فوق السماء أسرع من الصوت

X-15

الأسرع دائمًا ما يكون جذابًا. بالإضافة إلى الصواريخ ، فإن أسرع الطائرات من صنع الإنسان هي الطائرات التي كان لها في الغالب جانب عسكري أو بحثي حتى الآن ؛ من الطيور التي حلقت منذ عقود إلى المقاتلين الذين يسيطرون الآن على السماء.

X15 أسطورة

واحدة من أسرع الطائرات من صنع الإنسان هي أمريكا الشمالية X15.

تمكنت الطائرة ، التي حلقت في عام 1967 ، من الوصول إلى 6.7 سرعة ماخ بسرعات جنونية تزيد قليلاً عن 7000 كيلومتر في الساعة.

لتحقيق هذه السرعة ، اعتبر المهندسون ديناميكيات هوائية خاصة ، وصُممت الأجنحة لتحقيق هذه السرعة الزاوية.

تم إجراء هذا التصميم لسرعة صوت عالية السرعة. وبسبب هذا ، واجهت الطائرة مشاكل في السرعات دون سرعة الصوت ، وتم تثبيت الطائر تحت قاذفة ، وعلى ارتفاع 14000 متر ، انفصلت الطائرة عن القاذفة.

 

في ظل هذه الظروف ، ستبدأ محركات الطائرات ويمكن أن يصل ارتفاع X15 إلى 100 كيلومتر فوق سطح الأرض.

طائر أسود

هذه تحفة هندسية صنعتها شركة لوكهيد وتمكنت من الوصول إلى سرعة Mach 3.5. تم استخدام الطائرة بشكل مشترك من قبل القوات الجوية الأمريكية ووكالة ناسا ، وتم بناء أكثر من 30 طائرة.

الطائر الأسود لديه القدرة على الاختباء. بالطبع ، إذا تم اكتشافها ، فإن السرعة العالية تساعد على الهروب بسهولة من صواريخ العدو. طاردت 25 طائرة ميغ روسية الطائرة عدة مرات خلال الحرب الباردة.

في بناء جسم الطائرة ، تم استخدام مواد يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية. تم استخدام التيتانيوم والسبائك الخاصة في بناء جسم الطائرة.

 

اعتبر المهندسون تصميمًا مخروطيًا للسماح بدخول الهواء إلى محركات الطائرة. مواد العلبة متباعدة قليلاً. يرجع هذا التصميم إلى حقيقة أنه في السرعات العالية ودرجات الحرارة المرتفعة ، تتمدد أجزاء الجسم وتتطلب مسافات للسماح بهذا التمدد.

يبلغ مدى الطائرة أكثر من 5000 كيلومتر في إعادة التزود بالوقود ويمكن أن يصل ارتفاعها إلى 24000 متر فوق سطح الأرض. هذا الارتفاع العالي ، إلى جانب سرعته العالية ، يعني أنه لا يمكن لأي طائرة أن تشكل تهديدًا لها.

لكن ما الذي يجعل من الصعب الوصول إلى ثلاثة أضعاف سرعة الصوت بعد عقود؟

ببساطة ، السوائل ، مثل الهواء ، القابلة للانضغاط ، تدرك مسار التدفق عن طريق الموجات الصوتية وتتكيف معها. الآن ، إذا تجاوزت السرعة سرعة الصوت ، فإن التصادم بين الطائرة والهواء يحدث قبل أن يتزامن الهواء مع التدفق. ينتج عن هذا الاصطدام موجات صدمة ، تُعرف بسرعات الصوت المكسورة. من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن فشل جدار الصوت يحدث فقط عندما تكون الطائرة أسرع من سرعة الصوت. لكن في الواقع ، أثناء تحليق الطائرة بسرعات تفوق سرعة الصوت ، تولد موجات الضغط التي تسبب صوتًا يشبه الانفجار.

من ناحية أخرى ، عندما تصل السرعة إلى سرعة الصوت ، فإن العديد من قوانين فيزياء السوائل تعمل بشكل مقلوب. بسبب هذه الظروف ، يختلف تصميم الجناح وجسم الطائرة للطائرات عالية السرعة عن تصميم الطائرات العادية. نظرًا لتشكيل موجات الصدمة بسرعات عالية من الصوت ، يلزم تحسين هيكل الطائرة وهندسة أفضل في هيكل الطائرة ، ويزيد استهلاك الوقود بشكل حاد بسبب موجات الصدمة.

تتكثف هذه الظروف مع زيادة سرعة الطائرة.