Bir uçağa yakın olan hava molekülleri, uçak atmosferde ilerlerken çalkalanır ve etrafında hareket eder. Bir uçak düşük hızda, genellikle 250 mil/saatten az bir hızla geçerken hava yoğunluğu değişmez. Ancak, daha yüksek hızlarda, uçağın enerjisinin bir kısmı havayı sıkıştırmak ve yoğunluğunu yerel olarak değiştirmek için kullanılır. Bu sıkıştırılabilirlik etkisinin bir sonucu olarak uçak üzerinde ortaya çıkan kuvvet miktarı değişir. Hız arttıkça, etki daha önemli hale gelir. Akıştaki küçük bozulmalar izentropik olarak veya sabit entropi ile ses hızına yakın ve ötesinde veya 330 m/s veya 760 mph civarında diğer bölgelere yayılır.
Bununla birlikte, ani bir kesinti, bir uçağın kaldırma ve sürükleme kuvveti üzerinde etkisi olan bir şok dalgası yaratır.
Mach Hızı Ne Demektir?
Çeşitli sıkıştırılabilirlik etkilerinin boyutu, gazın ses hızına göre uçağın hızına bağlıdır. Aerodinamikçiler, bu hız oranının önemi nedeniyle 19. yüzyılın sonlarında gaz dinamiği üzerine çalışan fizikçi Ernst Mach’ın onuruna Mach sayısı olarak adlandırılan özel bir isim vermişlerdir. Mach sayısı M’yi kullanarak farklı sıkıştırılabilirlik etkilerine sahip uçuş rejimlerini tanımlayabiliriz.
Birin altındaki Mach değerleri için ses altı koşullar vardır, M 1. Ses altı koşullar altında sıkıştırılabilirlik önemli değildir.
Cismin hızı ses hızına yaklaştığında, uçuş Mach sayısı, M = 1, neredeyse bire eşit olduğunda akış transonik olarak adlandırılır. Yerel hız zaman zaman cismin bazı noktalarında ses hızını aşar. Transonik akışlar, sıkıştırılabilirlik etkilerinin en önemli olduğu yerlerdir ve bu da ilk ses bariyeri kavramına katkıda bulunmuştur. Sesten daha yüksek hızlarda uçuş fikri reddedilmiştir. Gerçekte, sıkıştırılabilirlik etkileri yalnızca sürüklemenin sonik koşullara yaklaşmasına ve ses bariyerinin aşılmasına neden olmuştur.
Uçaklar, sıkıştırılabilirlik etkilerinin yol açtığı muazzam sürüklenme nedeniyle Mach 1’e yakın seyretmezler.
Birden büyük Mach sayıları için, 1 M 3, süpersonik koşullar mevcuttur. Süpersonik uçaklar için sıkıştırılabilirlik etkileri çok önemlidir, çünkü nesnenin yüzeyi şok dalgaları üretir. Aerodinamik ısınma da yüksek süpersonik hızlarda (3 M5) uçak tasarımı için oldukça önemli hale gelir.
Hipersonik akış, M > 5 veya ses hızının beş katı hızlar olarak tanımlanır. Yüksek hızlarda, cismin enerjisinin bir kısmı artık havadaki nitrojen ve oksijen moleküllerini birbirine bağlı tutan kimyasal bağları canlandırmak için kullanılır.
Hipersonik hızlarda bir cisim üzerindeki kuvvetler hesaplanırken havanın kimyası dikkate alınmalıdır. Uzay Mekiği, M 25 gibi yüksek bir hipersonik hızda atmosfere yeniden girmektedir. Uzay gemisinin aşırı sıcaklıklardan korunması gerekir çünkü bu koşullar altında ısınan hava iyonize bir gaz plazmasına dönüşür.
Kaynak: grc.nasa.gov
