Закон сохранения массы говорит о том, что через любое поперечное сечение потока должно проходить в каждую секунду одно и то же ко­личество газа. Для несжимаемой жидкости закон этот прост: произведение площади попе­речного сечения потока на его скорость есть величина постоянная, т. е. чем меньше попереч­ное сечение потока, тем больше должна быть скорость. Этот закон наглядно проявляется в течении реки: она течет быстрее там, где ее русло мелкое или узкое. Следовательно, там, где скорость потока жидкости увеличивается, его поперечное сечение становится меньше, а по закону сохранения энергии уменьшается при этом и давление.

Когда скорость течения воздуха близка к числу М=1, уже нельзя пренебрегать сжи­маемостью, нужно учитывать, что всякий газ при уменьшении давления расширяется и стремится занять больший объем. При этом происходит борьба двух явлений: с одной стороны, увели­чение скорости требует сужения потока, а с другой,— это же увеличение скорости приводит к уменьшению давления воздуха, что требует уже расширения потока. Оказывается, при до­звуковых скоростях сильнее первое явление, а при сверхзвуковых — второе.

На рисунке 5 показано, что увеличение ско­рости при числе M<1 сопровождается суже­нием потока, самое узкое место потока — при скорости, равной скорости звука. Дальнейшее увеличение скорости расширяет поток.

Используя эти законы, можно объяснить обтекание крыла самолета. На рисунке 6 пока­заны траектории частиц воздуха, когда они об­текают поперечное сечение тел (профиль).

Профиль крыла как бы раздвигает поток, и отдельные струйки сужаются, причем особенно сильно в верхней передней части профиля. Но там, где струйки сужаются, скорость будет больше, а давление меньше. В результате дав­ление распределяется по профилю, как показа­но на рисунке 7. Суммарная подъемная сила направлена вверх и приложена приблизитель­но на ¹/₄ ширины профиля. Эта подъемная сила в основном получается благодаря разрежению воздуха над верхней частью крыла.

Когда воздух обтекает что-либо со сверхзву­ковой скоростью, в нем возникают скачкообраз­ные увеличения плотности и так называемые волны разрежения. Скачок уплотнения — это линия, перейдя которую скорость сверхзвуко­вого потока резко уменьшается, а давление, сле­довательно, возрастает. В реальных газах толщи­на этой линии соответствует всего лишь нескольким расстояниям, обычным между молекулами.

Рис. 5. Исследование давлений среды в аэродинамической тру­бе. При дозвуковой скорости поток сужается и скорость увели­чивается. При сверхзвуковой скорости поток расширяется.

Рис. 6. Сопротивление воздуху тел с различной геометрической формой при дозвуковой скорости.

Волной разрежения называют линию, при переходе через которую скорость потока уве­личивается с одновременным уменьшением давления.

На рисунке 8 показано, как воздух обте­кает профиль крыла при сверхзвуковой ско­рости. В этом случае суммарная подъемная сила создается как разрежением воздуха над верх-

69