超音速で飛行する時に発生する、衝撃波をエネルギーにするうんぬんという話を聞いたのですが、それって具体的にどういうことなんですか?

A 回答 (3件)

通常のジェットエンジンでは、コンプレッサーで空気を圧縮し燃焼室に導き燃料を吹き込み燃焼させ、高温高圧のガスでタービンを回し(このタービンの回転エネルギーでコンプレッサーを駆動する)残りのエネルギーを推進用に使用するというものです。

ところがラムジェットエンジンにはコンプレッサーもタービンもありません。エンジン前部より超音速で流入するエンジン先端部の円錐形のコーンにあたり衝撃波(衝撃波とは音速を超える物体を空気中に置くと発生する圧力波です)を発生させます。衝撃波によって発生した圧力を利用して、圧縮機なしでも高圧の状態を作れるので、圧縮機を駆動するタービンも不要です。それらの機械的な部分が不要なため、通常のターボジェットでは不可能な高速での飛行が可能になります。ただし、この機構は超音速でしか動作しないため、超音速まで加速する別のエンジンが必要で、前出のSR-71ではラムジェット機構の後ろにターボジェットエンジンを備えたハイブリッド構成になっています。

参考URL:http://www.sr-71.org/blackbird/j58/
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この回答へのお礼

図解まで付けて下さった詳しい説明、本当に有り難うございます。
大変勉強になりました。
実は、この回答によってさらに疑問が湧いてきました。
今後ともよろしくお願いします。

お礼日時:2001/01/26 23:50

機種名間違えました。


SR-71でした。
写真をリンクします。

参考URL:http://www3.freeweb.ne.jp/diary/berkut/SR-71.htm
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この回答へのお礼

写真まで調べて下さってどうも有り難うございます。
ブラックバードの羽についている筒型のものがそれなんですね。
勉強になりました。(偵察機としての歴史も)

お礼日時:2001/01/26 23:42

確か米国のSR-75(?)偵察機の話ではないですか。


超音速になると、機種から船の船首からの波のように衝撃波が発生し、相当な圧力で翼に当ります。
そこで、ちょうど衝撃波が当る所にジェットエンジンを置くと最初から高圧力の空気(衝撃波)がエンジンに入ってくるので、コンプレッサー(圧縮機)用の羽を省略することでき、小さいエンジンでも高出力が得られ、大きなエンジンを載せなくともマッハ3の速度が出せるのです。
これが、衝撃波でエネルギーを・・・ということでしょう。
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Q超音速飛行での衝撃波について

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Aベストアンサー

数式って程の事じゃないのですが、音速をM
飛行体の速度をVとすると進行方向と
衝撃波面のなす角度は、COSθ=M/Vとなります。
まずVで飛ぶ飛行体が常に音を出していると考えてください
図を書きながらだと分かりやすいですよ。
いま簡単のため音速を1cm/s、速度1.5cm/sとします
紙に向かって右に飛んでるとします。
紙の右端付近に点A0を書いてください
そこから、左に直線を引いて1.5cmごとに×を付けます。
それぞれ名前はA1,A2,A3・・・です
A1を中心に、半径1cmの円を書きますこれはA1にいるときに出した音が
今届いている位置を示しています。次にA2を中心に2cmの円を
A3を中心に3cmの円をと順に書いてくださいそしてA0からそれぞれの円に
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この接線が衝撃波面と呼ばれるものです。

高速を超える物体が空気中を飛ぶときに発生する空気の動きが
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理解していました。

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なぜ衝撃波を出すのでしょうか。この前のロシアに落ちた隕石も衝撃波を
出しましたが、隕石は音を出さないと思います。

 音を出さないのになぜ衝撃波が出るのでしょうが。
 また、ソニックブームと呼ばれる現象と衝撃波はどう違うのでしょうか?

ご回答よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

衝撃波も波の一種で、必ずしも音には限らないのですが音だけについて考えると。
音は媒体を伝わる波です。ホイヘンスの原理は良く分かりやすいように横波で説明されていますが、音は圧力が伝わる(縦)波です。
 ある点の圧力が高くなると、その圧力は媒体の構成粒子の反発/衝突によって周囲に広がっていきますが、その伝搬速度は媒体固有の速度(音速)になります。
 もし、その圧力の発生源がその速度を超えると円錐状にホイヘンスの原理により圧力の高い部分が重なってしまいます。その重なった円錐面が衝撃波と呼ばれる部分です。したがって、
「弾丸は音を出さないのに・・・・隕石も・・・音を出さないと思います。」
という前提がそもそも間違っています。
 弾丸も隕石もその先端や後端などでは圧力の変化がありますから、その圧力変化は音として伝播していきます。弾丸も隕石も音を出しています。

 航空機の衝撃波も機体や翼の先端の圧力変化による音(圧力の伝搬/粗密波)が伝わる速度よりも、音源(発生源)が早く移動するために発生します。

 これは音波に限らず水面の波でも起きます。水面の波の発生源が波の進行速度より速いと衝撃波(これは音の衝撃波ではありません)が発生している事は観察されているのでは・・・モーターボートの先端と後端によく見られますね。
・モーターボートの波(水面波の伝搬速度より船の速度が大きい--水面波の衝撃波)
・チェレンコフ光(その媒体中の光速よりも粒子の速度が速い--電磁波の衝撃波)

衝撃波も波の一種で、必ずしも音には限らないのですが音だけについて考えると。
音は媒体を伝わる波です。ホイヘンスの原理は良く分かりやすいように横波で説明されていますが、音は圧力が伝わる(縦)波です。
 ある点の圧力が高くなると、その圧力は媒体の構成粒子の反発/衝突によって周囲に広がっていきますが、その伝搬速度は媒体固有の速度(音速)になります。
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衝撃波と有心膨張波について


問題を解いていて
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検索等かけてみても見当たらなかったので質問します。
もしよければ、この辺が詳しい参考書等も知っておられたらご教授願いたいです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

#2です。回答で、質問文の「ピストンを動かした後方の流れ」を「衝撃波面の後方の流れ」と誤解しているところがありました。ピストンの後方の流れについては考えていませんでした。#2を取り消して、改めて以下のように回答しなおします。

>なぜピストンをとめることで発生するのでしょうか?

ピストンが止まると、それに接する流体素片の速さも 0 になりますが、衝撃波によって加速されたもっと前方の部分は相変わらず流れ続けようとします。そこで、ピストンから衝撃波面に向けて膨張波(希薄波)が伝播して、流れを減速するものと思われます。

>自分の理解では、膨張波はピストンを動かした後方の流れを整えようとして発生するもので、

ピストンの後方部分はピストンが動くと膨張するでしょうが、今の問題にはそのことは関係ないように思います。

>ピストンの前方に生まれはしないと思ったのですが・・・

上記のように、膨張波はピストンから(その前方の)衝撃波に向けて伝播し、やがて衝撃波に到達してそれを減速し、衝撃波はいずれ音波に変化してゆくものと思われます。

--- 混乱を招いたのではないかと思います。すみませんでした。

#2の「補足」に書かれた「理解」は正しいと思います。ただ、

>ピストンをいきなりとめることで後方に衝撃はが生じたりはしないですよね・・・?

については、確答できません。高速のピストンがいきなり止まると、それに接する流体素片もいきなり止まるわけで、圧縮波がピストンからその後方へ向けて伝播することは確かです。その圧縮波が衝撃波になることはあるかもしれませんが(道路で一台の車がいきなり止まると後続の車が次々に追突して事故になることがあるように)、確かなことは私にはわかりません。

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ベルヌーイの定理はエネルギー保存の法則そのもの。
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