Сверхзвуковые автомобили
Научная
работа
На тему
Сверхзвуковые
автомобили
Введение
сверхзвуковой скорость автомобиль
Что такое сверхзвуковая скорость?
Это скорость тела, движущегося в веществе с
более высокой скоростью, чем скорость звука для данной среды.
Примерно через пятьдесят лет после своего
рождения авиация отметила еще одно знаменательное событие - самолет смог
преодолеть звуковой барьер. Это означает, что с этого момента скорость
некоторых видов специальных летательных аппаратов (сверхзвуковых самолетов) стала
больше скорости звука, которая в зависимости от высоты полета равна 300-340
м/с. Преодолеть этот барьер оказалось не таким уж легким делом. Просто
разогнать самолет до скорости, немного превышающей 1 000 км/ч, оказалось
недостаточным.
А преодолеть барьер скорости звука на
автомобиле, куда еще сложнее….
августа 1991 года Эл Тиг разогнал по
солончаковой равнине Бонневил (Юта, США) автомобиль собственной конструкции
"Спид-О-Мотив/ Спирит-76" до 684,322 километров в час.
Это на сегодняшний день рекорд скорости для
автомобилей с колесным приводом.
Но ведь это не сверхзвуковая скорость, т.к. для
преодоления скорости звука нужно развить скорость примерно в 1150-1230 км/ч
(в зависимости от температуры и давления воздуха). А в наше время ее можно
достичь только с помощью реактивной тяги.
.
История преодоления сверхзвуковой скорости
В 1965 году Арт Арфонс построил в домашних
условиях автомобиль оснащенный двигателем GE J79, и принесший Арфону первую
победу 923,2 км/ч. В ноябре 1966-го очередной мировой рекорд 976 км/ч.
Пять лет спустя, в 1970 году, американец
хорватского происхождения Гари Габелич на ракетном аппарате Blue Flame впервые
в истории преодолел рубеж в 1000 км/ч.
Впервые звуковой барьер был взят 17 декабря 1979
г. Сделал это американец Стэн Баррэт на автомобиле-ракете «Будвайзер». Баррэт
успешно прошел контрольный отрезок трассы по полигону военно-воздушной базы
"Эдварде", выпустил тормозной парашют. Через 6,5 мили машина
благополучно остановилась. В то утро техника сработала успешно. Приборы
показали: максимальная скорость 1190,344 км/ч! Выше скорости звука! Однако для
официального утверждения рекорда необходим был еще один заезд - в обратном
направлении. Но Баррэт от него отказался. Почему? Согласно официальному отчету,
задние колеса автомобиля при движении то и дело отрывались от земли, Баррэта
вытряхнуло из сиденья еще задолго до конца пробега. Лишь привязные ремни да
стены кабины удержали его в машине. И он не стал испытывать судьбу еще раз,
предпочел остаться в истории техники первым человеком, неофициально превысившим
скорость звука на автомобиле.
В 1983 году англичанин Ричард Нобл на реактивном
Thrust
II официально
установил наземный мировой рекорд скорости: 1019,26 километра в час. От
заветного предела - скорости звука - его отделяли какие-то 169 километров в
час!
октября 1997 г. англичанин Энди Грин, в прошлом
пилот британских ВВС, впервые преодолел звуковой барьер на автомобиле Thrust
SSC разработанный Ричардом Ноблем, Гленном Баушером, Роном Айерсом и Джереми
Блиссом. Был установлен новый мировой рекорд скорости для аппаратов,
двигающихся по поверхности земли! Согласно усредненным данным, он равен 766,097
м/ч. или 1232,91 км/ч.
. Описание сверхзвукового автомобиля Thrust
SSC
Для создания и испытаний этой машины
потребовалось 5 лет. Этот «монстр» имел длину 16м. и ширину 3,5м. Расход
топлива составлял 18 литров в секунду, а объём бака 1125 литров. На нем было
установлено два турбовентиляторных двигателя Rolls Royce создающие суммарную
мощность в 106000 л.с. этого было достаточно для того чтобы 10-ти тонный
«монстр» преодолел звуковой барьер. По теории любой объект превышающий скорость
1188км/ч., при стандартных условиях, генерирует мощные механические
колебания. Последние, естественно достигают земли под автомобилем, затем
отраженные от нее волны переменного давления ударяют в его днище. Но эта
механическая вибрация гасится трубчатым фюзеляжем, а элероны не дают машине
покинуть землю.
.
Сложности и последствия преодоления сверхзвуковой скорости
сверхзвуковой скорость автомобиль
Нужно учесть что когда какое-нибудь тело,
например крыло самолета, движется в воздушной среде, то оно создает вокруг себя
возмущения этой среды. На деле это выражается в создании вокруг крыла волн
разрежения и сжатия. Они как бы подготавливают находящиеся впереди слои воздуха
к обтеканию крыла - частицы воздуха приобретают некоторую скорость и
расступаются в стороны еще до того, как передняя кромка крыла их достигнет.
Таким образом, самолет как бы прокладывает перед собой туннель, по которому
потом и летит.
Но все вышесказанное будет справедливым лишь при
условии, что скорость полета самолета не превышает скорости звука, с которой
распространяются возмущения. При этом они успевают обогнать крыло и передать
команду воздуху расступиться. В результате воздух плавно обтекает крыло.
Первые сверхзвуковые самолеты, обогнав звук,
столкнулись с большой проблемой. Воздушные массы оказывались «не готовы» к
встрече с крылом и не расступались перед ним. Более того, возмущения не
распространялись в разные стороны, а накапливались, сжимая воздух, вдоль двух
линий, называемых ударными волнами. Поэтому, когда над нами пролетает
сверхзвуковой самолет, мы слышим грохот, напоминающий раскаты грома, - это до
нашего уха долетает звуковая волна. Обтекание воздухом крыла при этом уже не
будет плавным, и для летательного аппарата будет создаваться дополнительное
сопротивление, получившее название «волновое».
Оказывается, что при полете со скоростью, при
которой М > 1, сжимаемые перед самолетом воздушные массы нагреваются и
передают теплоту окружающим предметам. С этим явлением можно встретиться при
накачивании насосом мяча или колес велосипеда. Через некоторое время можно
почувствовать, что корпус насоса стал заметно теплее. То же самое происходит и
с теми частями самолета, которые во время сверхзвукового полета сжимают перед
собой воздух. Эксперименты и измерения, проведенные учеными, показали, что
самолет, преодолев звуковой барьер, «наталкивается» еще на один - тепловой.
Величина температуры, которую воздух способен передать летательному аппарату,
оказалась весьма значительной. Так, например, расчеты показали, что некоторые
детали самолета, достигшего скорости, при которой М = 5, могут нагреться до 1
000°С, даже если полет будет проходить в стратосфере на высоте более 12 км, где
температура окружающего воздуха опускается ниже минус 55°С.
Главная проблема, которую предстояло преодолеть
гонщикам и конструкторам, - сохранить устойчивость машины при переходе
звукового барьера. Машина переходит звуковой барьер неравномерно. Часть
воздушных струй обтекают корпус со сверхзвуковой скоростью, а часть еще с
дозвуковой. В этот момент двигатель издает резкий хлопок, и такая ударная волна
может сбить автомобиль с курса. С этим что-то надо делать. В своем «Трасте»
Нобл решил эту проблему, сделав машину массивной и приземистой, а значит, и
более устойчивой. Увеличенный вес, а также то, что водитель располагался
посредине машины, почти в центре тяжести, наконец наличие киля со
стабилизатором, позволяли надеяться, что машина не потеряет устойчивости при
атаке на звуковой барьер. И надежды Нобла оправдались.
Место для проведения этих испытаний было выбрано
дно высохшего озера в штате Невада. Это была идеальная ровная поверхность.
Гоночная машина была доставлена в Неваду на
российском транспортном самолете.
Когда звуковой барьер был преодолен, произошел
раскатистый удар, и он был слышен в городке в 20 км от места заезда, что даже в
домах задрожали стены. Этот автомобиль разгонялся от нуля до скорости 1000 км/ч
за 16 секунд, до рекордной скорости 1228 км/ч за 30 секунд, а 1 км он проезжал
за 3 секунды. На скорости 900 км, рассказывает пилот Энди Грин, машина
становилась не управляемой, и стоял жуткий вой воздушных волн, земля
проскакивала под ногами с бешеной скоростью, это было самое прекрасное
приключение в его жизни.
. Новые рекорды в будущем
Сейчас лучший пилот британских ВВС и обладатель
мирового рекорда скорости на сверхзвуковом наземном транспорте Энди Грин
готовится в очередной раз поразить человеческое воображение и разогнаться по
суше до скоростной отметки 1000 миль (или 1600км) в час на болиде
Bloodhound SSC. Свое имя "Bloodhound" он получил в честь ракеты ПВО
Bristol Bloodhound 2, состоявшей на вооружении Великобритании в 1960-1991
годах.
Всего на болиде Bloodhound SSC будет установлено
три двигателя. На начальном этапе разгона, до отметки 550 километров в час
ускорение будет создаваться гибридным ракетным двигателем Eurojet
EJ200, использующимся на европейских истребителях последнего поколения.
Затем вступит в действие гибридный двигатель,
который использует в качестве топлива твёрдое горючее и окислитель - детище
юного гения-механика из Манчестера Даниеля Джабба, с детства увлекающегося
ракетами и пусковыми установками. И третий мотор - 800-сильный 12-цилиндровый
V-образный бензиновый двигатель, накачивающий топливо и обеспечивающий
электрическую и гидравлическую мощь ракете.
Этот 12.8 метровый автомобиль Bloodhound SSC,
который оснащается реактивными двигателями, что по сути данную машину отличает
от реактивного самолета, отсутствием крыльев...
Немного не мало, а инженеры конструкторы заявили
скорость Bloodhound SSC в 1 609 км/ч, при этом супер машина достигнет ее
ориентировочно за 42 секунды.
Если всё пойдёт как запланировано, Bloodhound
SSC поставит к 2011 году новый мировой рекорд скорости на земле.
Участникам состязания стоит поторопиться, пока
не завершила свои работы четвертая команда, создающая автомобиль Imagine LSRV
на ракетной тяге. В планах этой команды - установление абсолютного рекорда
скорости для наземного транспорта: сначала достичь скорости 2 Маха (около
2400 километров в час), а затем догнать современные истребители на скорости
3 Маха (более 3600 километров в час).
Вывод
Список используемой литературы
Литература
1. http://www.legendarycars.narod.ru/html/thrust_ssc.html
. http://www.topnews.ru/photo_id_3936_2.html
. http://ru.wikipedia.org/wiki/Сверхзвуковая_скорость
Видеоматериал
1. http://www.1-film-online.com/?p=11122
Графический материал
1. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ThrustSSC.jpg