Hypersonic
Aerodynamiikassa hypersoniset nopeudet ovat nopeuksia, jotka ovat erittäin yliäänisiä. Sana hypersonic tuli 1970-luvulla käytetystä sanasta Mach 5 eli viisi kertaa äänen nopeus. Kaikki lentokoneessa muuttuu suuresti, kun näillä nopeuksilla lentävä lentokone saavuttaa yliääninopeuden.
Hypersonisen virtauksen ominaisuudet
Vaikka hypersonisen nopeuden määritelmä ei ole kovin selkeä ja siitä kiistellään tutkijoiden keskuudessa, he ovat keksineet mahdollisen määritelmän. Hypersoniselle virtaukselle voi olla ominaista tietyt asiat, joita ei voida enää jättää huomiotta analyysissä. Tällaisia asioita ovat mm:
Ohut iskukerros
Kun kone kiihtyy ja mach-luku kasvaa, myös tiheys iskun takana kasvaa. Tämä tapahtuu samanaikaisesti, kun tilavuus iskun takana pienenee massan säilymisen teorian vuoksi. Tämän vuoksi iskukerros (kappaleen ja iskuaallon välinen tilavuus) on ohut suurilla mach-lukemilla.
Entropia kerros
Kun lentokone kiihtyy ja mach-lukemat kasvavat, myös entropian muutos iskussa kasvaa. Tämä johtaa voimakkaaseen entropiagradienttiin ja erittäin pyörteiseen virtaukseen, joka sekoittuu rajakerrokseen.
Viskoosinen vuorovaikutus
Osa suuresta liike-energiasta, jota esiintyy virtauksessa suurilla mach-lukemilla, muuttuu nesteen sisäiseksi energiaksi viskositeetin vuoksi. Sisäisen energian lisääntyminen saa lämpötilan nousemaan. Koska rajakerroksen sisällä virtaukseen nähden normaali painegradientti on nolla, lämpötilan nousu rajakerroksen läpi saa tiheyden laskemaan. Tämä aiheuttaa sen, että lentokoneen rungon yläpuolella oleva rajakerros kasvaa. Tämä puolestaan saa lämpötilan nousemaan.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä pidetään aerodynamiikassa hypersonisena nopeutena?
V: Aerodynamiikassa hypersoniseksi nopeudeksi katsotaan kaikki nopeudet, jotka ovat nopeampia kuin Mach 5 (1 715 m/s merenpinnan tasolla).
K: Miten hypersoninen nopeus eroaa yliäänen nopeudesta?
V: Hypersoninen nopeus eroaa yliäänen nopeudesta siinä, että ilma ja ilma-alus käyttäytyvät hypersonisessa nopeudessa vielä oudommin kuin yliäänen nopeudessa.
K: Miksi on tärkeää erottaa toisistaan yli- ja aliäänen nopeudet?
V: On tärkeää tehdä ero yli- ja aliäänen nopeuksien välillä, koska ilman ja ilma-alusten käyttäytyminen on näillä nopeuksilla merkittävästi erilaista.
K: Mikä on äänen nopeus merenpinnan tasolla?
V: Äänen nopeus merenpinnan tasolla on 1,715 m/s.
K: Voitko antaa esimerkin hypersonisesta nopeudesta?
V: Mikä tahansa Mach 5:tä nopeampi nopeus, kuten Mach 6 tai Mach 7, on esimerkki hypersonisesta nopeudesta.
K: Mainitaanko tekstissä muita tärkeitä tekijöitä hypersonisissa nopeuksissa?
V: Tekstissä mainitaan vain, että ilma ja lentokoneet käyttäytyvät hyvin oudosti hypersonisissa nopeuksissa.
K: Mitä on aerodynamiikka?
V: Aerodynamiikka tutkii ilman ja muiden kaasujen liikettä ja sitä, miten ne ovat vuorovaikutuksessa liikkuvien kohteiden, kuten lentokoneiden, kanssa.
