>Пишу из Интернет-кафе в Питере. Поэтому не могу сопроводить текст рисунками в копилке.
>В принципе при сверхзвуковом движении тела существует дополнительное решение.
>Если поток со скоростью более 2 М набегает на клин с углом более 5 градусов, то образуется не угол Маха, а косая ударная волна, стоячая по отношению к клину.
>В нашем случае не клин, а конус. Если говорить о ракете в целом, то 5/100 - менее 5 градусов. Но при головной части угол полураствора конуса все-таки побольше <А~ 10 градусов.
>Поскольку ракета большая, то возникновение стоячей УВ возможно.
>При измеренных по фото и кинокадрам углам с учетом поправок на движение непараллельно плоскости кадра получаем угол полураствора конуса
Три четверти текста у меня в Интернет-кафе съел заклинивший компьютер. Продолжим...
____________________________________
При измеренных по фото и кинокадрам углах с учетом поправок на движение непараллельно плоскости кадра получаем угол полураствора конуса 20 градусов. Это соответствует тангенсу 0.36. Если поток набегает на ракету с объявленной НАСА скоростью 2360 м/с, то нормальная к скачку уплотнения составляющая 2360* tg (20)~2.3 M. Это(с учетом ошибок измерения углов) близко к теоретическому решению для набегания потока на клин и возникновению стоячей ударной волны(Мнорм.=2).
Мнорм.=tg(20)/tg(20-10)
Что это означает? Это означает, что при сверхзвуковых скоростях одному и тому же углу конуса соответствуют два различных физических процесса:
1) При сравнительно небольших числах Маха набегающего потока распространение в радиальном направлении осуществляется со звуковой скоростью. Конус является классическим конусом Маха, который мы и рассматривали ранее.
2)При больших числах Маха набегающего потока(М>2-3)движение в радиальном направлении осуществляется со сверхзвуковой скоростью. Ракета расталкивает воздух в радиальном направлении настолько быстро, что в стороны распространяется УВ(по отношению к ракете эта УВ - стоячая). Угол в конусе определяется отношением скорости этой УВ(нормальной к конусу) к скорости набегающего потока.
Вот Вам и причина, по которой специалистам рубежа 60-70-х было трудно углядеть криминал в углах при конусе. Одинаковые углы возникали и при 700-1200 м/с, и при 2300-2400 м/с.
Так, может, мы заблуждались в оценке скорости?
Давайте смотреть далее.
Скорость звука в качестве скорости радиального развития возмущения вдали от точки возникновения - практически не меняется. Конус остается конусом. А вот ударная волна - скорость снижает.
Решение для клина - это решение для БЕСКОНЕЧНОГО клина. Плоская волна, не меняющаяся аж до границ Ойкумены.
А ракета у нас вполне конечна. Да и расширяющаяся конусообразная часть заканчивается на 1/3 корпуса ракеты(до границы 2 и 3 ступеней). Далее идет цилиндр. А там и просто ракета заканчивается. И начиная с головы второй ступени УВ поддерживать больше нечему. Нечему раздвигать воздух в стороны.
Сечение за скачком уплотнения расширяется. УВ начинает гаснуть. По какому закону? - В первом приближении по цилиндрическому:
r~t^(1/2)~ x^(1/2)
Vнорм ~ t^(-1/2)~x^(-1/2)
Если до 2/3 корпуса от головы нормальная к углу конуса скорость 2 М, то на расстоянии 1/3 корпуса за ракетой она уже снижается до 1 М. И ничего с этим не поделаешь. Конфигурация фронта такого скачка быстро, на длине корпуса ракеты, вырождается в параболу.
А что мы видим на фотографии рис.8 из статьи? - конус, аккуратно продолжающийся приблизительно до 2 длин корпуса ракеты.
И на фото рис.7(б) мы тоже видим такой же далеко распространяющийся конус. Который прослеживается резкой прямой линией по меньшей мере до 1.5 корпусов ракеты. И продолжается в виде границы следа на последующих кадрах - до границы поля зрения кинокамеры - типа до 3 корпусов после ракеты.
Конус Маха и ничего более!
Ударная волна должна потерять свою радиальную скорость. А вот расширяться со скоростью звука или около того можно достаточно долго.
Но увидеть угол конуса при вершине ракеты можно, как видим, многократно чаще, чем увидеть продолжение этого конуса на большое расстояние.
И это, наконец, дает ответ на вопрос: почему-таки не разглядели. Была маскирующая причина! Два решения Причем к концу 60-х с ней было еще не все ясно.
Статьи с методиками ЧИСЛЕННОГО,- по эмпирическим диаграммам,- расчета косой УВ на клине стали появляться в 1961 году. Границы перехода от одного режима к другому еще не были толком нащупаны( те самые граничные 5 градусов, например). Все это будет получено позже - в 70-х. В учебники этому еще рано было входить. А то, что при гиперзвуковых набегающих потоках углы несколько больше угла Маха, - эмпирически было известно. И как тут прижимать американцев? - без козырей-то на руках...
___________________________________
Прошу прощения. Полемизировать в ближайшее время мне будет сложно. Пишу с чужого компьютера в другом городе. Завтра и послезавтра просто буду сидеть на конференции.
