Міжнародна команда дослідників уперше експериментально підтвердила гіпотезу Морковіна, яка пояснює, як поводиться повітря під час польоту на швидкості Маха 6 – близько 7 300 км/год. Згідно з результатами, турбулентність при таких екстремальних швидкостях нагадує поведінку повітряних потоків на значно нижчих швидкостях, пише SciTechDaily.
Сучасні військові літаки вже здатні розвивати швидкість Мах 2 або Мах 3, що приблизно від 2 470 км/год до 3 705 км/год на рівні моря. Щоб здійснити переліт, наприклад, Лос-Анджелес–Сідней лише за 60 хвилин, апарат повинен досягти швидкості Мах 10, тобто у десять разів швидше за звук. Головною перешкодою на цьому шляху залишається інтенсивна турбулентність і надмірне тепло, які виникають при проходженні атмосфери на таких екстремальних швидкостях.
Дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, провела група професора Ніколауса Парзіале, який працює над механікою рідин у гіперзвукових умовах. Команда використовувала лазери для іонізації інертного газу криптону в аеродинамічній трубі, спостерігаючи за його рухом під час надшвидкісного потоку. За допомогою високошвидкісних камер учені відстежували, як світна лінія криптону згиналася та скручувалася у повітрі, що дозволило візуалізувати структуру турбулентності.
“Стисливість впливає на те, як повітряний потік обтікає корпус, і це може змінити такі речі, як підйомна сила, опір і тяга, необхідні для зльоту або утримання в повітрі”, – пояснив Парзіале.
Результати показали, що навіть при швидкості Мах 6 поведінка турбулентного потоку залишається близькою до “нестисливого” повітряного потоку – тобто подібною до звичайних умов польоту. Це підтверджує гіпотезу, сформульовану ще у середині XX століття, і означає, що гіперзвукові апарати не потребуватимуть повністю нових підходів до проєктування.
“Сьогодні моделювання всіх деталей поведінки повітря на гіперзвукових швидкостях майже неможливе. Але гіпотеза Морковіна дозволяє нам робити спрощені припущення, завдяки чому обчислювальні вимоги для проєктування гіперзвукових апаратів можуть стати більш досяжними”, – зазначив Парзіале та додав, що на розробку цього дослідження він витратив 11 років.
Гіперзвуковий транспорт, який рухатиметься зі швидкістю 10 Мах потенційно може змінити формат міжнародних подорожей. Перельоти, що нині тривають 15-20 годин, можуть скоротитися до 60 хвилин.
Крім того, за словами вчених, технологія може мати значення і для доступу до космосу. Апарати, здатні літати на таких швидкостях, зможуть виходити на низьку орбіту без традиційних ракетних систем.
“Якщо ми зможемо побудувати літаки, які літають з гіперзвуковою швидкістю, ми також зможемо запускати їх у космос, а не ракети, що спростить транспортування на низьку навколоземну орбіту та з неї. Це змінить правила гри не лише на Землі, але й на низькій орбіті”, – підсумував Парзіале.
ІТ-новини, інновації, штучний інтелект, гаджети, наукові відкриття та стартапи, що змінюють світ. Усе про сучасні технології та цифрове майбутнє — читайте в розділі «Технології».