Перелет в любую точку Земли всего за 1 час возможен: новое открытие о сверхзвуковых полетах

Ученые смогли подтвердить гипотезу Морковина, и доказали, что турбулентность воздуха на скорости в 6 раз превышающей скорость звука похожа на турбулентность в более медленных воздушных потоках. Это открытие приближает создание гиперзвуковых пассажирских самолетов, которые позволят перемещаться по всему миру за очень короткое время. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, пишет SciTechDaily.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Сверхзвуковые полеты и проблема турбулентности

Гиперзвуковые пассажирские авиаперевозки все еще считаются фантастикой. Но полет на гиперзвуковом самолете, например, из Австралии в США, может занять всего один час вместо пятнадцати, если лететь на обычном самолете.

Напоминаем, что скорость звука составляет 1224 км/ч. Чтобы пассажирский самолет долетел за час из Австралии в США, ему нужно набрать скорость, которая в 10 раз больше скорости звука. Самая большая проблема заключается в сильной турбулентности, которая возникает, когда самолет будет лететь в воздухе с такой скоростью.

Воздух ведет себя по-разному при большой и малой скорости, и инженеры в аэрокосмической отрасли используют для описания этой разницы такие термины как несжимаемый и сжимаемый воздушный поток. В несжимаемом воздушном потоке, который возникает на скорости ниже 350 км/ч, плотность воздуха практически не меняется, что упрощает расчеты при проектировании самолетов. Но как только скорость воздушного потока превышает скорость звука, он становится сжимаемым.

Сжатие воздуха приводит к резкому изменению его плотности при изменении давления и температуры. Это влияет на взаимодействие самолета с окружающим воздухом. Сжимаемость воздушного потока влияет на обтекание корпуса самолета этим потоком, что может изменить подъемную силу, сопротивление и тягу самолета, которые необходимы для полета. Эти факторы имеют решающее значение для проектирования любого самолета.

Гипотеза Морковина: ключ к гиперзвуковым пассажирским самолетам

Инженеры еще не очень хорошо понимают, как воздушный поток обтекает корпус самолета на скорости в 5-10 раз превышающей скорость звука. Эта загадка остается нерешенной, но ключом к разгадке является гипотеза Морковина.

Эту гипотезу в середине XX века предложил Марк Морковин. Согласно гипотезе, при движении воздуха со скоростью, которая в 5-6 раза выше скорости звука, турбулентность практически не меняется и похожа на ту, что наблюдается при движении воздуха с меньшей скоростью.

По сути, гипотеза Морковина предполагает, что турбулентное движение воздуха на низких и высоких скоростях не сильно отличается. Если эта гипотеза верна, то не нужно понимание турбулентности на высоких скоростях. Можно использовать знания, применимые к более медленным воздушным потокам при проектировании гиперзвуковых самолетов, говорят ученые.

До сих пор исследователи не имели достаточных экспериментальных доказательств гипотезы Морковина. Это исправили авторы нового исследования.

Перелет в любую точку Земли за час стал ближе к реальности

Они использовали лазеры для ионизации газа криптона, которым был наполнен воздух в аэродинамической трубе. Это временно заставило атомы криптона образовать изначально прямую, светящуюся линию. Затем ученые использовали камеры сверхвысокого разрешения, чтобы заснять, как эта линия движется, изгибается и закручивается в воздухе в аэродинамической трубе. Наблюдение показало, что поведение турбулентности воздушного потока при скорости в 6 раз превышающей скорость звука очень похоже на поведение несжимаемого воздушного потока.

Хотя ученым не удалось полностью подтвердить гипотезу Морковина, это исследование приближает к реальности гиперзвуковые пассажирские перелеты. Ученые говорят, что самолетам не нужна новая конструкция, чтобы летать со скоростью, которая более чем в 6 раз превышает скорость звука.

Как уже писал Фокус, сверхзвуковой самолет NASA, который может изменить пассажирские авиаперелеты, совершил первый исторический полет. Это самолет должен доказать, что при преодолении звукового барьера не возникает очень сильный грохот, который мешает людям на земле.

Также Фокус писал о том, что астрономы разгадали тайну "невозможного" столкновения черных дыр, которых не должно существовать. Ученые смогли объяснить, казалось бы, невозможное слияние двух гигантских черных дыр, которые не должны были появиться после смерти массивных звезд.