Gfrktyl

Полет F-18 окружённый облаком под влиянием эффекта Прандтля — Глоерта, проявляющегося в трансзвуковом режиме.

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:
M=ucs{displaystyle M={frac {u}{c_{s}}}}, где u — скорость движения потока или тела, cs{displaystyle c_{s}} — скорость звука в среде.
Звуковая скорость определяется как cs=γpρ{displaystyle c_{s}={sqrt {gamma {frac {p}{rho }}}}}, где γ{displaystyle gamma } — показатель адиабаты среды (для идеального n-атомного газа, молекула которого обладает i{displaystyle i} степенями свободы он равен i+2i{displaystyle {frac {i+2}{i}}}). Здесь i=np+nr+2nc{displaystyle i=n_{p}+n_{r}+2n_{c}} — полное число степеней свободы молекулы. При этом, количество поступательных степеней свободы np=3{displaystyle n_{p}=3}. Для линейной молекулы количество вращательных степеней свободы nr=2{displaystyle n_{r}=2}, количество колебательных степеней свободы (если есть) nc=3n−5{displaystyle n_{c}=3n-5}. Для всех других молекул nr=3{displaystyle n_{r}=3}, nc=3n−6{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.

Сравнение режимов |

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 |