Chtěl jste být někdy pilotem? Vězte, že cíl bez plánu je jen touha (slova velkého klasika Antoina de Saint-Exuperyho). Stojí za zmínku, že nebyl jen spisovatel, ale také profesionální pilot.
Naprosto všichni lidé spojení s oblohou absolvují kurzy aerodynamiky. Jedná se o vědu o pohybu vzduchu (plynu), která také studuje vliv tohoto média na proudnicové objekty. Jednou z částí aerodynamiky jsou vlastnosti letu na nadzvukových letadlech. A zde student uvidí písmeno M v celé jeho kráse. Co to znamená?
Velmi stručný odkaz
Latinské písmeno M v učebnicích aerodynamiky není nic jiného než Machovo číslo. Označuje poměr rychlosti proudění kolem objektu (například letadla) k místní rychlosti zvuku. Za své jméno v leteckých pracích vděčí rakouskému vědci Ernstu Machovi. Vědecky to vypadá takto:
M=v / a
Zde v je rychlost přicházejícího proudu, a je místní rychlost zvuku. Za zmínku stojí, že zahraniční zdroje využívají na rozdíl od domácí literatury rychlost objektu. Člověk, který se s tím v profesní činnosti nesetká, bude mít s největší pravděpodobností dvě otázky. Jaká je místní rychlost zvuku? Proč potřebujeme Machovo číslo?
Připraveno ke vzletu
Co znamená slovo zvuk? Především je to vlna. Zdroj zvuku totiž vytváří v okolí poruchy, které se přenášejí na molekuly vzduchu a tak dále v řetězci. Proto se s rostoucí výškou, kde je atmosféra řidší, bude zvuková vlna šířit nižší rychlostí. V souladu s tím je to místní rychlost zvuku, která je přítomna ve vzorci Machova čísla. Všechny hodnoty pro konkrétní výšky již byly vypočteny (speciální tabulky) - stačí dosadit. Rychlost proudění se měří pomocí přijímačů tlaku vzduchu (APS), které jsou instalovány na všech letadlech. Nyní máme všechna data, což znamená, že můžeme snadno vypočítat Machovo číslo. Nabízí se spravedlivá otázka: "Proč nevyužít rychlost letu?". Nezapomeňte, létáte s vysokými čísly M.
Tři, dva, jedna – jdeme na to
Machovo číslo v letectví (nejen) hraje obrovskou roli. Téměř všichni civilní, vojenští a piloti raketoplánů se bez něj neobejdou. Tento parametr je tak důležitý!
Když se letadlo pohybuje v prostoru, molekuly vzduchu kolem něj začnou "rušit". Pokud je rychlost letadla nízká (M<1, ~ 400 km/h, podzvuková letadla), pak hustota okolíprostředí zůstává konstantní. Ale jak se kinetická energie zvyšuje, část z ní je vynaložena na stlačení vzdušného prostoru kolem letadla. Tento kompresní efekt závisí na síle, kterou letadlo působí na molekuly vzduchu. Čím vyšší je rychlost vzduchu, tím více je vzduch stlačen.
Při transsonické rychlosti (~1190 km/h) jsou malé poruchy přenášeny na ostatní molekuly kolem letadla (snáze se bere v úvahu povrch křídla) a v jednom krásném okamžiku, kdy se v určitém okamžiku rychlost přibližujícího letadla proudění se srovnává s místní rychlostí zvuku (M=1, tedy proudění, letadlo může letět nižší rychlostí), vzniká rázová vlna. Proto je rozdíl v konstrukci stíhaček tak zřejmý: jejich křídla, ocasní plochy a trup ve srovnání s podzvukovými letouny.
U letadel létajících s M<1, ale při vysokých rychlostech (moderní osobní parníky) může tato situace také nastat, pouze přechod na transsonickou rychlost povede k silnější rázové vlně, výraznému zvýšení odporu, snížení zdvih, ztráta kontroly a další pád.
U takových letadel je v dokumentech letového provozu (AFM pro domácí, FCOM pro zahraniční) uvedeno kritické Machovo číslo. Jedná se o nejnižší hodnotu M, při které protiletadlový proud v kterékoli části letadla dosáhne rychlosti zvuku (Mcr). To je celé tajemství!
Mimochodem, nejúspěšnější létající pasažéři Sovětského svazu cestovali rychlejimoderní. Nevěříš mi?
Nové je dávno zapomenuté staré
Staří lidé jsou rychlejší než mladí! A není to vtip. Jedno staré letadlo zapomenuté všemi bylo kdysi vlajkovou lodí letectví SSSR. Jmenoval se TU-144. Bylo to (a stále je) první komerční nadzvukové dopravní letadlo pro cestující na světě s maximální rychlostí až 2 500 km/h. Přestože letová kariéra Tu-144 byla krátká, jeho osud byl nerozlučně spjat s číslem M.
Druhým podobným letounem byl britsko-francouzský Concorde. Pozoruhodné je, že první let uskutečnili s rozdílem pouhých dvou měsíců. Dobrá znalost aerodynamiky pomůže komerčním cestujícím zapomenout na dlouhé lety přes Atlantik. A lety letadel a kosmických lodí budou i nadále inspirovat lidstvo k novým objevům.
