Распространение звуковых волн в потоке

В неподвижном воздухе звуковые волны распространяются от породившего их источника А, со скоростью звука во все стороны одинаково (рис. I).

Если возмущение производится в потоке воздуха, то звуковые волны распространяются радиально со скоростью звука и одновременно сносятся потоком на расстояние, равное его скорости. Конечный результат зависит от отношения скорости потока к скорости звука, т.е. величины числа М.

Если скорость потока V<a, т.е. М<1, то звуковые волны распространяются против потока со скоростью a-V, а по потоку – со скоростью a + V, в результате чего они хотя и распространяются во все стороны от источника возмущения, но уже неравномерно от отношению к нему. (рис. 83)

Если скорость потока будет равна скорости звука (М=1), то звуковые волны, очевидно, тем более не смогут распространяться против потока (рис. 83) и при М>1 будут концентрироваться позади источника в некоторой конической части пространства, вытянутой по направлению потока (рис.IV). В пространстве из этих сферических разрастающихся волн получается конус возмущений или волновой конус. Форма конической волны, т.е. угол при вершине конуса зависит от числа М.

sin j =

Итак, при обдувании тела сверхзвуковым потоком позади его возникает волновой конус. Вне этого конуса воздух находится в полном покое. Поверхность конуса является границей между областью, в которую возмущающее действие тела дошло, и областью, в которой воздух еще совершенно не возмущен.