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速度为音速时阻力可达到多大

发布时间:2019-09-30 14:12 来源:未知 编辑:admin

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  展开全部阻力达到多大与飞机大小、质量、机身材料、正向投影面积等因素有关。

  所谓 突破音障 就是,人们在实践中发现,在飞行速度达到音速的十分之九,即马赫数MO.9空中时速约950公里时,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增.要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力.更严重的是,激波能使流经机翼和机身表面的气流,变得非常紊乱,从而使飞机剧烈抖动,操纵十分困难.同时,机翼会下沉、机头往下栽;如果这时飞机正在爬升,机身会突然自动上仰.这些讨厌的症状,都可能导致飞机坠毁.这就是所谓“音障”问题.由于声波的传递速度是有限的,移动中的声源便可追上自己发出的声波.当物体速度增加到与音速相同时,声波开始在物体前面堆积.如果这个物体有足够的加速度,便能突破这个不稳定的声波屏障,冲到声音的前面去,也就是突破音障.

  下面,以飞机与大气的扰动为例,当飞机引起大气的扰动之后,这个扰动将以波的形式向空间传播.理想的形式为球面波.但根据相对运动原理,在1时刻飞机在地点1引起球面波1,之后飞机以v的速度前行,球面波以u的速度扩散,在2时刻飞机在地点2引起球面波2,两者速度不变.如此积累,因为飞机始终在向前,则若干波的叠加后形状.

  以上是飞机匀速飞行的情况,若飞机加速,则情况更加明显.如果飞机速度没有超音速,即vu时,第一次引起的扰动波将与以后引起的扰动波叠加,并始终处于飞机前部不远处.这个不断叠加的波就是我们通常所谓的激波了.

  第二次世界大战后期,战斗机的最大速度,已超过每小时700公里.要进一步提高速度,就碰到所谓“音障”问题.

  声音在空气中传播的速度,受空气温度的影响,数值是有变化的.飞行高度不同,大气温度会随着高度而变化,因此音速也不同.在国际标准大气情况下,海平面音速为每小时1227.6公里,在11000米的高空,是每小时1065.6公里.时速700多公里的飞机,迎面气流在流过机体表面的时候,由于表面各处的形状不同,局部时速可能出700公里大得多.当飞机再飞快一些,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增.

  这种“音障”, 曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑.每当他们的飞机接近音速时,飞机操纵上都产生奇特的反应,处置不当就会机毁人亡.第二次世界大战后期,英国的喷火式战斗机和美国的“雷电”式战斗机,在接近音速的高速飞行时,最早感觉到空气的压缩性效应.也就是说,在高速飞行的飞机前部,由于局部激波的产生,空气受到压缩,阻力急剧增加.“喷火”式飞机用最大功率俯冲时,速度可达音速的十分之九.这样快的速度,已足以使飞机感受到空气的压缩效应.为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度,科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数:马赫数.它是飞行速度与当地音速的比值,简称M数.M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的.马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验,最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面,即马赫波的存在.M数小于1,表示飞行速度小于音速,是亚音速飞行;M数等于1,表示飞行速度与音速相等;M数大于1,表示飞行速度大于音速,是超音速飞行.

  第二次世界大战后期,飞行速度达到了650-750公里/小时的战升机,已经接近活塞式飞机飞行速度的极限.例如美国的P-5lD“野马”式战斗机,最大速度每小时765 公里,大概是用螺旋桨推进的活塞式战升机中,飞得最快的了.若要进一步提高飞行速度,必须增加发动机推力但是活塞式发动机已经无能为力.航空科学家们认识到,要向音速冲击,必须使用全新的航空发动机,也就是喷气式发动机.

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