Poddźwiękowy kontra naddźwiękowy
Prędkość przepływu powietrza odgrywa kluczową rolę w określaniu charakterystyki przepływu powietrza. Powietrze płynące z małą prędkością można uznać za lepki płyn o właściwościach nieściśliwych, jak woda. Wraz ze wzrostem prędkości przepływu powietrza właściwości związane ze ściśliwością zmieniają się znacząco, powodując zmianę sił aerodynamicznych wokół ciała w strumieniu.
W kontekście ruchu względnego, do celów analitycznych, samolot można uznać za ciało, które jest nieruchome w strumieniu powietrza. Prędkość samolotu staje się względną prędkością przepływu powietrza, powszechnie używaną jako prędkość lotu. Samolot zaprojektowany do latania poniżej prędkości dźwięku jest znany jako samolot poddźwiękowy, podczas gdy samolot zaprojektowany do lotu z prędkością większą niż prędkość dźwięku jest znany jako samolot naddźwiękowy. Prędkość ta jest zwykle wyrażana liczbą Macha (M), która jest stosunkiem prędkości powietrza do prędkości dźwięku. Jeśli samolot jest poddźwiękowy, jego maksymalna prędkość jest mniejsza niż 1 (M 1).
Więcej informacji o samolotach poddźwiękowych
Większość produkowanych samolotów to samoloty poddźwiękowe, które są zaprojektowane do latania poniżej 0,8 Macha. Małe lekkie samoloty mają niższe liczby Macha, które wynoszą około 0,2 Macha. Odrzutowce biznesowe i komercyjne samoloty mogą latać z maksymalną prędkością do 0,85 Maca.
Lekkie samoloty poddźwiękowe wykorzystują silniki tłokowe jako elektrownię, podczas gdy odrzutowce biznesowe i komercyjne samoloty używają silników turbośmigłowych lub turbowentylatorowych z wysokim obejściem. Strukturalnie obciążenie płatowca różni się w zależności od samolotu. Skrzydła są zwykle proste lub o małym kącie skosu. Poszycie samolotu jest zbudowane z aluminium, a płatowiec może składać się z aluminium i stali. Wraz z postępem technologii materiałów kompozytowych wprowadza się materiały kompozytowe wzmocnione włóknami o wysokiej wytrzymałości i niskiej wadze.
Więcej informacji o samolotach naddźwiękowych
Reżim naddźwiękowy dzieli się również na klasy naddźwiękowe (1<M<3), wysokie naddźwiękowe (3<M5).
Samoloty naddźwiękowe to głównie samoloty wojskowe, przeznaczone do walki (np. F-15E, Su 27, Dassault Rafale, Eurofighter Typhoon). Jako elektrownię wykorzystują silniki turbowentylatorowe o niskim obejściu, a konstrukcja jest zaprojektowana tak, aby wytrzymać wibracje i obciążenia występujące przy prędkościach naddźwiękowych.
Płatowiec jest w większości wykonany z wysokiej jakości tytanu i aluminium, aby wytrzymać duże obciążenia podczas manewrów i uszkodzenia podczas walki. Płatowiec został zoptymalizowany aerodynamicznie, aby zminimalizować efekty ściśliwości i opór. Lokalna gęstość powietrza zmienia się z powodu fal uderzeniowych, rozszerzania i dławienia przepływu, co powoduje drastyczną zmianę warunków lotu poddźwiękowego.
Transport naddźwiękowy (SST) to zrealizowane, ale kosztowne wyzwanie lotnicze. Zbudowano tylko dwa rodzaje transportu naddźwiękowego i oba przekroczyły średni koszt lotu. Są to Concorde i Tu-144, zaprojektowane jako samoloty pasażerskie, ale z eksploatacji zrezygnowano ze względu na wysokie koszty.
Wysokie naddźwiękowe samoloty to głównie samoloty zwiadowcze, a naddźwiękowe samoloty to wysoce eksperymentalne samoloty (z wyjątkiem promu kosmicznego).
Jaka jest różnica między poddźwiękowym a naddźwiękowym?
• Samoloty poddźwiękowe lecą poniżej prędkości dźwięku, podczas gdy samoloty naddźwiękowe lecą szybciej niż prędkość dźwięku.
• Samoloty naddźwiękowe wykorzystują jako układ napędowy silniki turbowentylatorowe o niskim obwodnicy, podczas gdy samoloty poddźwiękowe wykorzystują silniki tłokowe napędzane śmigłami, silniki turbośmigłowe lub silniki turbowentylatorowe z wysokim bocznikiem.
• Samoloty naddźwiękowe używają skośnych skrzydeł lub skrzydeł delta, podczas gdy samoloty poddźwiękowe używają prostych skrzydeł lub skrzydeł o mniejszym kącie skosu.
• Samoloty naddźwiękowe zbudowane są głównie z tytanu, podczas gdy samoloty poddźwiękowe zbudowane są z tytanu, aluminium i polimerów wzmacnianych włóknem węglowym lub innych materiałów kompozytowych.
• Samoloty naddźwiękowe są zwykle samolotami wojskowymi używanymi do operacji bojowych lub rozpoznawczych, podczas gdy samoloty poddźwiękowe są wykorzystywane do transportu i podróży.
