Σίγουρα πολλοί έχουν ακούσει για το μυστηριώδες ηχητικό φράγμα που ξεπερνούν μαχητές και βομβιστές, καθώς και υπερηχητικούς πυραύλους. Τι είδους φράγμα είναι αυτό, μπορεί να φανεί οπτικά και τι προκαλεί έναν δυνατό εκρηκτικό ήχο;
Τι είναι ένα φράγμα ήχου;
Φράγμα ήχου στον τομέα της αεροδυναμικής - πρόκειται για τεχνικές δυσκολίες που προκύπτουν ως αποτέλεσμα φαινομένων που σχετίζονται με την κίνηση ενός αεροσκάφους με ταχύτητα ίση ή μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου.
Πρέπει να καταλάβετε ότι αυτό δεν είναι ένα πραγματικό εμπόδιο που πρέπει να ξεπεράσει ένα αεροπλάνο, όπως κάποιο αόρατο τείχος, αλλά μια αφηρημένη έννοια. Προέκυψε σε μια εποχή που η αεροπορία σκεφτόταν μόνο αεροσκάφη που μπορούν να ταξιδέψουν με υψηλή ταχύτητα - υπερηχητικά. Πολλοί επέμειναν ακόμη και στην έλλειψη δυνατότητας τέτοιων αποτελεσμάτων.
Ποια είναι η ταχύτητα του ήχου;
Η ταχύτητα του ήχου είναι η ταχύτητα με την οποία τα ελαστικά κύματα διαδίδονται σε ένα συγκεκριμένο μέσο. Αυτός ο δείκτης διαφέρει ανάλογα με το περιβάλλον. Για παράδειγμα, η ταχύτητα του ήχου στον αέρα - 331 m / s ή 1191,6 km / h.
Ξεπερνώντας την ταχύτητα του ήχου
Πώς ξεπεραστεί το φράγμα ήχου; Το αεροπλάνο απογειώνεται και σταδιακά επιταχύνεται όλο και περισσότερο. Ένα υπερηχητικό ρεύμα αέρα ρέει γύρω από αυτό, ως αποτέλεσμα του οποίου σχηματίζεται ένα τόξο στη μύτη κύμα σοκ. Μπορεί να υπάρχουν πολλά, ανάλογα με το σχήμα του αεροσκάφους.
Σε αυτήν την περιοχή, η πίεση και η πυκνότητα του αέρα αυξάνεται απότομα. Σε μια στιγμή που το αεροπλάνο υπερβαίνει την ταχύτητα του ήχου, διέρχεται από αυτήν την περιοχή και εμφανίζεται ένας δυνατός ποπ ήχος, ο οποίος μοιάζει με ένα πλάνο. Ο πιλότος στο πιλοτήριο δεν ακούει ήχους - μαθαίνει να ξεπερνά το φράγμα ήχου μόνο από ειδικούς αισθητήρες. Οι αλλαγές στη διαχείριση αεροσκαφών είναι επίσης αισθητές.
Ένα δυνατό εκρηκτικό ποπ είναι μια ηχητική έκρηξη. Μπορεί να ακουστεί να στέκεται στην επιφάνεια της γης όταν το αεροπλάνο πετά με υπερηχητικές ταχύτητες κοντά. Τα κρουστικά κύματα που σχηματίζει μπορούν να αναπαρασταθούν οπτικά με τη μορφή κώνου που συνοδεύει το αεροσκάφος. Η κορυφή του κώνου βρίσκεται στο τόξο. Τα κύματα διαδίδονται από αυτό σε μεγάλες αποστάσεις.
Η φήμη για ένα άτομο που στέκεται στο έδαφος παίρνει τα όρια ενός δεδομένου φανταστικού κώνου. Ένα απότομο άλμα στην πίεση θεωρείται εκρηκτικό βαμβάκι. Από τη στιγμή που ξεπερνά το φράγμα, ένα ακουστικό σοκ συνοδεύει συνεχώς το αεροσκάφος. Ωστόσο, το βαμβάκι θα ακούγεται κάθε φορά που πετά πάνω από ένα σταθερό σημείο στην επιφάνεια.
Δεδομένου ότι το αεροπλάνο κινείται πιο γρήγορα από τον ήχο, πρώτα ο παρατηρητής θα ακούσει ένα ποπ και μόνο μετά από αυτό ο θόρυβος του κινητήρα.
Ενδιαφέρον γεγονός: η υπέρβαση του φράγματος ήχου συνδέεται συχνά με την εμφάνιση ενός λευκού νέφους στο τμήμα της ουράς του αεροσκάφους. Ωστόσο, δεν έχει καμία σχέση με το ηχητικό φράγμα. Αυτό είναι το φαινόμενο Prandtl-Gloert - συμπύκνωση υγρασίας ακριβώς πίσω από ένα κινούμενο αεροπλάνο.
Θέματα υπερηχητικής πτήσης
Ανεξάρτητα από το πόσο φυσιολογικό επιταχύνεται ένα αεροπλάνο, δεν θα είναι σε θέση να πετάξει με υπερηχητική ταχύτητα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα υποηχητικά αεροσκάφη είναι πιο ομαλά και πιο στρογγυλεμένα. Και όταν πετάμε με υπερηχητικές ταχύτητες, προκύπτουν και άλλες αεροδυναμικές συνθήκες.
Η αντίσταση του αέρα αυξάνεται απότομα, το σώμα του αεροσκάφους θερμαίνεται λόγω τριβής. Ως αποτέλεσμα, ένα συνηθισμένο αεροσκάφος θα χάσει τον σταθερό έλεγχο και μπορεί να αρχίσει να καταρρέει ακριβώς στον αέρα.
Η ενεργά ανεπτυγμένη υπερηχητική αεροπορία ξεκίνησε τη δεκαετία του 50-60. Το πρώτο υπερηχητικό αεροσκάφος που παράχθηκε μαζικά ήταν ο μαχητής F-100 Super Sabre της Βόρειας Αμερικής. Αυτό το μοντέλο πέταξε για πρώτη φορά το 1953.
Δημιουργήθηκε και επιβατικά αεροσκάφη υπερήχων, τα οποία πραγματοποίησαν τακτικές πτήσεις. Αλλά υπήρχαν μόνο 2 από αυτούς: το Σοβιετικό Tu-144 και το Αγγλο-Γαλλικό Concorde.
Το πλεονέκτημα αυτών των αεροσκαφών είναι η υπέρβαση μεγάλων αποστάσεων σε σύντομο χρονικό διάστημα. Επίσης, ένα υπερηχητικό αεροσκάφος κινείται σε μεγαλύτερο υψόμετρο από τα συμβατικά. Κατά συνέπεια, ο εναέριος χώρος δεν έχει φορτωθεί. Αλλά η χρήση τους εγκαταλείφθηκε σύντομα λόγω πολλών ελλείψεων:
- κύμα σοκ
- υψηλή κατανάλωση καυσίμου ·
- πολυπλοκότητα λειτουργίας
- θόρυβος πάνω από το αεροδρόμιο.
Ένα δυνατό χτύπημα είναι ένα απότομο άλμα στην πίεση μπροστά από το επίπεδο, το οποίο συμβαίνει όταν το αεροπλάνο αρχίζει να κινείται με υπερηχητική ταχύτητα (ξεπερνά το φράγμα του ήχου). Το κρουστικό κύμα μπροστά από το αεροσκάφος διαδίδεται σε σχήμα κώνου. Ένα άτομο που παρατηρεί την πτήση ενός αεροπλάνου ακούει ένα ποπ όταν φτάνει αυτό το κύμα και μόνο μετά από αυτό μπορεί να λειτουργήσει ο κινητήρας. Το κρουστικό κύμα συνοδεύει συνεχώς το αεροπλάνο με υπερηχητική ταχύτητα.Ωστόσο, τα ποπ θα ακουστούν μόνο κατά τη διέλευση του αεροσκάφους σε ένα συγκεκριμένο σημείο - κοντά στον παρατηρητή.
