Właśnie zobaczyłem...

[maziek]

Mogę wsadzić patyk w szprychy? ;-)

To jest obłok Prandtla-Glauerta a...

... acha, doczytałem komenty... Więc nie będę się produkował. Ten obłoczek powstaje dość często przy myśliwcach odrzutowych, nawet ja mam złapane na fotce zadatki przy Mig-29... A "bariera dźwięku" jest niewidoczna - tam, gdzie on się kończy. Tzn. tam jest fala uderzeniowa.

Ale... piękne to jest!

[liv]

A "bariera dźwięku" jest niewidoczna

Aś humor mi popsuł .
Już myślałem ,że ładniusia taka, a to nie ona, ino jakaś prandlagluerta.

[maziek]

Otrę Twe łzy? ;-)

[liv]

Trochę pomogło, ale tylko troszeczkę.
 Straciłem zaufanie do obrazów. Co gorsza, zaczynam podejrzewać, iż bariera światła jest niesłyszalna.

[dzi]

No chwila, to nie jest właśnie "początek" fali uderzeniowej?

[maziek]

Nie, fala uderzeniowa jest za obłokiem. Obłok może powstać również kiedy samolot w ogóle nie przekracza prędkości dźwięku.

[dzi]

Więc co to za obłok?

[maziek]

To jest w luźnych skojarzeniach komora mgłowa Wilsona. Jak sie rozpręża gaz to spada temperatura i ciśnienie a ilość pary wodnej pozostaje taka sama i w pewnym momencie jest jej za dużo i wykrapla się.

[dzi]

No więc dlaczego się rozpręża? Nie da się jakoś w miarę łatwo wyjaśnić całości zjawiska?

[maziek]

Hm. To jak tradycyjny profil skrzydła. Górna połowa od krawedzi natarcia do krawędzi spływu ma większa długość, niż dolna. Wobec tego powietrze rozdzielające się na krawędzi natarcia na opływające górą i dołem ma do przebycia różną drogę, aby złączyć się na krawędzi natarcia z powrotem. Powietrze ponad skrzydłem musi się więc "rozciągnąć" czyli musi w nim lokalnie spaść ciśnienie. Akurat odrzutowce nie korzystają z tradycyjnych skrzydeł, bo są za grube i stawiają za duży opór, raczej latają "po chamsku" z dziobem lekko do góry przez co na spód skrzydeł naciera prąd powietrza a na wierzchu jest "zastoina"... Ale mają rozmaite wypukłe elementy, jak owiewki, złaczenie skrzydeł z kadłubem itd. gdzie powstają warunki do tak znacznego obniżenia ciśnienia, że wykrapla się para wodna. Zaraz potem "miękko" wchodzi w obszar, gdzie ciśnienie wzrasta na tyle, że problem znika. Obłoczek jest rozmyty z dwóch stron.

W przypadku zblizenia się do prędkości dźwięku może się zdarzyć, że lokalnie powietrze opływa niektóre elementy samolotu z nadźwiękową prędkością, choć on sam jeszcze porusza się z poddźwiekową. A jesli uformuje się już fala uderzeniowa to powoduje to "odcięcie" tego obłoku jak nożem. Stąd w takich sytuacjach jest on od tyłu "ostry". Te stożkowate obłoki to właśnie taka sytuacja - czoło fali uderzeniowej znajduje się tuż za równo przyciętym obłokiem.

Tu mam taką fotę niezbyt udaną technicznie, ale fajne rzeczy się dzieją. Samolot był w ostrym wirażu w lewo, w takiej dokładnie pozycji (tzn. leciał na boku). Pilot użył dopalacza ale sądzę że nie przekroczył 500 km/h -  porównując do innych, śmigłowch maszyn, które na pewno więcej nie wyciągały. Nie padało od kilku dni i były godziny popołudniowe upalnego dnia - a więc sucho jak pieprz. Poniżej dodam jeszcze dwie foty obrazujące, co się działo z powietrzem na pasie. A jednak są małe obłoczki w spojeniu skrzydeł z kadłubem i - czego natury nie rozumiem - przed krawędziami natarcia. Ciekawe też, że gorące spaliny "wydłużyły mu prawe skrzydło i prawy statecznik poziomy.



widok na pas...


powiększenie środkowego fragmentu...

[dzi]

I tak nie rozumiem ale zaciekawiło mnie to że myśliwce nie latają za pomocą tej siły wynikającej z różnicy ciśnień (szkoda że zapomniałem fachowej nazwy). Nie wiedziałem.

[maziek]

Im wyższe ciśnienie, tym wiecej pary wodnej trzeba, aby doprowadzić do nasycenia. Jeśli masz jakąś ilość pary wodnej w objętości powietrza to obniżając ciśnienie (i temperaturę, która spadnie wraz z ciśnieniem) w pewnym momencie owa ilość pary wodnej będzie w danych warunkach za duża i nastapi wykroplenie. Ponoć można (ja sam nie próbowałem) zbudowac w domu prymitywną komorą Wilsona, potrzebny jest słoik  zakręcony z dołączoną szczelnie dużą strzykawką. Słoik otwarty należy wstawić do lodówki, gdzie jest blisko 100% wilgotności, po pewnym czasie - wewnątrz lodówki - zakręcić, wyjąć i następnie usunąc powietrze - wewnątrz powinna pojawić się mgła. Pojawienie się mgły w komorze Wilsona to porażka, normalnie doprowadza się delikatnie do stanu przesycenia ale bez kondensacji (coś jak woda przechłodzona, ale nie zamarznięta), wówczas wpadające cząstki znaczą swoją trajektorię kondensująca parą wodną. W naturze masz to nad ranem, kiedy tworzą się mgły - choć tu mamy tylko spadek temperatury bez spadku ciśnienia.

A ze skrzydłem czy innym "czymś wypukłym" masz tak, ze jeśli droga powietrza się wydłuża (bo musi "oblecieć" wypukłość) to na pewno powietrze to ma większą prędkość niż lecące obok, przeszkody nie omijające. Ciśnienie w strumieniu jest zawsze niższe niż w jego otoczeniu (prawo Bernoulliego) - dlatego piłeczka pingpongowa nie może wyskoczyć poza pionowo do góry skierowany strumien z szuszarki czy odkurzacza, tylko "siedzi" w nim. Jak strumień jest dostatecznie szybki, to ciśnienie spada wewnątrz na tyle, że jest jak w tym słoiku. Dla predkości poddźwiękowych powietrze jest kontinuum, nie może sie "przerwać" a lokalne różnice ciśnien i prędkości wyrównują sią na pewnej odległości a nie skokowo. Kiedy uformuje się czoło fali uderzeniowej to na jej powierzchni przestaje to obowiązywać i dochodzi do "przemiany fazowej" - stąd takie równe "odcięcie".

[Luca]

No maźku - i to jest post co się zowie.

Pozwolę sobie zasugerować, że być może powinieneś rozważyć założenie bloga, w którym rozjaśniałbyś tego rodzaju kwestie. Z wielką przyjemnością czytałem Twoje objaśnienia różnych fizycznych fenomenów jak również szkice o NASA, które zwykłeś zamieszczać w którejś z sekcji forum (nie wspominając już nawet o Twych zdjęciach). Jestem pewien, że z Twoim wartkim piórem i zdolnościami popularyzatorskimi znalazłbyś nieparu czytelników, a - kto wie? - może udałoby Ci się nawet zafascynować jakieś młody duszyczki i nawrócić na słuszną drogę spoglądania na świat przez pryzmat rozumu. A więc potencjał pozytywistyczny istnieje..;-)

W każdym razie na pewno nie byłoby to zaśmiecanie internetu, a w tym momencie ciężko byłoby wyłowić Twoje szkice z morza forumowych postów...

[dzi]

No więc jednak z ostatniego posta wynika ten "lejek" co go czasem widać to właśnie początek powstawania fali uderzeniowej (czyli moment przekroczenia bariery dźwięku) zatem nastąpiła sprzeczność

Jeszcze by mi się przydało czy na pewno jest tak że myśliwce latają metodą "chama" a nie Bernoulliego czy może jednak są te skrzydła trochę wypukłe u góry (na przykład do latania na długi dystans dla oszczędzenia paliwa) a "dodatkowo" można zastosować "prawo chama" (gdy zależy na budowaniu wysokości a nie na paliwie)?

edit:
http://vimeo.com/2047190?hd=1

[maziek]

Luca, bo się zaczerwienię.

Dzi, jak cały samolot ma prędkość naddźwiękową, to fala uderzeniowa formuje się na najbardziej wystającym do przodu elemencie i taki obłok w ogóle nie powstanie. Tylko w podźwiękowych prędkościach może powstać taki "przycięty" obłok.
Apropos skrzydeł: http://tiny.pl/hhhj8

Wykres poniższy przedstawia zależność współczynnika oporu powietrza c_x:


Jak widać przy predkościach poddźwiękowych ten współczynnik gwałtownie rośnie, a biorąc pod uwagę, że opór powietrza jest doń proporcjonalny, ale także proporcjonalny do kwadratu prędkości samolotu - to przy zbliżaniu się do Mach1 opór powietrza niebotycznie wzrasta - więc dąży się do maksymalnego zmniejszenia pola przekroju poprzecznego maszyny. Poza tym zastosowanie tradycyjnego profilu na skrzydłach o bardzo wydłużonym profilu (np. typu delta, gdzie od krawędzi natarcia do krawedzi spływu jest odległość porównywalna z długością całej maszyny) mijałoby się z celem. Albo skrzydło musiałoby być monstrualnie grube, albo przy zachowaniu racjonalnej grubości różnica pomiędzy drogą pod i nad skrzydłem byłaby zbyt mała, aby wywołać znaczącą siłę nośną.

Na ogół jednak, ponieważ nawet myśliwce osiągające Mach2 i więcej muszą lądować z sensownymi prędkościami rzędu 200-300km/h, to moga wysunąć ze skrzydeł sloty i klapy przywracając im na ten moment tradycyjny profil.

Ogólnie tak po mojemu to sa trzy źródła sily nośnej: profil, kąt natarcia i wektor ciągu. Samoloty ze słabymi silnikami bazują na pierwszym i korzystają z drugiego np. przy starcie. Myśliwce nie korzystają z pierwszego, bazują na drugim i - zależnie od potrzeb - czasem w wielkiej mierze na trzecim. Dlatego współczesny myśliwiec może lecieć pionowo w górę albo na boku. Zresztą maszyny akrobacyjne śmigłowe o odpowiednim stosunku ciągu do masy też tak mogą. Statki nieuskrzydlone (np. rakiety bojowe) polegają na ogół wyłącznie na trzecim - ich zdolność do lotu poziomego bierze się stąd, że lecą pod tak dobranym kątem do góry, aby zrównoważyć opad wywołany grawitacją.