Кіріспе
Ауа ағынының жылдамдығы бір мезгілде дыбыс жылдамдығынан жоғары да, төмен де болатын ұшу жағдайы. Трансоникалық (немесе трансоникалық) ағын – бұл объектінің айналасында субсоникалық және суперсоникалық ауа ағыны аймақтарын тудыратын жылдамдықпен ауа ағыны. Трансоникалық жылдамдық (немесе трансоникалық аймақ) мәселесі алғаш рет Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде пайда болды. Ұшқыштар дыбыс барьеріне жақындағанда, ауа ағыны ұшақтың тұрақсыздығына себеп болатынын байқады. Трансоникалық ұшудағы соққы толқындарын әлсірету үшін соққыға қарсы денелер мен суперкритикалық қанаттарды қолдану бойынша зерттеулер жүргізілді. Трансоникалық әуе жылдамдықтары шамамен 0.8 Махтан бастап кедергінің күрт өсуін көрсетеді, ал бұл кедергіге жұмсалатын отын шығындары әдетте ұшу жылдамдығын шектейді. Толқындық кедергіні азайтуға бағытталған әрекеттерді барлық жоғары жылдамдықты ұшақтарда көруге болады. Ең танымал мысал – қанаттары бүгілген қанаттар, бірақ Whitcomb аймағының салдарынан пайда болатын жіңішке фюзеляж да кең таралған. Трансоникалық жылдамдықтар вертолеттер мен ұшақтардың роторлық қанаттарының ұштарында да кездесуі мүмкін. Бұл роторлық қанатқа тең емес, күшті жүктеме түсіреді және осылай болған жағдайда апатқа әкелуі мүмкін. Бұл роторлардың мөлшері мен тікұшақтардың жылдамдығын шектейтін факторлардың бірі болып табылады (өйткені бұл жылдамдық ротордың алдыңғы жиегіне қосылып, жергілікті трансоникалық ағынды тудыруы мүмкін).
Transonic (or transsonic) flow is air flowing around an object at a speed that generates regions of both subsonic and supersonic airflow around that object. The issue of transonic speed (or transonic region) first appeared during World War II. Pilots found as they approached the sound barrier the airflow caused aircraft to become unsteady. Research has been done into weakening shock waves in transonic flight through the use of anti shock bodies and supercritical airfoils. Transonic airspeeds see a rapid increase in drag from about Mach 0.8, and it is the fuel costs of the drag that typically limits the airspeed. Attempts to reduce wave drag can be seen on all high speed aircraft. Most notable is the use of swept wings, but another common form is a wasp waist fuselage as a side effect of the Whitcomb area rule. Transonic speeds can also occur at the tips of rotor blades of helicopters and aircraft. This puts severe, unequal stresses on the rotor blade and may lead to accidents if it occurs. It is one of the limiting factors of the size of rotors and the forward speeds of helicopters (as this speed is added to the forward sweeping [leading] side of the rotor, possibly causing localized transonics).
Трансоникалық ауа ағынын ашу
Ұшақтардың жылдамдыққа байланысты ұшуындағы мәселелер алғаш рет 1941 жылы үстінкү дыбыстық кезеңде пайда болды. Ральф Вирдэн, сынақ ұшқышы, қаза болған ұшақ апатында көз жұмды. Ол қанат үстіндегі үстінкү дыбыстық ағыннан туған соққы толқынының әсерінен ұшақтың басқаруын жоғалтты, бұл оның тоқтауына себеп болды. НАСА қабырғалық трансоникалық туннелін жобалап, зерттеушілерге трансоникалық ағында қанаттар мен әртүрлі аэродинамикалық профильдерді сынауға мүмкіндік берді, соның арқасында дыбыс жылдамдығы үшін ең қолайлы қанат ұшының пішіні анықталды. Кейін Ричард Уиткомб осыған ұқсас принциптерді пайдаланып, алғашқы суперкритикалық аэродинамикалық профильді жасады. Аэродинамика ғалымдары трансоникалық ағынды алғаш зерттегенде қиындықтарға тап болды, себебі сол кездегі теория бойынша бұл бұзылыстар – және демек, қарсылық күші – жергілікті Мах саны 1-ге жақындағанда шексіздікке жететін еді. Бұл белгілі әдістермен түзетілмейтін, шынайы емес нәтиже болды. Мұндай ағындардың көптеген түрлерінде де қара тесіктерге өте жақын жерде соққы толқындары пайда болады. Жас жұлдыздық нысандардың немесе қара тесіктердің айналасындағы дисктерден шығатын ағындар да трансоникалық болуы мүмкін, өйткені олар субсоникалық күйде басталып, алыс қашықтықта суперсоникалыққа айналады. Суперновалық жарылыстар суперсоникалық ағындармен және соққы толқындарымен бірге жүреді. Күн желдерінде қалыптасқан бұрыштық соққылар – жұлдыздың трансоникалық желдерінің тікелей салдары. Ұзақ уақыт бойы Күн жүйесінің гелиосферасының айналасында бұрыштық соққы бар деп есептелді, бірақ 2012 жылы жарияланған IBEX деректері бұл пікірдің дұрыс еместігін көрсетті.