WikiSort.ru - Не сортированное

Сверхзвукова́я ско́рость — скорость частиц вещества выше скорости звука или распространения волны сжатия (ударной волны), для данного вещества, или скорость тела движущегося в веществе с более высокой скоростью, чем скорость звука для данной среды.

Теория

В аэродинамике часто скорость характеризуют числом Маха, которое определяется следующим образом: ${\displaystyle M={\frac {u}{c_{s}}}}$ , где u — скорость движения потока или тела, ${\displaystyle c_{s}}$  — скорость звука в среде. Звуковая скорость определяется как ${\displaystyle c_{s}={\sqrt {\gamma {\frac {p}{\rho }}}}}$ , где ${\displaystyle \gamma }$  — показатель адиабаты среды (для идеального n-атомного газа, молекула которого обладает ${\displaystyle i}$ степенями свободы он равен ${\displaystyle {\frac {i+2}{i}}}$ ). Здесь ${\displaystyle i=n_{p}+n_{r}+2n_{c}}$  — полное число степеней свободы молекулы. При этом, количество поступательных степеней свободы ${\displaystyle n_{p}=3}$ . Для линейной молекулы количество вращательных степеней свободы ${\displaystyle n_{r}=2}$ , количество колебательных степеней свободы (если есть) ${\displaystyle n_{c}=3n-5}$ . Для всех других молекул ${\displaystyle n_{r}=3}$ , ${\displaystyle n_{c}=3n-6}$ .

При движении в среде со сверхзвуковой скоростью тело обязательно создаёт за собой звуковую волну. При равномерном прямолинейном движении фронт звуковой волны имеет конусообразную форму, с вершиной в движущемся теле. Излучение звуковой волны обуславливает дополнительную потерю энергии движущимся телом (помимо потери энергии вследствие трения и прочих сил).

Аналогичные эффекты испускания волн движущимися телами характерны для всех физических явлений волновой природы, например: черенковское излучение, волна, создаваемая судами на поверхности воды.

Классификация скоростей в атмосфере

При обычных условиях в атмосфере скорость звука составляет примерно 331 м/сек. Более высокие скорости иногда выражаются в числах Маха и соответствуют сверхзвуковым скоростям, при этом гиперзвуковая скорость является частью этого диапазона. НАСА определяет «быстрый» гиперзвук в диапазоне скоростей 10-25 М, где верхний предел соответствует первой космической скорости. Скорости выше считаются не гиперзвуковыми скоростями, а «скоростями невозврата» космических аппаратов на Землю.

Сверхзвуковые объекты

Начальная скорость пули большинства образцов современного огнестрельного оружия больше 1 М.

Космические аппараты и их носители, а также большинство современных истребителей разгоняются до сверхзвуковых скоростей. Также было разработано несколько пассажирских сверхзвуковых самолётов — Ту-144, Конкорд.

Ведутся работы над сверхзвуковым реактивным самолётом с тремя двигателями Lockheed Martin N+2^[1] и Aerion AS2^[en].

Интересные факты

• Молекулы кислорода при обычной комнатной температуре движутся со сверхзвуковой средней скоростью, составляющей около 480 метров в секунду^[2].

См. также

• Скорость звука
• Число Маха
• Гиперзвуковая скорость
• Звуковой барьер
• Сверхзвуковой самолёт

Примечания