초음속 전투기의 속도는 마하(Mach)라는 단위로 측정된다는 사실은 누구나 알고 있을 것이다. 초음속 전투기의 속도는 마하 2~3으로 초당 800m 이상, 시속 1,300km에 이른다. 초음속 비행은 현대 전투기에서 흔한 일입니다. 세계에서 가장 빠른 항공기인 SR-71 블랙버드는 심지어 마하 3.35에 도달할 수 있습니다. 그렇다면 전투기가 음속을 깨면 무슨 일이 일어날지 생각해 본 적이 있나요? 공기 저항으로 인해 어떤 놀라운 일이 일어날까요?
군사 지식이 있다면 전투기의 속도가 음속에 가까워지면 전투기가 방출하는 음파를 점차 따라잡는다는 것을 알 수 있습니다. 이때, 기체에 의한 공기의 압축은 빠르게 퍼지지 못하기 때문에 항공기의 바람이 불어오는 쪽과 그 주변 지역에 점차적으로 축적되어 결국 압력, 온도, 속도 등의 물리적 특성을 변화시키는 충격파 표면을 형성하게 됩니다. , 밀도 등. 충격파의 형성은 초음속 비행의 전형적인 특징이다. 이때 공기력을 운동에너지로 변환하면 마치 초음속 전투기에 '하얀 거즈 스커트'를 씌운 것처럼 '소닉 붐 구름'이 형성된다. .
이 '소닉 붐 구름'이 형성하는 충격파 표면은 항공기에 대한 공기의 저항을 증가시키게 되며, 음속으로 인한 이 저항은 전투기가 계속 증가하는 데 장애물이 될 것입니다. 속도이므로 일반적으로 음속 장벽용으로 알려져 있습니다. 이러한 음속 장벽은 항공기 저항의 급격한 증가, 양력 감소, 프로펠러 효율 감소, 항공기 본체의 강한 진동, 조종 실패 등 전투기의 상태를 크게 저하시키게 됩니다. 이 역시 해결해야 할 기술적 문제입니다. 세계 각국이 초음속 전투기를 개발하면 어느 정도는 전투기가 붕괴될 것이다.
이런 사고는 전례가 있다. 예를 들어, 1945년 6월 영국군이 DH-106 "Swallow"를 시험했을 때 항공기의 속도가 음속에 가까워 동체가 파열되고 항공기가 추락했습니다. 사고 후 영국의 한 과학자는 "소리의 속도는 우리 앞에 있는 장벽과 같다"고 말했다. 세계 최초로 음속 장벽에 부딪힌 시험기는 미국산 벨 X-1(원래 번호는 XS-1)이었다. , NACA와 미국이 개발하고 육군 공군이 공동 개발했습니다. 1947년 10월 14일, 척 예거(Chuck Yeager) 미 공군 대령은 46-062번 시험 항공기로 최초의 초음속 비행을 완료했으며, 이 항공기에 아내의 이름을 따서 "Charming Glennie"라는 별명을 붙였습니다. 항공기가 음속 장벽을 깨뜨린 사건.
군사 기술이 상대적으로 뒤떨어지던 시절, 이 로켓 비행기는 개량형 B-29의 몸체에 매달아 이륙한 뒤 공중에서 로켓 엔진을 시동한 뒤 지상으로 활공했다. XS-1의 50번째 비행은 X-1의 첫 번째 초음속 비행으로 최고 속도는 마하 1.06입니다. 또한, 종종 천음속 비행과 관련된 효과를 Prandtl-Grauer 응축 구름이라고 부르는데, 이는 항공기를 중심축으로 하고 날개 앞 부분 주위로 고르게 퍼지는 원뿔 모양의 구름을 특징으로 합니다. 이는 날개에 의한 기류의 가속으로 인해 공기의 내부에너지가 운동에너지로 변환되어 온도가 낮아지고, 이로 인해 수증기가 응결되는 현상이 바로 '백색 거즈 스커트'이다. 소닉 붐 구름에 의해 형성됨.
초음속 전투기 주변의 수증기가 작은 물방울로 응축되면 육안으로는 구름처럼 보인다. 이 고속 영역은 기체로부터의 거리가 증가함에 따라 빠르게 사라집니다. Prandtl-Grauer 응축 구름(음속 붐 구름)은 천음속 비행 중에만 볼 수 있는 것이 아니며 반드시 충격파와도 관련이 있는 것도 아닙니다. 이는 공기가 어느 정도의 안정성을 가지고 있음을 나타낼 뿐입니다. 적절한 조건에서 음속에 가깝지 않은 항공기도 주변에 Prandtl-Grauer 응축 구름을 생성할 수 있습니다. 따라서 충격파와 비교하여 음속 붐 구름은 전투기에 상대적으로 안전합니다.