Что происходит при сверхзвуковой скорости?

Мы знаем про следы от самолёта при скоростях меньших скорости звука в воздухе. Давайте теперь рассмотрим, что будет происходить при сверхзвуковых скоростях (более 330 м/с).

Многие из вас знают, что звук - это продольная волна, распространяющаяся путем попеременного сжатия и разрежения среды (в частности воздуха). Если объект будет двигаться быстрее звука, он будет сжимать воздух настолько быстро, что тот будет расширяться с запозданием, за объектом, и возникнет ударная волна - распространяющееся в воздухе со сверхзвуковой скоростью сильное упругое сжатие с последующим восстановлением параметров воздуха до атмосферных.

На графиках приведены зависимости давления воздуха от времени. Можно видеть, что сначала воздух сильно сжимается, затем по инерции возникает сильное расширение и в этом месте разрежение, а когда он сильно расширился, окружающая атмосфера начинает его сжимать снова, пока давление не выравняется с атмосферным. окончанием ударной волны считается именно этот момент. Из уравнения состояния идеального газа мы знаем, что при увеличении давления растет и температура в ограниченном объеме, а когда давление падает, температура тоже снижается. Это также проиллюстрировано на рисунке. Если воздух в атмосфере влажный, то при понижении температуры можно достигнуть точки росы, и тогда пар станет насыщенным, образуется туман.

Но этот туман - не бесформенное облако. Ведь вблизи поверхности крыла скорость частиц газа выше, сверхзвуковой скачок мощнее, там быстрее происходит расширение воздуха и быстрее достигается точка росы. По мере удаления от крыла мощность скачка снижается и расширение не происходит так интенсивно, точка росы достигается позже во времени, поэтому вокруг самолёта образуется конус. В свою очередь, восстановление атмосферой возникшего расширения происходит практически одновременно в точках на разных расстояниях от крыла. Поэтому туманный конус четко перпендикулярно обрезается за самолётом.

Пока это все, теперь вы знаете как ведёт себя атмосфера при быстром движении в ней объектов. Ставьте ❤️, и пишите в комментариях, если можете что-то добавить.