ментов укажем здесь на некоторые особенности, которые следует иметь в виду при экспериментировании со скоростями, сравнимыми со скоростью звука. Для создания достаточно широкого и длительного воздушного потока, скорость которого близка или выше скорости звука, очевидно, требуется весьма мощная установка. Долгое время избегали устройства таких установок и применяли большие камеры, которые в течение нескольких минут наполнялись при помощи насосов умеренной мощности сжатым воздухом или, наоборот, освобождались от воздуха до вакуума. Выпуская затем воздух из напорной камеры (через специальную трубу) или, наоборот, впуская воздух в вакуумную камеру (также через специальную трубу) удавалось получать воздушные потоки со сравнительно небольшим поперечным сечением и длительностью от 5 до 10 секунд. В установке, сделанной в 1929 г. в Аахенском аэродинамическом институте, объем камеры составляет 90 ж, и получается поток с поперечным сечением 10 х 10 см. В большинстве подобного рода установок применяются вакуумные камеры, обладающие по сравнению с напорными камерами тем преимуществом, что они в течение некоторого промежутка времени дают совершенно равномерный поток. Напорные камеры позволяют использовать для создания потока большую разность давлений, чем вакуумные, но зато они обладают следующим существенным недостатком: вследствие адиабатического расширения воздуха, находящегося в камере, его плотность и температура во время истечения непрерывно изменяются и при этом скорость истечения и скорость звука изменяются пропорционально корню квадратному из температуры. Правда, это не отражается на исследовании сверхзвуковых потоков, так как картины, получаемые на снимках по способу Теплера, зависят не от абсолютных значений указанных скоростей, а только от их отношения. Следовательно, результаты наблюдения не зависят от степени рас-

Рис. 257. Аэродинамическая труба высоких скоростей. Крестиком (х) отмечено место, где устанавливаются исследуемые модели. М - помещение для измерительных приборов

ширения воздуха в камере, однако наблюдения должны производиться очень быстро, так как вследствие адиабатического расширения в камере образуется туман и происходит ее обледенение. Существует также иной способ создания потоков с большой скоростью при помощи сжатого воздуха. Этот способ применяется в тех лабораториях, которые имеют обычные аэродинамические трубы для дозвуковых скоростей, работающие на воздухе, сжатом под высоким давлением. Очевидно, что после окончания продувки сжатый воздух из такой трубы должен быть выпущен, т. к. иначе в трубу нельзя будет войти для снятия исследованной модели и установки новой. Вместо того чтобы выпускать сжатый воздух в атмосферу, он подается через трубу Т (рис. 257) в камеру К, из которой выпускается вверх через узкие отверстия. При этом, так же как и в стрйном насосе происходит засасывание атмосферного воздуха из помещения Р через трубу R. Таким путем в трубе R сочетается поток воздуха с большой скоростью, однако не большей, чем скорость звука. Скорость этого потока можно регулировать путем изменения скорости истечения сжатого воздуха из камеры К.

При работе на вакуумных камерах можно получать как дозвуковые, так и сверхзвуковые потоки. Однако трубы, в которых создается поток, устремляющийся в вакуумную камеру, в обоих случаях должны иметь совершенно различную форму. В трубе для дозвуковых потоков рабочее пространство расположено непосредственно вслед за всасывающей воронкой (рис. 258). Из рабочего пространства поток попадает в суживающуюся трубу с регулируемым просветом. В самом узком сечении этой трубы скорость потока делается равной скорости звука и тем самым устанавливается вполне определенное количество протекающего воздуха. В трубе же для сверхзвуковых потоков рабочему пространству должно предшествовать сопло Лаваля (рис. 259). Поперечное сечение рабочего пространства получается больше, чем в трубе для дозвуковых потоков. Самое узкое поперечное сечение сопла Лаваля должно быть

Рис. 258. Аэродинамическая труба дозвуковых скоростей

Рис. 259. Аэродинамическая труба сверхзвуковых скоростей

тем меньше, чем большее число Маха должно быть достигнуто в трубе. Во избежание появления в потоке воздуха поперечных колебаний, расширяющаяся часть сопла Лаваля должна быть продолжена так, чтобы из нее выходила строго параллельная струя (см. §9, рис. 241). Для каждого числа Маха должно иметься отдельное сопло Лаваля, рассчитанное именно на это число. Крестиком (х) на рис. 258 и 259 отмечены те места, в которых помещаются исследуемые модели.

Так как длительность потока, создаваемого при помощи вакуумной камеры, чрезвычайно небольшая, то для его наилучшего использования между рабочим пространством и вакуумной камерой устанавливается автоматический быстродействующий кран с широким просветом. Управление этим краном производится электрическим путем из того места, где находится наблюдатель. На открывание и закрывание крана требуется небольшая доля секунды. Значительную трудность при работе с вакуумными камерами на сверхзвуковых скоростях вносит влажность воздуха. Вследствие адиабатического расширения температура воздушного потока уменьшается на 50°; при столь сильном падении температуры почти весь водяной пар, содержащийся в воздухе, должен был бы выпасть в виде жидких капель. Однако время прохождения частиц воздуха через трубу столь мало (порядка 10~ сек.), что его не хватает для возникновения капелек тумана обычным путем. Вместо этого происходит, как показывают исследования Осватича, самопроизвольная конденсация вида, теоретически исследованного Беккером и Дерингом. Эта конденсация наступает после того, как достигается

Подробное описание имеется в Jahrbuch 1928 der Wissensch. Gesellschaft fur Luftfahrt, стр. 95.

s wa t i t s ch К., ZAMM, т. 22 (1942), стр. 1. В этой работе развита количественная теория явления, выводы которой хорошо совпадают с результатами наблюдений. В 1934-1936 гг. в Аахенском аэродинамическом институте были выполнены тщательные наблюдения над зависимостью места возникновения и интенсивностью «конденсационного скачка» от степени влажности воздуха и от числа Маха [HermannR., Luftfahrtforschung, т. 19 (1942), стр. 201].

BeckerR. und DorinW., Ann. d. Physik (5), т. 24 (1935), стр. 719.