервые об этой величине как о достаточно стабильной упоминал еще Аристотель. Он использовал ее для сравнения и характеристики движения тел. Первым же человеком в истории, преодолевшим звуковой барьер, стал в 1947 году американский летчик-испытатель Чарльз Йегер на экспериментальном самолете Bell Х-1. Первый советский пилот, капитан Олег Соколовский, разогнался до скорости звука годом позже — на Ла-176, также экспериментальном.

Правда, сверхзвуковые полеты середины ХХ века были весьма условными по нынешним понятиям. Ла-176 достигал скорости звука лишь в пологом пикировании, а Bell Х-1 для этого и вовсе поднимался в небо не собственными силами, а с помощью самолета-носителя, дабы не потратить все топливо на взлете.

Сверхзвуковым принято называть диапазон от 1 до 5 скоростей звука, ну а 5 «звуковых» скоростей и далее — это тот самый «гиперзвук», о котором сегодня так много говорят. Правда, пока он упоминается чаще всего применительно к ракетному оружию, ибо пилотируемые и беспилотные самолеты, перемещающиеся на таких скоростях, в массе своей представляет штучные тестовые модели.

Чем Конкорд отличается от сверхзвукового ТУ-144

Если говорить о Конкорде и ТУ-144 с точки зрения сравнения, то между ними больше общего, чем разного. В первую очередь оба самолета могут летать на сверхзвуковой скорости, а ”максималка” отличается буквально на пару сотен километров в час (ТУ-144 чуть быстрее). Также оба самолета сделаны по одной аэродинамической схеме и простой человек даже не отличит один самолет от другого, если на борту не будет написано British Airways, Air France или Аэрофлот. Первые два названия будут нанесены на Конкорды, а последнее — на ТУ-144.

Самые большие отличия заключаются только в конструкции передней части. Оба самолета имеют откидной нос, но у ТУ-144 более развитая аэродинамика с точки зрения подвижных элементов. Для того, чтобы ему было проще сохранять баланс при посадке, сразу за кабиной у него были маленькие крылышки. Они откидывались при посадке и не только генерировали дополнительную подъемную силу, но и направляли воздух под крыло.

На этом фото хорошо видны крылышки, которые открываются у ТУ-144 при посадке.

Все это касается технических отличий, но было еще одно главное отличие. Судьба Конкорда сложилась куда более успешно. В первую очередь, из-за того, что он летал в капиталистических странах, где рыночная экономика решала, кто готов заплатить за билет большие деньги. В СССР перелеты на огромные расстояния были важны, но каждый билет субсидировался государством и это было накладно.

Кроме этого, Конкорд летал над океаном и там уровень шума при переходе на сверхзвук не ставил острых вопросов. Куда сложнее было, когда ТУ-144 ”громыхал” над крупными городами.

3700 километров в час. Virgin Galactic показала концепт сверхзвукового пассажирского самолета

А еще у в ТУ-144 была катастрофа в самом начале пути, когда он разбился во время демонстрационного полета. Первая катастрофа Конкорда состоялась только в 2000 году и это привело к тому, что его судьба закончилась всего через три года, хотя катастрофа даже не была связана с техническими неполадками или недочетами.

На какой высоте и с какой скоростью летал Конкорд

Возможность перелететь через Атлантику всего за три часа достигалась за счет того, что самолет разгонялся до скорости примерно 2 200 километров в час. Делал он это на высоте 18 000 — 18 500 метров. Благодаря полетам на такой большой высоте Конкорд мог себе позволит не петлять по воздушным коридорам, теряя на этом время, а двигаться по максимально короткой прямой.

За время длительного полета на большой скорости температура носовой части самолета могла подниматься до 130 градусов Цельсия, а на кончиках крыла доходить до 100 градусов

Движение с такой большой скоростью было бы не возможно при сохранении традиционной аэродинамической схемы. Так как сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости, конструкция должна быть намного более прочной. При увеличении скорости почти в три раза, сопротивление увеличивается примерно в девять раз. Также аэродинамика должна быть не в форме капли, чтобы воздух ее обтекал, а в форме клина, чтобы буквально прокалывать воздух, не создавая перед носом зону повышенного давления.

Именно такая форма планера позволяет преодолевать скорость звука.

Крылья тоже должны быть более компактными, так как на такой скорости подъемной силы и так хватает. В итоге они были сделаны в форме треугольников, смещенных назад. Если говорить больше с технической стороны, то такая схема самолета называется «бесхвостка» и сделана она с низкорасположенным треугольным крылом оживальной формы (промежуточная между конусом и эллипсоидом). Так получилось сделать их более обтекаемыми и более прочными, но был и один серьезный минус такой компоновки.

Если не вдаваться в тонкости сложной топливной системы Конкорда, можно только сказать, что она состояла из 17 баков общим объемом 119 280 литров. При переходе на сверхзвук через балансировочные камеры топливо перемещалось между баками. Потом скорость увеличивалась и топливо снова перемещалось. Уже после этого самолет набирал максимальную скорость.

Салон сверхзвукового самолета

Изначально предполагалось три варианты компоновки салона Конкорда — от 108 до 144 пассажиров. В итоге сертификацию он получил на перевозку 128 пассажиров, но такая компоновка никогда не использовалась. Все самолеты изначально вмещали 108 человек, но эксплуатировавшие их British Airways и Air France привели салон к тому, что в нем было ровно 100 человек.

Вот так скромно выглядел салон Конкорда.

Больше в него было не уместить, так как его ширина составляла всего 2,62 метра. Это даже меньше, чем у ТУ-134. В итоге слева и справа от прохода в каждом ряду было всего по два кресла. При этом гермокабина Конкорда занимала 85% его общего объема.

Самолеты с вертикальным взлетом. Как они работают и зачем нужны

Зачем у сверхзвукового самолёта опускается нос

Конструкция носовой части пассажирских сверхзвуковых самолетов сделана такой не для красоты. Опускающийся нос выполняет очень важную функцию. Только благодаря ему получается посадить самолет.

В том числе из-за недостаточной подъемной силы крыла такого самолета на небольшой скорости, перед посадкой приходилось очень высоко задирать нос. В том случае пилоты просто не могли визуально контролировать подлет к полосе. Садиться вслепую тоже было плохой идеей и поэтому приходилось выкручиваться из положения.

Заход на посадку должен был быть именно таким.

При рулежке и взлете носовой обтекатель опускался всего на пять градусов. Этого было достаточно. При посадке и заходе на посадку он отклонялся на 12,5 градусов. Еще было дополнительное остекление. Оно поднималось в основной полетной конфигурации при числах Маха больше 0,8.

Откидной нос помогал сделать так, чтобы носовой обтекатель не перекрывал обзор пилотам. Кроме этого, можно было сделать так, чтобы они смотрели на полосу через более вертикально расположенные стекла. Из-за этого было меньше искажений и безопасность становилась намного выше.

В итоге нос опускался, когда он был не нужен. Аэродинамика самолета в этом варианте оставляла желать лучшего, но все исправлялось, когда нос был поднят. Он придавал конструкции нужную форму и делал обводы кабины более обтекаемыми.

Интересно, что для обеспечения безопасной посадки при таком большом угле атаки как у Конкорда, он был сделан выше (высота стоек составляла 3,5 метра) и пришлось немного менять схему обслуживания в аэропорту. В шутку самолет даже называли цаплей.

Вот поэтому его называли цаплей.

Зачем нужно число Маха

Так вот, число Маха в авиации представляет собой отношение скорости летательного аппарата к скорости звука на той высоте на которой он сейчас летит. Так удобнее, ведь на разной высоте скорость звука будет разной и чтобы понимать достигает ли самолет скорости звука, его скорость измеряют в числах М.

Один мах, это просто — 1 мах, а не «км/ч». Нельзя просто ответить на вопрос  «сколько 1 мах в километрах в час», нужно всегда уточнять, о какой высоте идет речь.

Если еще проще, число М показывает сколько скоростей звука в скорости самолета сейчас на конкретной высоте (при определенных условиях среды). Если число Маха больше единицы, очевидно, мы имеем дело со сверхзвуковой скоростью. Поэтому чаще всего вы будете встречать пояснение для какой высоты указано конкретное число Маха.

Например, для Боинга 777 крейсерской скоростью считается 0,84 М (это дозвуковой летательный аппарат). То есть на высоте 10 000 метров при стандартных условиях, принимая скорость звука за 1076 км/ч умножаем ее на 0,84 и получаем — 904 км/ч. По документации крейсерская скорость Boeing 777 составляет как раз 905 км/ч.

Что касается сверхзвуковых летательных аппаратов, то, по определению, их скорости должны быть больше скорости звука, то есть больше 1 М. Например у Су-27 это 2,35 М, что примерно 2 528 км/ч на высоте 10 км (скорость звука 295 м/с, а это 1062 км/ч).

Число М некоторых сверхзвуковых самолетов

• Су-27 — 2,35 М
• Су-30 — 2,0 М
• Миг-31 — 2,82 М
• Eurofighter — 2,0 М
• F-15 — 2,5 М
• F-16 — 2,0 М
• F-22 — 2,25 М
• SR-71 — 3,3 М (3 529 км/ч)

А вот гиперзвуковые летательные аппараты

• Эксперементальный гиперзвуковой X-43A — 7,5 М (12 144 км/ч)
• Эксперементальная ракета X-51 — 9,8М  (12 144 км/ч)

SR-71 — самый быстрый серийный самолет

Еще одно замечание, число Маха в авиации, это качественная величина, а не количественная. То есть это не скорость в чистом виде, а критерий который показывает насколько скорость объекта выше скорости звука. Зачем? Затем, что дозвуковые, трансзвуковые, сверхзвуковые или гиперзвуковые скорости очень сильно отличаются по сути.

Пилоту (и инженеру тоже) важно знать какой у него сейчас режим обтекания самолета (дозвуковой, трансзвуковой или сверхзвуковой). Например, во многих указателях скорости есть отдельный циферблат, показывающий значение числа Маха в дополнению к приборной скорости.

На картинке в начале этого повествования изображен трансзвуковой режим. Это значит, что сам самолет еще не превысил скорость звука, а на некоторых его участках (на фото это очень хорошо видно по белым «клиньям») скорость обтекания уже достигла скорости звука.

Поэтому и образовались скачки уплотнения которые хорошо видны благодаря образованию конденсата позади них. Вот почему, число Маха так важно.

Скорость звука и число Маха

Когда заходит речь о сверхзвуковых или гиперзвуковых скоростях, вместо привычных большинству людей километров (или миль) в час начинают фигурировать какие-то странные «Махи». Например — «скорость самолета превысила 5,2 Маха». Что же это за единица измерения и как ее воспринимать?

Так называемое «число Маха» названо в честь Эрнста Маха, австрийского физика. Будучи одним из основоположников газовой механики и окончив жизнь в эпоху первых летающих «этажерок», «небесных тихоходов», он и подумать не мог, что уже в конце 1940-х гг. реактивные истребители вплотную приблизятся к звуковому барьеру, и единица скорости, названная его именем, войдет в повседневный обиход авиаторов.

Запредельно упрощенно (и весьма некорректно!) можно сказать, что единица числа Маха — это скорость звука. Иными словами, 1 Мах условно равен 340 метрам в секунду или 1224 км/ч. Соответственно, 2 Маха — условно 680 метров в секунду или 2448 км/ч, и далее соответственно. Однако любой преподаватель газодинамики за такое объяснение отвесит вам полновесного «леща» учебником Абрамовича. Ибо число Маха — это не скорость в классическом понимании — в виде расстояния, пройденного за отрезок времени. Эта безразмерная единица, хотя и плотно привязана к скорости звука в воздухе, учитывает тот факт, что скорость звука — вовсе не постоянная величина!

Большинство считает, что скорость звука в воздухе равна 340 метрам в секунду. Но свойства-то воздуха могут быть разными. А значит, различна и скорость распространения звука в нем! В приземном слое она действительно равна тем самым 340 метрам в секунду, но, к примеру, на высотах около десяти километров, скорость из-за разреженности воздуха и низких температур — иная, и составляет уже около 300 метров в секунду.

Чтобы преодолеть звуковой барьер непосредственно над землей, самолету нужно достичь скорости 1224 км/ч, а на высоте десяти тысяч метров для этого достаточно скорости 1076 км/ч — на 148 км/ч меньше. Разница около 13–14 процентов — это весьма немало и имеет существенное значение как для инженеров, проектирующих самолет, так и для пилотов, им управляющих. Иными словами, 1 Мах — это скорость звука при конкретных параметрах высоты и температуры, в которых летит самолет, «здесь и сейчас».

Когда появился Конкорд

Первый проект по созданию сверхзвукового пассажирского самолета Великобритания и Франция вынашивали еще в 1956 году. Позже именно они объединили свои усилия и наработки, чтобы создать тот самый самолет мечты. В отличии от нынешнего Dreamliner (Boeing 787), название которого тоже переводится, как «самолет мечты», Concorde действительно был шедевром и прорывом.

На фоне Конкорда Boeing-787 вовсе не «самолет мечты».

Все части самолета собирались во Франции или в Великобритании, кроме стоек шасси. Их доверили Испании

Первый полет он совершил 2 марта 1969 года, а уже в мае того же года был представлен на международном авиасалоне в Ле-Бурже. Самолет разрабатывался двумя странами, исторические отношения между которыми сложно назвать гладкими. Наверное, именно поэтому он получил свое название, которое в переводе с французского означает «Согласие».

Ограничение скорости звука

Чтобы оценить ограничение скорости звука, группа исследователей из Лондонского университета Королевы Марии, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в Троицке обнаружила, что ограничение скорости звука зависит от двух фундаментальных констант: постоянной тонкой структуры (фундаментальной физической постоянной, характеризующей силу электромагнитного взаимодействия) и отношения масс протона и электрона (одна из важных физических констант, известна с большой точностью — 1836,152672.).

Точно настроенные значения постоянной тонкой структуры и отношения массы протона к массе электрона, а также равновесие между ними управляют ядерными реакциями такого типа, как распад протонов и ядерный синтез в звездах. Баланс между этими двумя величинами задает узкий коридор «зоны обитаемости» или «зоны Златовласки» – условной зоны в космосе с наиболее благоприятными условиями для жизни, – пишут авторы научной работы.

Авторы исследования надеются, что полученные результаты будут иметь дальнейшее научное применение.

Исследователи предположили, что темп звука уменьшается с увеличением массы атома. Проверив это предположение на широком спектре разнообразных материалов, ученые пришли к выводу о том, что звук должен передаваться быстрее всего через твердый атомарный водород, который может существовать только при очень высоком давлении, например, в ядрах газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн (давление на самых больших планетах Солнечной системы превышает один миллион атмосфер). Находясь в твердом состоянии атомарный водород представляет собой металл со сверхпроводниковыми свойствами. После проведения сложных квантово-механических расчетов исследователи определили что в твердом атомарном водороде скорость звука ближе всего к теоретическому пределу.

Издание Science Alert приводит слова одного из авторов исследования физика Константин Траченко (Kostya Trachenko) из Лондонского университета Королевы Марии:

Мы надеемся, что результаты научной работы получат дальнейшее применение в науке, что поможет исследователям найти и понять предельные значения различных свойств, например вязкость и теплопроводность, которые относятся к высокотемпературной сверхпроводимости, кварк-глюонной плазме и физике черных дыр.

Ну что ж, будем ждать!

Кто делал Конкорд

Примерно в середине сороковых годов мировые лидеры того времени, такие, как США, СССР, Германия (еще нацистская), Великобритания и Франция получили технологии, способные приводить в действие летательные аппараты при помощи реактивной тяги, а не винтов. Такие технологии помогли создать принципиально новое поколение военных самолетов, которые имели полное преимущество в воздухе над винтовыми аналогами за счет своей скорости и маневренности.

Все это привело к массовому переходу на реактивную тягу не только в военной, но и в гражданской авиации. В итоге все самолеты начали летать быстрее, а спустя всего 10 лет, примерно в середине пятидесятых, начали появляться первые самолеты, которые могли летать быстрее скорости звука. Опять же, ими сначала были небольшие самолеты для нужд армии, но державы того времени не упускали возможности создать гражданский самолет, который сможет лететь, обгоняя звуковые волны.

Скорость звука в воздухе (или другом газе) сильно зависит от его плотности, температуры, взвеси и других параметров. Принято считать, что скорость звука в воздухе составляет примерно 331 метр в секунду или примерно 1190 километров в час.

Первый сверхзвуковой самолет

Первым сверхзвуковым самолетом считается North American F-100 Super Sabre, первый полет которого состоялся в мае 1953 года. Уже осенью того же года он поступил на вооружение американской армии.

North American F-100 Super Sabre. Первый сверхзвуковой самолет в мире.

Скорость Super Sabre составляла примерно 1,3 Маха. Число Маха представляет собой отношение скорости самолета к скорости звука в данных условиях среды. Проще говоря, на этой же высоте. То есть число Маха может меняться в зависимости от высоты и одно и то же количество километров в час будет на разной высоте соответствовать разному числу Маха.

Если не усложнять, то 1,3 Маха это примерно 1550 километров в час. Современные образцы летают на скоростях до 3 500 километров в час, а рекорды на специальных моделях переваливают за 10 000 километров в час.

Чем отличаются крылатые и баллистические ракеты и какие они ещё бывают?

Как распространяются световые и звуковые волны?

Итак, верхний предел скорости звука, согласно новым расчетам, составляет 36 километров в секунду, что примерно в два раза превышает скорость передачи звука через алмаз. Звук и свет путешествуют как волны, но ведут себя немного по-разному. Так, скорость звука определяется упругостью и плотностью среды, в газах и жидкостях она меньше, в твердых телах — больше. А вот в вакууме звуковые волны распространяться не могут, так как там нечему колебаться.

Видимый свет – это разновидность электромагнитного излучения, названного так главным образом потому, что световые волны состоят из колеблющихся электрических и магнитных полей. Эти поля генерируют самоподдерживающуюся электромагнитную волну, которая может перемещаться в вакууме – и ее основная скорость составляет около трехсот тысяч километров в секунду. А вот путешествие через среду, такую как вода или атмосфера, замедляет ее.

Представьте себе механическую волну, которая вызвана вибрацией в среде. Когда волна проходит через среду, молекулы этой среды сталкиваются друг с другом, передавая энергию по ходу движения. Следовательно, чем жестче среда и чем сложнее ее сжать – тем быстрее распространяется звук. В жестком надежном материале, как алмаз, звук может путешествовать еще быстрее.

Если приложить ухо к рельсам, вы услышите звук приближающегося поезда быстрее, чем по воздуху.

В жидкостях, в том числе в воде, звук мчится в 4 с лишним раза быстрее, чем в воздухе.

Авторы нового исследования отмечают, что сейсмологи, например, используют звуковые волны, вызванные землетрясениями глубоко в недрах земли, чтобы понять характер сейсмических событий и внутреннее строение земли. Они также представляют интерес для материаловедов, потому что определяют упругие свойства материалов, их способность противостоять нагрузкам. Все вышеперечисленное означает, что существует определенная проблема с тем, чтобы установить ограничение скорости звука во Вселенной. Так как же исследователям это удалось?