Вчені наблизили гіперзвукові польоти до реальності

Підтвердження «гіпотези Морковіна» відкриває новий етап у розвитку гіперзвукових польотів, які здатні скоротити міжконтинентальні подорожі до однієї години.

Гіперзвукові технології, що ще недавно здавалися фантастикою, стають реальною метою сучасної науки. Переліт із Сіднея до Лос-Анджелеса може тривати не п’ятнадцять годин, а лише одну. Професор Ніколаус Парціалі підкреслює: «Це дійсно зменшує планету… зробить подорожі швидшими, простішими та приємнішими». Його дослідження у сфері механіки рідин допомагають зрозуміти, як повітря поводиться при екстремальних швидкостях.

Найбільший виклик гіперзвукових польотів — турбулентність і надмірне тепло, що виникають при русі в атмосфері з швидкістю понад Мах 5. Показник «Мах» визначає співвідношення швидкості об’єкта до швидкості звуку. На відміну від «нестисливого потоку», де щільність повітря майже не змінюється, «стисливий потік» супроводжується значними коливаннями тиску й температури. Як пояснює Парціалі, «газ може “стискатися”, змінюючи динаміку потоку навколо корпусу літака».

Сформульована у XX столітті гіпотеза Морковіна стверджує, що турбулентність при швидкостях 5–6 Мах подібна до поведінки повітря при менших швидкостях. «Якщо гіпотеза правильна, ми можемо використовувати ті самі концепції, що й для повільніших потоків», — зазначає Парціалі. Це означає, що проектування гіперзвукових літаків не потребує створення нової теорії турбулентності.

Щоб перевірити гіпотезу, команда Парціалі застосувала лазери та криптон, іонізуючи газ у повітряному потоці аеродинамічної труби. Лінія світіння показала, як формуються вихори при швидкості 6 Мах. «Ми виявили, що поведінка турбулентності досить близька до нестисливого потоку», — говорить дослідник. Розробка цієї методики тривала понад десять років і стала проривом у візуалізації швидкісних потоків.

Результати підтверджують: розрахунки для гіперзвукових літаків можна суттєво спростити. «Гіпотеза Морковіна дозволяє нам робити спрощені припущення, щоб обчислювальні вимоги стали здійсненними», — пояснює Парціалі. Це наближає не лише швидкісні перельоти на Землі, а й нову еру космічних подорожей. Адже, як наголошує вчений, «гіперзвукові апарати можуть у майбутньому запускатися в космос без ракет».

Підтвердження гіпотези змінює уявлення про межі можливого — гіперзвуковий політ стає не фантастикою, а майбутньою реальністю людства.