Ви коли-небудь хотіли стати льотчиком? Знайте, мета без плану – це просто бажання (слова великого класика Антуана де Сент–Екзюпері). Варто зауважити, що він був не тільки письменником, але і професійним пілотом. Абсолютно всі люди, пов'язані з небом, проходять курси аеродинаміки. Це наука про рух повітря (газу), яка також вивчає вплив середовища на обтічні об'єкти. Одним з розділів аеродинаміки є особливості польоту на надзвукових літальних апаратах. І тут учню погляду постане у всій красі буква M. Що ж вона позначає?

Дуже коротка довідка

Латинська літера M в підручниках з аеродинаміки - не що інше, як число Маха. Означає воно відношення швидкості обтікання потоком об'єкта (наприклад, літака) до місцевої швидкості звуку. Своїй назві в авіаційних працях вона зобов'язана австрійському вченому Ернсту Маху. Науковими словами виглядає так: M = v / a Тут, v – швидкість набігаючого потоку, a – місцева швидкість звуку. Варто зауважити, що в зарубіжних джерелах використовується швидкість об'єкта, на відміну від вітчизняної літератури. У людини, яка не зустрічається з цим у професійній діяльності, швидше за все, залишиться два питання. Яка-така місцева швидкість звуку? Навіщо потрібно число Маха?

До зльоту готовий!

Що розуміється під словом звук? Насамперед, це хвиля. Адже джерело звуку створює в середовищі обурення, які передаються молекул повітря, і так по ланцюжку. Тому із збільшенням висоти, де атмосфера більш розряджена, звукова хвиля буде поширюватися з меншою швидкістю. Відповідно, у формулі числа Маха присутній саме місцева швидкість звуку. Усі значення для конкретних висот вже пораховані (спец. таблиці) - вам залишається тільки підставити. Швидкість набігаючого потоку вимірюється з допомогою приймачів повітряного тиску (ПВД), які встановлюються на всіх літаках. Тепер у нас всі дані, значить, з легкістю порахуємо число Маха. Виникає справедливе питання: "А Чому б не просто використовувати швидкість польоту?". Не забуваємо, ви літаєте на високих числах М.

Три, два, один - поїхали

Число Маха в авіації (і не тільки) відіграє величезну роль. Практично всі пілоти цивільних, військових і космічних шатлів не можуть обійтися без нього. Настільки важливий цей параметр! Коли літальний апарат, що переміщається в просторі, молекули повітря навколо нього починають «обурюватися». Якщо швидкість повітряного судна мала (M <1, ~ 400 км/год, дозвукові ВС), то щільність навколишнього середовища залишається постійною. Але, по мірі збільшення кінетичної енергії, частина її йде на стиск околосамолетного повітряного простору. Цей ефект компресії залежить від того, з якою силою літальний апарат діє на молекули повітря. Чим вище швидкість польоту, тим більше повітря стискається. На навколозвуковою швидкістю (~1190 км/год), малі обурення передаються іншим молекулам навколо повітряного судна (простіше розглядати поверхню крила), і в один прекрасний момент, коли в якійсь точці швидкість набігаючого потоку порівнюється з місцевою швидкістю звуку (M=1 саме потоку, ВС може летіти з меншою швидкістю), виникає ударна хвиля. Тому так очевидна різниця в конструкції винищувачів: їх крила, хвостове оперення і фюзеляж, порівняно з дозвуковими літальними апаратами.
На повітряних суднах, які виконують польоти з M <1, но на високих скоростях (современние пассажирские лайнери), такая ситуация тоже может произойти, только переход на околозвуковую скорость приведёт к более сильной ударной волне, значительному увеличению лобового сопротивления, уменьшению подъёмной сили, потере управления и дальнейшему падению. Для таких ВС в документах з льотної експлуатації (РЛЭ для вітчизняних, FCOM для зарубіжних) вказується критичне число Маха. Це саме мінімальне значення М, на якому набігаючий потік в будь-якій частині повітряного судна досягне швидкості звуку (Мкр). Ось і весь секрет! До речі, найщасливіші літаючі пасажири Радянського Союзу, подорожували швидше сучасних. Не вірите?

Нове – це давно забуте старе

Старички швидше молодих! І це не жарт. Один старий забутий усіма літак колись був флагманом авіації СРСР. Звали його ТУ-144. Це був перший (і є) в світі надзвуковий пасажирський авіалайнер, що здійснював комерційні рейси, з максимальною швидкістю до 2500 км/ч. Хоча льотна кар'єра Ту-144 була нетривалою, його доля була нерозривно пов'язана з числом М. Другим схожим повітряним судом був британо-французький «Конкорд». Примітно, що перший політ вони вчинили з різницею всього лише в два місяці. Хороші знання аеродинаміки допоможуть пасажирам комерційних рейсів забути про довгих перельотах через Атлантику. А польоти повітряних суден і космічних кораблів будуть і надалі надихати людство на нові відкриття.