В высокоскоростном полете предположения о несжимаемости воздуха, используемые в аэродинамике низких скоростей, больше не применяются. В дозвуковой аэродинамике теория подъемной силы основана на силах, создаваемых телом и движущимся газом (воздухом), в который оно погружено. При скоростях полета ниже примерно 260 кН (480 км/ч; 130 м/с; 300 миль/ч) воздух можно считать несжимаемым по отношению к самолету, поскольку на фиксированной высоте его плотность остается почти постоянной, а давление меняется. При этом предположении воздух ведет себя так же, как вода, и классифицируется как жидкость .
Дозвуковая аэродинамическая теория также предполагает, что эффекты вязкости (свойство жидкости, которое имеет тенденцию предотвращать движение одной части жидкости относительно другой) пренебрежимо малы, и классифицирует воздух как идеальную жидкость, соответствующую принципам аэродинамики идеальной жидкости, таким как непрерывность, принцип Бернулли и циркуляция . В действительности воздух сжимаем и вязок. Хотя эффекты этих свойств пренебрежимо малы на низких скоростях, эффекты сжимаемости, в частности, становятся все более важными по мере увеличения скорости воздуха.
Сжимаемость (и в меньшей степени вязкость) имеет первостепенное значение на скоростях, приближающихся к скорости звука . В этих околозвуковых диапазонах скоростей сжимаемость вызывает изменение плотности воздуха вокруг самолета.
Во время полета крыло создает подъемную силу, ускоряя поток воздуха над верхней поверхностью. Этот ускоренный воздух может достигать и достигает сверхзвуковых скоростей, даже если сам самолет может лететь с дозвуковой скоростью ( число Маха < 1,0). При некоторых экстремальных углах атаки в некоторых самолетах скорость воздуха над верхней поверхностью крыла может вдвое превышать скорость самолета. Поэтому вполне возможно, что на самолете одновременно будут как сверхзвуковые, так и дозвуковые потоки воздуха. Когда скорости потока достигают звуковых скоростей в некоторых местах на самолете (например, в области максимального изгиба крыла), дальнейшее ускорение приведет к возникновению эффектов сжимаемости, таких как образование ударной волны , увеличение сопротивления, бафтинг , устойчивость и трудности управления . Принципы дозвукового потока недействительны на всех скоростях выше этой точки.
Справочник пилота по авиационным знаниям. Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия: Федеральное управление гражданской авиации США. 2003. С. 3–35. FAA-8083-25.
В статье использованы материалы из общедоступного справочника Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge. Правительство США .