[image]

Ударная волна при сверхзвуке.

Теги:авиация
 
1 2 3
RU максим74 #06.07.2006 12:22
+
-
edit
 

максим74

новичок
Как известно, уд волна - область сжатия движ. со св.звуковой скоростью. Она возникает, в частности, при сверхзвуковом движении. На некотором расстоянии она слабеет и переходит в звуковую. Кто знает какое это примерно расстояние? (возьмем истребитель и скорость 3 маха)?
   
RU Андрей Суворов #06.07.2006 12:37
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Настоящая ударная волна не связана с телом. То, что возникает при сверхзвуковом движении - это косой скачок. Интенсивность скачка убывает пропорционально расстоянию до объекта, создающего скачок.

Порог слышимости 0 дБ принимается равным 0,00002 Па. Звук в 100 дБ переносится с трудом, это 2 Па. Болевой порог - 140 дБ - это 200 Па. Атмосферное давление - статическое - на уровне моря 101325 Па. Одна десятая атмосферы - это всё ещё ударная волна, если расценивать в децибелах, это будет 173 дБ.

Интенсивность звуковой волны от летящего со скоростью 1,7 М на высоте 15 км "Конкорда" составляла 80 дБ. Это уже звук, но ещё очень громкий.
   
RU максим74 #06.07.2006 15:42
+
-
edit
 

максим74

новичок
Я точно знаю, что отделившись от самолета эта "клиновидная" волна нек.время движ. быстрее звука - т.е является ударной. Потом переходит в звуковую.
Может кто-нибудь точнее ответит?
   
RU Андрей Суворов #06.07.2006 16:08
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Как она может отделиться от самолёта? Она к нему жёстко привязана. И движется вперед в точности со скоростью самолёта.

Отличие ударной волны от звуковой именно в том, что изменение давления достаточно велико по сравнению с самим давлением, при этом уже нет независимости скорости распространения возмущения от величины возмущения. Поэтому чем больше давление во фронте ударной волны - тем быстрее она движется. Но косой скачок, привязанный к самолёту, движется в точности со скоростью самолёта, поэтому в районе самого самолёта не может быть перепад давления больше, чем для движения с такой скоростью. Если б он был больше, волна действительно убежала бы от самолёта вперёд :D

Ну так вот, обычная ударная волна, расширяясь, убывает пропорционально квадрату расстояния. А косой скачок, поскольку он подпитывается непрерывно энергией летящего самолёта, убывает пропорционально расстоянию (а не квадрату) от самолёта. Поэтому и возникает, собственно, эта проблема.
   
+
-
edit
 

Anika

координатор
★★☆
...И движется вперед в точности со скоростью самолёта.
 

Это вопрос двоякий. "Вперед" - это фазовая скорость.
А истинная - нормальная к фронту - типа групповой.
И она в точности звуковая (ну, в самом начале, наверно, чуть больше).
   
RU максим74 #07.07.2006 18:40
+
-
edit
 

максим74

новичок
Может это поможет http://phdep.ifmo.ru/electr/80_lekzia_8.htm
 

Не поможет. При уд.волне наличиствует перенос вещества.
Чо так никто и не знает??? Вопрос та вроде простой.....
   
+
-
edit
 

Вуду

старожил

Я точно знаю, что отделившись от самолета эта "клиновидная" волна нек.время движ. быстрее звука - т.е является ударной. Потом переходит в звуковую.
Может кто-нибудь точнее ответит?
 

- Это Вы спутали ударную волну, что возникает при взрыве. Она действительно движется со сверхзвуковой скоростью, которая постепеннно падает и переходит в обычную звуковую.
Самолётный же скачок уплотнения никуда впереди самолёта, летящего на сверхзвуке, не летит (если скорость самолёта меньше звуковой - скачок просто не образуется - только мелкие местные скачки, "не делающие погоды"). Чем больше число М полёта отличается от М=1 в сторону увеличения, тем острее угол при вершине конуса уплотнения.


   
+
-
edit
 

marata

Вахтер форумный
★☆
Не поможет. При уд.волне наличиствует перенос вещества.
...
 

Где прочитали?
   
RU Владимир Малюх #08.07.2006 10:58
+
-
edit
 
Не поможет. При уд.волне наличиствует перенос вещества.
 


Вам заявку на Ноблевку пора подавать и как можно быстрее, чтобы не опередили ;D
   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
В ударной волне действительно имеет место перенос вещества, и непонятно, над чем тут прикалываться? Скорость газа за фронтом ударной волны всегда выше, чем перед ним. Т.е. прошла ударная волна - газ начал двигаться в том направлении, перенос массы.
Между прочим, если газ представляет собой смесь разных газов, то молекулы более лёгкой компоненты немного "выскакивают" вперёд, за фронт ударной волны, фронт как бы "сгребает" лёгкие компоненты.

Вуду
- Это Вы спутали ударную волну, что возникает при взрыве. Она действительно движется со сверхзвуковой скоростью, которая постепеннно падает и переходит в обычную звуковую.
 


Вуду, спутали как раз вы. Что-то вы с ударными волнами путаетесь, это у вас узкое место ;)
Ударной волне пофиг, что её вызвало, законы распространения ударной волны одни и те же что для взрыва, что для сверхзвукового самолёта. Разница в итоговой картине, конечно, есть, но законы одни. И ударная волна от сверхзвукового самолёта именно что движется относительно воздуха со сверхзвуковой скоростью. Не впереди самолёта, да (т.е. не уходит от него всё дальше), а вместе с самолётом, но скорость относительно воздуха именно что сверхзвуковая.

Андрей Суворов
Как она может отделиться от самолёта? Она к нему жёстко привязана. И движется вперед в точности со скоростью самолёта.
 


Тут, очевидно, речь о распространении не вперёд, а вбок. Со скоростью самолёта ударная волна движется только вперёд, и то только в непосредственной близости от самолёта, а в стороны как раз со звуковой - по сути, метод характеристик.

Настоящая ударная волна не связана с телом. То, что возникает при сверхзвуковом движении - это косой скачок.
 


Скачок тоже вполне себе настоящая ударная волна :)
Или вы хотите понимать под ударной волной только волны с идеально плоским фронтом, нормальным к направлению распространения? Так такие волны только в ударных трубах бывают, и то не в совсем чистом виде :)

максим74
Как известно, уд волна - область сжатия движ. со св.звуковой скоростью. Она возникает, в частности, при сверхзвуковом движении. На некотором расстоянии она слабеет и переходит в звуковую.
 


Чётко расстояние указать в принципе нельзя, т.к. граница, отделяющая ударную волну от звуковой, достаточно условна и расплывчата.
   
RU Владимир Малюх #08.07.2006 15:04
+
-
edit
 
В ударной волне действительно имеет место перенос вещества, и непонятно, над чем
тут прикалываться? Скорость газа за фронтом ударной волны всегда выше, чем перед ним.
Т.е. прошла ударная волна - газ начал двигаться в том направлении, перенос массы.
 


Перечитайте сами, что написали :)В ударной волне переноса вещества
нету, он может быть (в газе или жидкости) после прохождения
фронта, но не в нем. Перенос вщества ударной волной в твердом теле -
явообще с трудом пытаюсь себе представить ::)

Чётко расстояние указать в принципе нельзя, т.к. граница, отделяющая ударную волну от звуковой, достаточно условна и расплывчата.
 


Хм, меня когда-то учили простому критерю - ударная волна в отличие от звуковой
движется со сверхзвуковой скоростью (имеется ввиду с.зв. в невозмущенном веществе).
потому как локально во вронте волны вещество сжато настолько, что скорсть звука
в нем выше, чем в несжатом.

   
Это сообщение редактировалось 08.07.2006 в 15:12
+
-
edit
 

DaddyM

опытный

Чётко расстояние указать в принципе нельзя, т.к. граница, отделяющая ударную волну от звуковой, достаточно условна и расплывчата.
 

Хм а расстояние когда скорость распространения возмущения становится равным местной скорости звука никак не годится ???
   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Владимир Малюх
Перечитайте сами, что написали :) В ударной волне переноса вещества
нету, он может быть (в газе или жидкости) после прохождения
фронта, но не в нем.
 


В нём он уже есть. Непосредственно за ним, если угодно. Это даже если оставаться в рамках модели сплошной среды, не вспоминая про кинетику и "сгребание" лёгкой компоненты.

Перенос вщества ударной волной в твердом теле -
явообще с трудом пытаюсь себе представить :o :
 


Ударные волны в твёрдом теле - отдельная и очень непростая тема (одно уравнение состояния чего стоит), мы же о газе сейчас говорим.

DaddyM
Хм а расстояние когда скорость распространения возмущения становится равным местной скорости звука никак не годится
 


Так дело в том, что скорость звука, вообще говоря, зависит от амплитуды. Просто для слабых возмущений можно полагать, что эта скорость одна и та же, и ошибка будет невелика. Вот и вопрос - при какой скорости распространения возмущения вы посчитаете, что она уже звуковая? 1,1 с? 1,01? 1,001?
   
+
-
edit
 

DaddyM

опытный

Так дело в том, что скорость звука, вообще говоря, зависит от амплитуды. Просто для слабых возмущений можно полагать, что эта скорость одна и та же, и ошибка будет невелика. Вот и вопрос - при какой скорости распространения возмущения вы посчитаете, что она уже звуковая? 1,1 с? 1,01? 1,001?
 

Сел в лужу :)
Причем самое обидное, что сам люблю физиков ловить на том что они часто забываю что физика это никак не мир вокруг нас а его модель. Ведь блин в любом учебнике, в первой же фразе про звук, говорится про малые колебания.
В общем каюсь :o
   
+
-
edit
 

Вуду

старожил

Вуду, спутали как раз вы. Что-то вы с ударными волнами путаетесь, это у вас узкое место ;)
Ударной волне пофиг, что её вызвало, законы распространения ударной волны одни и те же что для взрыва, что для сверхзвукового самолёта. Разница в итоговой картине, конечно, есть, но законы одни. И ударная волна от сверхзвукового самолёта именно что движется относительно воздуха со сверхзвуковой скоростью. Не впереди самолёта, да (т.е. не уходит от него всё дальше), а вместе с самолётом, но скорость относительно воздуха именно что сверхзвуковая.
 

- Fakir, я понимаю, что Вы знаете физику вообще гораздо лучше меня. :) Но вот в данном месте есть некоторые нюансы: фронт ударная волна, возникающей при взрыве, например, полуторатонной фугаски, движется (по памяти) что со скоростью до 2000 м/секунду, потом постепенно уменьшается, уменьшается до скорости звука.
При образовании же скачков уплотнения, вызываемых самолётом, летящем на М>1, скорость фронта ударной волны всегда не превышает скорость звука - именно в силу того, что здесь фронт ударной волны имеет форму конуса. Плоский угол при вершине конуса сечением его вертикальной плоскостью будет равен, 2arcsin(1/k), где k - число М полёта. При скорости самолёта, например, 2М, угол при вершине будет равен 60 градусам, 3М - ~40 градусам и т.д..
На этом же принципе основан эффект стреловидных крыльев: сверхзвуковой поток, обтекая такое крыло, условно делится на тангенциальную состаляющую, текущую вдоль крыла, и нормальную составляющую, перпендикулярную к средней линии крыла, которая влияет на развитие волнового кризиса на крыле. И, аналогично, если стреловидность крыла 60 градусов, то при только скорости полёта в 2 М нормальная составляющая достигнет на крыле 1М...
   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Вуду
- Fakir, я понимаю, что Вы знаете физику вообще гораздо лучше меня. :)
 


Вуду, не сочтите за бахвальство, но как раз в физике ударных волн (точнее, в ряде её вопросов, а не целиком, конечно) я разбираюсь существенно лучше, чем во многих других разделах - так уж сложилось исторически, что одно время моим шефом был большой специалист по ударным волнам, почти классик :) Это не считая того, что ударным волнам меня учили и просто гидродинамики, и специалисты по авиационной-космической газодинамике (на профиля скачков насмотрелся и на фото, и непосредственно на экране на лабах, когда обдували модельки всякие, и мерили мы всё это дело), и специалисты по инерциальному термояду, где сплошные ударные волны со всякими хитростями :)
Воленс-ноленс, кое-что отложилось :)

Но вот в данном месте есть некоторые нюансы: фронт ударная волна, возникающей при взрыве, например, полуторатонной фугаски, движется (по памяти) что со скоростью до 2000 м/секунду, потом постепенно уменьшается, уменьшается до скорости звука.
 


Совершенно верно. Это связано именно с геометрией - поскольку ударная волна от точечного взрыва имеет сферическую форму. Естественно, с увеличением расстояния от точки подрыва интенсивность ударной волны ослабевает, а раз ослабевает интенсивность - ослабевает и скорость.

При образовании же скачков уплотнения, вызываемых самолётом, летящем на М>1, скорость фронта ударной волны всегда не превышает скорость звука - именно в силу того, что здесь фронт ударной волны имеет форму конуса.
 


Да ну нет же!!! Скорость фронта ударной волны относительно воздуха именно что сверхзвуковая!!! Это скорость самолёта!
А конус там или нет - это вообще не при чём, вторично это, будет влиять только на характер ослабевания ударной волны при удалении от самолёта. Кстати, и конус-то - вовсе не обязательно. Например, ударная волна перед носовым воздухозаборником типа как у МиГ-19 - она почти плоская, плавная такая дуга. Ну как и перед любым затупленным телом - скажем, спускаемым аппаратом "Союза". Это если смотреть прямо перед телом. А если посмотреть на более широкую картину - то фронт в профиль больше похож на параболу.

Плоский угол при вершине конуса сечением его вертикальной плоскостью будет равен, 2arcsin(1/k), где k - число М полёта. При скорости самолёта, например, 2М, угол при вершине будет равен 60 градусам, 3М - ~40 градусам и т.д..
 


Всё в общем правильно, приблизительно :) Только не имеет отношения к "особенностям" ударных волн от самолётов, именно самих законов, по которым они распространяются ;) Законы, повторяю, точно те же самые.
Просто, грубо говоря, ударную волну от взрыва "толкает" всегда только сам газ, ослабевая по дороге, а ударную волну самолёта толкает через посредство газовой прослойки сам самолёта, который летит ровно. Вот и вся разница. То есть она в источнике энергии ударной волны, а не в механике её распространения.
Надеюсь, на этот раз выразился яснее :)
   
+
-
edit
 

marata

Вахтер форумный
★☆
Fakir, ну хотя бы Вы ответьте на мой вопрос Форумы Авиабазы . Интересно же. А то у меня со школьной парты, где это мне физик указкой вдалбливал в голову ;D, засело что переноса вещества нет, так как после прохождения волны молекулы возвращаются к исходному состоянию (очевидно в идеальном случае).
   
+
-
edit
 

Вуду

старожил

Да ну нет же!!! Скорость фронта ударной волны относительно воздуха именно что сверхзвуковая!!! Это скорость самолёта!
А конус там или нет - это вообще не при чём, вторично это, будет влиять только на характер ослабевания ударной волны при удалении от самолёта. Кстати, и конус-то - вовсе не обязательно.
 

- Я к тому, что сам конус перемещается со скоростью самолёта, но скорость по нормали к поверхности конуса, по нормали к фронту ударной волны не больше звуковой (в отличие от скорости в ударной волне при взрыве). Именно из-за этого и формируется сам конус.
   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Вуду
- Я к тому, что сам конус перемещается со скоростью самолёта, но скорость по нормали к поверхности конуса, по нормали к фронту ударной волны не больше звуковой (в отличие от скорости в ударной волне при взрыве). Именно из-за этого и формируется сам конус.
 


Не-е!!!
Ну млин, вы чего, теорему Пифагора забыли? :(
По направлению движения самолёта - скорость v, сверхзвук. Перпендикулярно ему - с, звуковая скорость. Скорость фронта ударной волны относительно воздуха - корень из (v2+ c2), ну как она может быть не больше звуковой?! Именно что больше, и хорошо больше!!!
Тут не так, как с крылом, потому что крыло не движется, а ударная волна именно что распространяется вбок со звуковой скоростью, поэтому компоненты скорости складываются, а не вычитаются.

marata
Fakir, ну хотя бы Вы ответьте на мой вопрос Форумы Авиабазы . Интересно же. А то у меня со школьной парты, где это мне физик указкой вдалбливал в голову , засело что переноса вещества нет, так как после прохождения волны молекулы возвращаются к исходному состоянию (очевидно в идеальном случае).
 


Дык это, ответил же - см. выше. В случае ударной волны перенос вещества, по сути, есть.
В случае звуковой волны, т.е. слабого, да еще и периодического возмущения - никакого переноса нет.
Кстати, там В.Малюх удивлялся, какой может быть перенос вещества ударной волной в твёрдом теле - напомню, что в ядерной бомбе этот перенос очень хорошо заметен ;) Вначале был шарик диаметром 10 см, рванули, обжали - стал 1 см. Вот вам и перенос, в самом чистом виде. Вся масса шарика, заключенная в толстом слое, перенесена в середину.
   
+
-
edit
 

Вуду

старожил

Вуду
Не-е!!!
Ну млин, вы чего, теорему Пифагора забыли? :(
По направлению движения самолёта - скорость v, сверхзвук. Перпендикулярно ему - с, звуковая скорость.
 

- Почему - перпендикулярно V, а не образующей конуса фронта ударной волны??
Скорость фронта ударной волны относительно воздуха - корень из (v2+ c2)
 

- Поечму не разложить скорость полёта самолёта относительно конуса уплотнения точно так же, как и на стреловидном крыле, тогда строго перпендикулярно образующей конуса будет 1М, а тангенциально, вдоль этой образующей, будет V2-C2...
Тут не так, как с крылом, потому что крыло не движется
 

- Да как же крыло самолёта, летящего со сверхзвуковой скоростью, не движется?? И вектор скорости набегающего потока, движущегося с той же скоростью, что и наш самолёт, чей конус мы сейчас мучаем, точно так же можно разложить на два вектора - нормальную и тангенциальную составляющие...
Почему - нет?

   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Вуду
- Почему - перпендикулярно V, а не образующей конуса фронта ударной волны??
 


А потому что возмущение, распространяющееся от самолёта, про этот конус ничего не знает. Набежал поток - возмущение вбок побежало со скоростью звука.
Вот если вы в воду камень кинете - побегут круги, со скоростью поверхностных волн. А ручей видели, наверное, когда-нибудь, в котором камушек валяется, или травинка торчит? И от препятствия по течению такие усы тянутся. Так вот это аналог конуса Маха - набежал поток на препятствие, и возмущение побежало бы в стороны, но потоком его сносит - получаются те самые усы, и угол раствора усов считается как тот самый арккосинус, только вместо скорости звука - скорость поверхностных волн.
Да вы же сами считали угол раствора конуса Маха - он как раз и получается из того соображения, что возмущения бежит вбок со звуковой скоростью, а назад его сносит со скоростью потока :)

- Поечму не разложить скорость полёта самолёта относительно конуса уплотнения точно так же, как и на стреловидном крыле, тогда строго перпендикулярно образующей конуса будет 1М, а тангенциально, вдоль этой образующей, будет V2-C2...
 


Да потому что нельзя так раскладывать:) Ситуация совсем другая.
Крыло - оно железное, жёсткое, к самолёту привязано. Статическая весчь. А конус - он динамический, к самолёту на самом деле не приклеен, меняется он всё время, разбегается в стороны. Просто выглядит одинаково - ну точно так же, как волны от лодки на воде.

- Да как же крыло самолёта, летящего со сверхзвуковой скоростью, не движется??
 


Ну мы считаем, что поток на него набегает. Спереди. А само оно не движется, вбок не движется. А возмущение, образующее ударную волну, как раз-таки вбок бежит. Со скоростью звука.

И вектор скорости набегающего потока, движущегося с той же скоростью, что и наш самолёт, чей конус мы сейчас мучаем, точно так же можно разложить на два вектора - нормальную и тангенциальную составляющие...
 


Нам не надо разлагать, нам наоборот, сложить надо.
   

101

аксакал

Со св/зв скоростью движется лишь источник возмущения. А сами возмущения в среде (с ее свойствами) имеют конечную скорость - скорость звука.
Фронт волны от взрыва не является в начале классической ударной волной - это детонационная волна в которой значения плотности, давления и температуры отличаются от статических. Отсюда и более высокие начальные абсолютные значения по скорости.
   
+
-
edit
 

DaddyM

опытный

А сами возмущения в среде (с ее свойствами) имеют конечную скорость - скорость звука.
 

Малые возмущения!!! Самолет или ВВ это фигня. Берем динамик и подаем на него киловат много - будет скорость не хуже чем от взрыва :)
Глубокий эффект - как я его примитивно понимаю - хватает ли энергии сжатия чтобы локально нагреть воздух для повышения скорости. В итоге крутизна фронта волны растет поскольку хвост идет в нагретом воздухе быстрее и прижимается к фронту.
   
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
RU Андрей Суворов #10.07.2006 01:16
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Да нет же!!!
Постоянство скорости звука - вообще иллюзия!!!
Оно выводится из предположения, что дельта ро/ро << 1!!!
Уже при дельта ро/ро = 0,1 волна - даже звуковая, даже совершенно адиабатическая - распространяется быстрее "скорости звука"! Я об этом писал в самом начале топика!
   
1 2 3

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru