Aerodinamika
Sejarah > Isu-isu desain dengan laju yang semakin tinggi

Kompresibilitas merupakan faktor penting dalam aerodinamika. Pada kecepatan rendah, kompresibilitas udara tidak signifikan dalam kaitannya dengan desain pesawat, tetapi sebagai aliran udara mendekati dan melebihi kecepatan suara, sejumlah efek aerodinamis baru menjadi penting dalam desain pesawat. Efek ini, sering beberapa dari mereka pada suatu waktu, membuat sangat sulit untuk pesawat era Perang Dunia II untuk mencapai kecepatan lebih jauh 800 km / h (500 mph).
Beberapa efek minor meliputi perubahan pada aliran udara yang menyebabkan masalah dalam kontrol. Misalnya, P-38 Lightning dengan tebal yang tinggi angkat sayap punya masalah tertentu dalam penyelaman berkecepatan tinggi yang menyebabkan kondisi hidung-down. Pilot akan memasuki menyelam, dan kemudian menemukan bahwa mereka tidak bisa lagi mengendalikan pesawat, yang terus hidung atas sampai jatuh. Masalahnya diperbaiki dengan menambahkan "menyelam penutup" di bawah sayap yang mengubah pusat distribusi tekanan sehingga sayap tidak akan kehilangan angkat nya.
Masalah serupa dipengaruhi beberapa model dari Supermarine Spitfire. Pada kecepatan tinggi aileron bisa menerapkan torsi lebih dari sayap tipis Spitfire yang bisa menangani, dan seluruh sayap akan memutar dalam arah yang berlawanan. Ini berarti bahwa pesawat akan roll di arah berlawanan dengan apa yang pilot dimaksudkan, dan menyebabkan sejumlah kecelakaan. Model sebelumnya yang tidak cukup cepat untuk ini menjadi masalah, dan sehingga tidak melihat sampai Spitfires kemudian model seperti Mk.IX mulai muncul. Hal ini diatasi dengan menambahkan cukup kekakuan torsi ke sayap, dan sepenuhnya sembuh ketika Mk.XIV diperkenalkan.
Messerschmitt Bf 109 dan Mitsubishi Zero memiliki masalah sebaliknya di mana kontrol menjadi tidak efektif. Pada kecepatan yang lebih tinggi pilot hanya tidak bisa bergerak kontrol karena ada terlalu banyak aliran udara di atas permukaan kontrol. Pesawat akan menjadi sulit untuk manuver, dan pada kecepatan yang cukup tinggi pesawat tanpa masalah ini bisa keluar-mengubahnya.
Masalah-masalah ini akhirnya diselesaikan sebagai pesawat jet mencapai transonik dan kecepatan supersonik. Ilmuwan Jerman dalam Perang Dunia II bereksperimen dengan sayap menyapu. Penelitian mereka diaplikasikan pada MiG-15 dan F-86 Sabre dan pembom seperti B-47 Stratojet digunakan sayap menyapu yang menunda timbulnya gelombang kejut dan mengurangi drag.
Dalam rangka untuk mempertahankan kontrol dekat dan di atas kecepatan suara itu sering perlu untuk menggunakan listrik yang dioperasikan tailplanes semua terbang (stabilator), atau sayap delta dilengkapi dengan listrik yang dioperasikan elevons. Operasi daya mencegah gaya aerodinamik menimpa input kontrol pilot.
Akhirnya, masalah umum lain yang cocok ke dalam kategori ini adalah Aeroelasticity bergetar. Di beberapa kecepatan aliran udara di atas permukaan kontrol akan menjadi turbulen, dan kontrol akan mulai bergetar. Jika kecepatan berkibar adalah dekat dengan harmonik gerakan kontrol, para resonansi bisa mematahkan kontrol sepenuhnya. Ini adalah masalah serius pada Zero. Ketika masalah dengan kontrol yang buruk dengan kecepatan tinggi pertama kali ditemui, mereka ditangani dengan merancang gaya baru permukaan kontrol dengan kekuatan lebih. Namun ini memperkenalkan mode resonan baru, dan sejumlah pesawat yang hilang sebelum ini ditemukan.
Semua efek ini sering disebutkan dalam hubungannya dengan istilah "kompresibilitas", tetapi dalam cara berbicara, mereka salah digunakan. Dari sudut pandang ketat aerodinamis pandang, istilah harus merujuk hanya kepada mereka efek samping yang timbul sebagai akibat dari perubahan aliran udara dari fluida mampat (mirip berlaku untuk air) untuk cairan kompresibel (bertindak sebagai gas) sebagai kecepatan suara didekati. Ada dua efek pada khususnya, gelombang tarik dan mach kritis.
Gelombang drag peningkatan mendadak dalam drag pada pesawat, yang disebabkan oleh bangunan air di depannya. Pada kecepatan rendah udara ini memiliki waktu untuk "keluar dari jalan", dipandu oleh udara di depannya yang ada di kontak dengan pesawat. Tetapi pada kecepatan suara ini tidak bisa lagi terjadi, dan udara yang sebelumnya mengikuti arus, di sekitar pesawat terbang sekarang hits langsung. Jumlah daya yang dibutuhkan untuk mengatasi efek ini cukup besar. The mach kritis adalah kecepatan di mana beberapa dari aliran udara yang melewati sayap pesawat menjadi supersonik.
Pada kecepatan suara dengan cara yang mengangkat dihasilkan perubahan secara dramatis, dari yang didominasi oleh Prinsip Bernoulli kepada pasukan yang dihasilkan oleh gelombang kejut. Karena udara di bagian atas sayap bepergian lebih cepat daripada di bagian bawah, karena efek Bernoulli, dengan kecepatan mendekati kecepatan suara udara di bagian atas sayap akan dipercepat untuk Supersonic. Ketika ini terjadi distribusi angkat berubah secara dramatis, biasanya menyebabkan trim hidung-down yang kuat. Sejak pesawat biasanya mendekati kecepatan ini hanya dalam menyelam, pilot akan melaporkan pesawat mencoba untuk hidung lebih ke dalam tanah.
Disosiasi menyerap banyak energi dalam proses reversibel. Hal ini sangat mengurangi suhu termodinamika gas hipersonik melambat di dekat sebuah kendaraan ruang angkasa. Di daerah transisi, di mana tekanan disosiasi ini tergantung tidak lengkap, baik diferensial, kapasitas panas tekanan konstan dan beta (volume / tekanan rasio diferensial) akan sangat meningkat. Yang terakhir ini memiliki efek diucapkan pada aerodinamika kendaraan termasuk stabilitas.