Эти интересные воздушные явления не оказывают существенного влияния на полет истребителя, но пилотам следует быть осторожными при их использовании из-за их характерного внешнего вида и тепловой сигнатуры.
Если вы когда-нибудь видели взлетающий истребитель с горящими двигателями, вы, возможно, заметили видимые «ромбы» или яркие ударные ячейки в потоке выхлопных газов. «Ударные алмазы», наиболее заметные ночью или при сильных ударах, являются прекрасным результатом динамики жидкости и несоответствия давления, пишет для TNI Харрисон Касс, адвокат, специализирующийся на вопросах национальной безопасности, технологий и политической культуры.
Ударные алмазы, также называемые «летучими алмазами» и «ударными ячейками» и официально «структурами ударов в выхлопной струе», выглядят как чередующиеся яркие и темные полосы в выхлопной струе. В результате взаимодействия сверхзвуковой выхлопной струи с окружающим воздухом там, где возникают повторяющиеся волны сжатия и расширения, образуются ударные алмазы.
Ударные алмазы часто используются при работе на дожигателях. «Дожигание» происходит, когда топливо впрыскивается непосредственно в поток выхлопных газов двигателя, повторно воспламеняя поток после турбины. Результатом является значительное увеличение тяги, часто на 50–70 процентов по сравнению со стандартной работой двигателя.
Использование камер с форсажной камерой также имеет некоторые недостатки. Как вы понимаете, они крайне неэффективны с точки зрения расхода топлива — что неудивительно, учитывая, что механизм предполагает выброс топлива в поток выхлопных газов. А в эпоху современных датчиков дожигание также является проблематичным, поскольку оно создает сильный тепловой след, который может поставить под угрозу характеристики малозаметности самолета. Дожигание делает истечение более горячим и быстрым и часто приводит к сверхзвуковому полету.
Что такое ударные алмазы?
Ударные алмазы образуются в камерах дожигания из-за несоответствия давления. Отходящие газы выходят из сопла под давлением, отличным от давления окружающего воздуха. Либо отходящие газы являются «недорасширенными», когда их давление больше, чем давление окружающего воздуха, либо «перерасширенными», когда оно меньше.
Большинство случаев последующего сгорания происходят из-за недостаточно расширенных отходящих газов. Ударная структура образуется, когда выхлопные газы быстро расширяются, падая ниже давления окружающего воздуха. Сжатый воздух возвращается обратно, создавая ударную волну. Затем процесс повторяется: расширение, сжатие, расширение и т. д., создавая колеблющиеся зоны давления. Визуальный результат — ромбовидная форма; светлые области имеют высокое давление и высокую температуру, а более темные области имеют более низкое давление, более прохладные и менее освещенные. Форма симметрична за счет геометрии сопла, а рисунок при знакопеременной волновой структуре напоминает ромб.
Расстояние между ромбами зависит от коэффициента выходного давления, числа Маха и диаметра сопла. Естественно, форсунки с изменяемой геометрией регулируют расширение выхлопных газов, чтобы привести давление выхлопных газов в соответствие с давлением окружающего воздуха. Если достигнуто идеальное расширение, то ударных алмазов не будет. Но на самом деле всегда есть какое-то несоответствие – именно поэтому ударные алмазы так распространены в реальной жизни. Конструкторы стремятся минимизировать несоответствие давления.
Но изменяющиеся условия делают идеальную настройку практически невозможной.
Высота также влияет на шоковые алмазы. На большой высоте давление окружающего воздуха ниже, в результате чего ударные алмазы становятся более крупными и разреженными. На малой высоте рисунок более плотный и сжатый.
Оказывает ли ударный алмаз какое-либо влияние на самолет?
Ромбовидный рисунок минимально влияет на аэродинамику самолета в прямом полете. Однако с тактической точки зрения пилоты должны быть внимательны к визуальной сигнатуре, инфракрасной сигнатуре и повышенной уязвимости, создаваемой догоранием и шоковыми алмазами.
Компромисс, по сути, сводится к максимальной тяге в ущерб малозаметности. Но с точки зрения наблюдателя догорание, сопровождаемое ударными алмазами, является захватывающим визуальным напоминанием о мощи реактивного самолета.
за важными делами в течение дня следите за нами также в .
