Bariera de sunet

Bariera de sunet

un fenomen care are loc în timpul zborului unei aeronave sau al unei rachete în momentul trecerii de la viteza de zbor subsonică la cea supersonică în atmosferă. Pe măsură ce viteza aeronavei se apropie de viteza sunetului (1200 km/h), în aerul din față apare o regiune subțire, în care are loc o creștere bruscă a presiunii și a densității aerului. Această compactare a aerului în fața unui avion care zboară se numește undă de șoc. La sol, trecerea undei de șoc este percepută ca o bubuitură, similară sunetului unei împușcături. După ce a depășit , avionul trece prin această zonă de densitate crescută a aerului, ca și cum ar fi străpuns-o - depășind bariera de sunet. Pentru o lungă perioadă de timp, ruperea barierei sunetului părea a fi o problemă serioasă în dezvoltarea aviației. Pentru a o rezolva, a fost necesar să se schimbe profilul și forma aripii aeronavei (aceasta a devenit mai subțire și înclinată), să se facă partea din față a fuzelajului mai ascuțită și să echipeze aeronava cu motoare cu reacție. Viteza sunetului a fost depășită pentru prima dată în 1947 de C. Yeager pe un avion X-1 (SUA) cu combustibil lichid. motor rachetă, lansat dintr-o aeronavă B-29. În Rusia, O. V. Sokolovsky a fost primul care a spart bariera sunetului în 1948 pe o aeronavă experimentală La-176 cu motor turboreactor.

Enciclopedia „Tehnologie”. - M.: Rosman. 2006 .

Bariera de sunet

o creștere bruscă a rezistenței aerodinamice a unei aeronave la zbor Mach numere M(∞), depășind ușor numărul critic M*. Motivul este că la numerele M(∞) > M* vine, însoțit de apariția rezistenței undei. Coeficientul de rezistență al valului al aeronavei crește foarte repede odată cu creșterea numărului M, începând cu M(∞) = M*.
Disponibilitatea lui Z. b. face dificilă atingerea unei viteze de zbor egale cu viteza sunetului și trecerea ulterioară la zborul supersonic. Pentru a face acest lucru, s-a dovedit a fi necesar să se creeze avioane cu aripi subțiri, ceea ce a făcut posibilă reducerea semnificativă a rezistenței, și motoare cu reacție, în care tracțiunea crește odată cu creșterea vitezei.
În URSS, o viteză egală cu viteza sunetului a fost atinsă pentru prima dată pe aeronava La-176 în 1948.

Aviație: Enciclopedie. - M.: Marea Enciclopedie Rusă. Editor sef G.P. Svișciov. 1994 .

Vedeți ce este o „barieră a sunetului” în alte dicționare:

Barrier - toate codurile promoționale active Barrier din categoria Casă și Cabană

Bariera sunetului în aerodinamică este numele unui număr de fenomene care însoțesc mișcarea unei aeronave (de exemplu, o aeronavă supersonică, o rachetă) la viteze apropiate sau depășind viteza sunetului. Cuprins 1 Undă de șoc, ... ... Wikipedia

BARIERĂ SUNETĂR, cauza dificultăților în aviație la creșterea vitezei de zbor peste viteza sunetului (VITEZA SUPERSONICĂ). Apropiindu-se de viteza sunetului, aeronava se confruntă cu o creștere neașteptată a rezistenței și pierderea portanței aerodinamice... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

bariera de sunet- garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. barieră sonoră bariera sunetului vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. bariera sunetului, m pranc. barriere sonique, f; frontieră sonică, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas

bariera de sunet- garso barjeras statusas T sritis Energetika apibrėžtis Staigus aerodinaminio pasipriešinimo padidėjimas, kai orlaivio greitis tampa garso greičiu (viršijama kritinė Macho skaičiaus vertė). Aiškinamas bangų krize dėl staiga padidėjusio… … Aiškinamasis šiluminės și branduolinės technikos terminų žodynas

O creștere bruscă a rezistenței aerodinamice pe măsură ce viteza de zbor a aeronavei se apropie de viteza sunetului (depășind valoarea critică a numărului Mach de zbor). Explicată de o criză a valurilor, însoțită de o creștere a rezistenței valurilor. Învinge 3…… Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

Bariera de sunet- o creștere bruscă a rezistenței aerului la mișcarea aeronavei la. apropiindu-se de viteze apropiate de viteza sunetului. Depășirea 3. b. a devenit posibil datorită îmbunătățirii formelor aerodinamice ale aeronavelor și utilizării de puternice... ... Glosar de termeni militari

bariera de sunet- bariera fonică creșterea bruscă a rezistenței unei aeronave aerodinamice la zbor numerele Mach M∞, depășind ușor numărul critic M*. Motivul este că pentru numerele M∞ > Enciclopedia „Aviație”

bariera de sunet- bariera fonică creșterea bruscă a rezistenței unei aeronave aerodinamice la zbor numerele Mach M∞, depășind ușor numărul critic M*. Motivul este că la numerele M∞ > M* are loc o criză de val,... ... Enciclopedia „Aviație”

- (Avanpost barieră franceză). 1) porțile din cetăți. 2) în arene și circuri există un gard, un buștean, un stâlp peste care sare calul. 3) semnul că luptătorii ajung în duel. 4) balustrade, grilaj. Dicționar de cuvinte străine incluse în... ... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

BARRIER, ah, soț. 1. Un obstacol (tip de perete, bară transversală) plasat pe potecă (în timpul săriturii, alergării). Luați b. (depășește-l). 2. Gard, gard. B. cutie, balcon. 3. transfer Obstacol, obstacol pentru ceea ce n. Râul natural b. Pentru… … Dicționarul explicativ al lui Ozhegov

Cărți

• Vegas: The True Story (DVD), Naderi Amir. Unii caută „Visul american” în cele mai ciudate locuri... Cândva, Eddie Parker și soția lui Tracy erau niște pariori pasionați, ceea ce nu este surprinzător: locuiesc în Las Vegas, unde toată lumea joacă...

O imagine neobișnuită poate fi observată uneori în timpul unui zbor. avion cu jet, care par să iasă dintr-un nor de ceață. Acest fenomen se numește efect Prandtl-Gloert și constă în apariția unui nor în spatele unui obiect care se mișcă cu viteză transonică în condiții de umiditate ridicată a aerului.

Motivul acestui fenomen neobișnuit este că persoana care zboară de mare viteză Un avion creează o zonă de presiune ridicată a aerului în fața sa și o zonă de presiune scăzută în spatele lui. După ce avionul trece, zona de presiune scăzută începe să se umple cu aer ambiental. În acest caz, datorită inerției suficient de mare a maselor de aer, mai întâi întreaga zonă de joasă presiune este umplută cu aer din zonele apropiate adiacente zonei de joasă presiune.

Acest proces este local un proces adiabatic, în care volumul ocupat de aer crește și temperatura acestuia scade. Dacă umiditatea aerului este suficient de mare, temperatura poate scădea la o astfel de valoare încât să fie sub punctul de rouă. Apoi vaporii de apă conținuti în aer se condensează în picături minuscule, care formează un nor mic.

Se poate face clic 2600 px

Pe măsură ce presiunea aerului se normalizează, temperatura din acesta se uniformizează și din nou crește peste punctul de rouă, iar norul se dizolvă rapid în aer. De obicei, durata sa de viață nu depășește o fracțiune de secundă. Prin urmare, atunci când un avion zboară, norul pare să-l urmeze - datorită faptului că se formează constant imediat în spatele avionului și apoi dispare.

Există o concepție greșită comună că apariția unui nor din cauza efectului Prandtl-Glauert înseamnă că acesta este momentul în care aeronava sparge bariera sunetului. În condiții de umiditate normală sau ușor crescută, un nor se formează doar la viteze mari, apropiate de viteza sunetului. În același timp, atunci când zboară la altitudine joasă și în condiții de umiditate foarte mare (de exemplu, peste ocean), acest efect poate fi observat la viteze semnificativ mai mici decât viteza sunetului.

Se poate face clic 2100 px

Există o neînțelegere cu „clap” cauzată de o neînțelegere a termenului „barieră a sunetului”. Acest „pop” se numește corect „bum sonic”. Un avion care se deplasează cu viteză supersonică creează unde de șoc și crește presiunea aerului în aerul înconjurător. Într-un mod simplificat, aceste valuri pot fi imaginate ca un con care însoțește zborul unei aeronave, cu vârful, parcă, legat de nasul fuzelajului, iar generatoarele îndreptate împotriva mișcării aeronavei și răspândindu-se destul de departe. , de exemplu, la suprafața pământului.

Se poate face clic 2500 px

Când granița acestui con imaginar, care marchează partea din față a undei sonore principale, ajunge la urechea umană, un salt brusc de presiune se aude sub formă de palme. Boom-ul sonic, parcă legat, însoțește întregul zbor al aeronavei, cu condiția ca aeronava să se miște suficient de repede, deși cu o viteză constantă. Clap pare să fie trecerea undei principale a unui bum sonic peste un punct fix de pe suprafața pământului, unde, de exemplu, se află ascultătorul.

Cu alte cuvinte, dacă un avion supersonic începea să zboare înainte și înapoi deasupra ascultătorului cu o viteză constantă, dar supersonică, atunci bubuitul s-ar fi auzit de fiecare dată, la ceva timp după ce avionul a zburat deasupra ascultătorului la o distanță destul de apropiată.

Dar uite ce fotografie interesantă! Este prima dată când văd asta!

Se poate da clic 1920 px - cui pe masă!

În prezent, problema „ruperii barierei sunetului” pare a fi în esență o problemă pentru motoarele de propulsie de mare putere. Dacă există suficientă forță pentru a depăși creșterea rezistenței întâmpinate până la și imediat la bariera sunetului, astfel încât aeronava să poată trece rapid prin intervalul critic de viteză, atunci nu trebuie să se aștepte nicio dificultate deosebită. Ar putea fi mai ușor pentru o aeronavă să zboare în intervalul de viteză supersonică decât în ​​intervalul de tranziție între viteze subsonice și supersonice.

Situația este așadar oarecum asemănătoare cu cea care predomina la începutul acestui secol, când frații Wright au putut dovedi posibilitatea zborului motorizat deoarece aveau un motor ușor cu suficientă tracțiune. Dacă am avea motoarele potrivite, zborul supersonic ar deveni destul de comun. Până de curând, spargerea barierei sunetului în zbor orizontal se realiza doar cu utilizarea unor sisteme de propulsie destul de neeconomice, cum ar fi motoarele de rachetă și ramjet cu un consum foarte mare de combustibil. Avioanele experimentale precum X-1 și Sky-rocket sunt echipate cu motoare de rachetă care sunt fiabile doar pentru câteva minute de zbor sau motoare cu turboreacție cu postcombustie, dar la momentul scrierii, există puține aeronave care pot zbura cu viteză supersonică. pentru o jumătate de oră. Dacă citiți într-un ziar că un avion „a trecut de bariera sunetului”, asta înseamnă adesea că a făcut-o prin scufundări. În acest caz, gravitația a completat forța de tracțiune insuficientă.

Există un fenomen ciudat asociat cu aceste acrobații pe care aș dori să-l subliniez. Să presupunem că avionul

se apropie de observator cu viteza subsonică, se scufundă, atingând viteza supersonică, apoi iese din scufundare și din nou continuă să zboare cu viteza subsonică. În acest caz, un observator de la sol aude adesea două sunete puternice, care se urmăresc destul de repede: „Bum, bum!” Unii oameni de știință au propus explicații pentru originea zumzetului dublu. Ackeret din Zurich și Maurice Roy din Paris au propus ambii că zumzetul se datorează acumulării de impulsuri sonore, cum ar fi zgomotul motorului, emise în timp ce aeronava trecea prin viteza sunetului. Dacă un avion se deplasează către un observator, atunci zgomotul produs de avion va ajunge la observator într-o perioadă mai scurtă de timp comparativ cu intervalul în care a fost emis. Astfel, există întotdeauna o anumită acumulare de impulsuri sonore, cu condiția ca sursa de sunet să se deplaseze către observator. Cu toate acestea, dacă sursa de sunet se mișcă cu o viteză apropiată de viteza sunetului, atunci acumularea se intensifică la infinit. Acest lucru devine evident dacă avem în vedere că tot sunetul emis de o sursă care se deplasează exact cu viteza sunetului direct către observator va ajunge la acesta din urmă într-un moment scurt de timp, și anume, atunci când sursa sonoră se apropie de locația observatorului. Motivul este că sunetul și sursa sunetului vor călători cu aceeași viteză. Dacă sunetul s-ar deplasa cu viteză supersonică în această perioadă de timp, atunci succesiunea impulsurilor sonore percepute și emise ar fi inversată; observatorul va distinge semnalele emise mai târziu înainte de a percepe semnalele emise mai devreme.

Procesul de zumzet dublu, în conformitate cu această teorie, poate fi ilustrat prin diagrama din Fig. 58. Să presupunem că un avion se deplasează drept către observator, dar cu o viteză variabilă. Curba AB arată mișcarea aeronavei în funcție de timp. Unghiul tangentei la curbă indică viteza instantanee a aeronavei. Liniile paralele prezentate în diagramă indică propagarea sunetului; unghiul de înclinare în aceste linii drepte corespunde vitezei sunetului. În primul rând, pe segment viteza aeronavei este subsonică, apoi pe segment este supersonică și, în final, pe segment este din nou subsonică. Dacă observatorul se află la distanța inițială D, atunci punctele afișate pe linia orizontală corespund secvenței de percepție.

Orez. 58. Diagrama distanță-timp a unui avion care zboară cu viteză variabilă. Linii paralele cu un unghi de înclinare în arată propagarea sunetului.

impulsuri sonore. Vedem că sunetul produs de aeronavă în timpul celui de-al doilea pasaj al barierei de sunet (punctul ) ajunge la observator mai devreme decât sunetul produs în timpul primului pasaj (punctul). În aceste două momente, observatorul percepe, printr-un interval infinitezimal de timp, impulsuri emise într-o perioadă limitată de timp. În consecință, aude un bum ca o explozie. Între cele două sunete de zgomot, percepe simultan trei impulsuri emise în momente diferite de către aeronavă.

În fig. Figura 59 arată schematic intensitatea zgomotului la care se poate aștepta în acest caz simplificat. Trebuie remarcat faptul că acumularea de impulsuri sonore în cazul unei surse sonore care se apropie este același proces cunoscut sub numele de efect Doppler; cu toate acestea, caracteristica acestui din urmă efect este de obicei limitată la modificarea înălțimii asociată cu procesul de acumulare. Intensitatea zgomotului perceput este greu de calculat deoarece depinde de mecanismul de producere a sunetului, care nu este foarte bine cunoscut. În plus, procesul este complicat de forma traiectoriei, posibilele ecouri, precum și undele de șoc care sunt observate în diferite părți ale aeronavei în timpul zborului și a căror energie este convertită în unde sonore după ce aeronava reduce viteza. În unele

Orez. 59. Reprezentarea schematică a intensității zgomotului perceput de un observator.

Articole recente pe această temă au pus pe seama acestor unde de șoc fenomenul de zumzet dublu, uneori triplu, observat în scufundări de mare viteză.

Problema „ruperea barierei sunetului” sau „zidul sunetului” pare să capteze imaginația publicului (un film englezesc numit „Breaking the Sound Barrier” oferă o oarecare idee despre provocările asociate zborului Mach 1); piloții și inginerii discută problema atât în ​​serios, cât și în glumă. Următorul „raport științific” al zborului transonic demonstrează o combinație excelentă de cunoștințe tehnice și licență poetică:

Am alunecat lin prin aer cu 540 de mile pe oră. Mi-a plăcut întotdeauna micul XP-AZ5601-NG pentru comenzile sale simple și pentru faptul că indicatorul Prandtl-Reynolds este ascuns în colțul din dreapta, în partea de sus a panoului. Am verificat instrumentele. Apă, combustibil, rotații pe minut, eficiență Carnot, viteză la sol, entalpie. Toate ok. Curs 270°. Eficiența arderii este normală - 23 la sută. Vechiul motor turboreactor toarcă calm, ca întotdeauna, iar dinții lui Tony abia au clacat din cele 17 uși, aruncate peste Schenectady. Din motor s-a scurs doar un firicel subțire de ulei. Asta e viaţa!

Știam că motorul avionului era bun pentru viteze mai mari decât am încercat vreodată. Vremea era atât de senină, cerul atât de albastru, aerul atât de calm încât nu am putut rezista și mi-am mărit viteza. Am mișcat încet pârghia înainte cu o poziție. Regulatorul s-a mișcat doar puțin și, după aproximativ cinci minute, totul a fost calm. 590 mph. Am apăsat din nou maneta. Doar două duze sunt înfundate. Am apăsat dispozitivul de curățare a găurilor înguste. Deschide din nou. 640 mph. Liniște. Țeava de eșapament era aproape complet îndoită, cu câțiva centimetri pătrați încă expuși pe o parte. Mâinile îmi mâncărim după pârghie, așa că am apăsat-o din nou. Avionul a accelerat până la 690 de mile pe oră, trecând prin segmentul critic fără a sparge niciun geam. Cabina se încălzește, așa că am adăugat puțin aer în răcitorul vortex. Mach 0,9! Nu am zburat niciodată mai repede. Am putut vedea o ușoară tremurare în afara hubloului, așa că am ajustat forma aripii și a dispărut.

Tony moțea acum, iar eu am suflat fum din pipa lui. Nu am putut rezista și am mărit viteza cu încă un nivel. În exact zece minute am ajuns la Mach 0,95. În spate, în camerele de ardere, presiunea totală a scăzut ca naiba. Asta a fost viata! Indicatorul Pocket era roșu, dar nu mi-a păsat. Lumânarea lui Tony încă ardea. Știam că gama era la zero, dar nu-mi păsa.

Eram amețit de emoție. Un pic mai mult! Mi-am pus mâna pe pârghie, dar tocmai în acel moment Tony s-a întins și genunchiul lui a lovit mâna mea. Pârghia a sărit în sus zece niveluri! La dracu '! Avionul s-a cutremurat pe toată lungimea sa, iar o pierdere colosală de viteză ne-a aruncat pe Tony și pe mine pe panou. Parcă ne-am lovit de un zid solid de cărămidă! Am putut vedea că botul avionului era zdrobit. M-am uitat la vitezometru și am înghețat! 1.00! Doamne, într-o clipă m-am gândit, suntem la maxim! Dacă nu-l fac să încetinească înainte să alunece, vom ajunge în scăderea rezistenței! Prea târziu! Mach 1.01! 1.02! 1.03! 1.04! 1.06! 1.09! 1.13! 1.18! Eram disperată, dar Tony știa ce să facă. Cât ai clipi, a dat înapoi

mișcare! Aerul cald a intrat în țeava de evacuare, a fost comprimat în turbină, a intrat din nou în camere și a extins compresorul. Combustibilul a început să curgă în rezervoare. Contorul de entropie a oscilat la zero. Mach 1.20! 1.19! 1.18! 1.17! Suntem salvați. A alunecat înapoi, a alunecat înapoi, în timp ce Tony și cu mine ne-am rugat ca separatorul de flux să nu se lipească. 1.10! 1.08! 1.05!

La dracu '! Ne-am lovit de cealaltă parte a zidului! Suntem prinși! Nu există suficientă forță negativă pentru a reveni!

În timp ce ne înghesuiam de frică de perete, coada avionului s-a prăbușit și Tony a strigat: „Aprindeți rachetele de amplificare!” Dar s-au întors în direcția greșită!

Tony întinse mâna și îi împinge înainte, liniile Mach curgând din degetele lui. Le-am dat foc! Lovitura a fost uluitoare. Ne-am pierdut cunoștința.

Când mi-am revenit în fire, avionul nostru mic, tot stricat, tocmai trecea prin zero Mach! L-am scos pe Tony afară și am căzut greu la pământ. Avionul încetina spre est. Câteva secunde mai târziu am auzit o prăbușire, de parcă s-ar fi lovit de un alt perete.

Nu a fost găsit niciun șurub. Tony a început să țese plase și am plecat la MIT.

Drepturi de autor pentru ilustrație SPL

Fotografiile spectaculoase ale avioanelor de luptă într-un con dens de vapori de apă sunt adesea pretinse că reprezintă aeronava care sparge bariera sunetului. Dar aceasta este o greșeală. Editorialistul vorbește despre adevăratul motiv al fenomenului.

Acest fenomen spectaculos a fost surprins în mod repetat de fotografi și videografi. Un avion militar trece peste sol cu ​​viteză mare, cu câteva sute de kilometri pe oră.

Pe măsură ce luptătorul accelerează, în jurul lui începe să se formeze un con dens de condensare; se pare că avionul se află în interiorul unui nor compact.

Legendele imaginative de sub astfel de fotografii susțin adesea că aceasta este o dovadă vizuală a unui boom sonic atunci când o aeronavă atinge viteza supersonică.

De fapt, acest lucru nu este adevărat. Observăm așa-numitul efect Prandtl-Glauert - un fenomen fizic care apare atunci când o aeronavă se apropie de viteza sunetului. Nu are nimic de-a face cu spargerea barierei sunetului.

• Alte articole pe site-ul BBC Future în limba rusă

Pe măsură ce producția de avioane s-a dezvoltat, formele aerodinamice au devenit din ce în ce mai raționalizate, iar viteza aeronavelor a crescut constant - aeronavele au început să facă lucruri cu aerul din jurul lor de care predecesorii lor mai lenți și mai voluminosi nu erau capabili.

Undele de șoc misterioase care se formează în jurul aeronavelor care zboară joase pe măsură ce se apropie și apoi sparg bariera sonoră sugerează că aerul se comportă în moduri ciudate la astfel de viteze.

Deci, ce sunt acești nori misterioși de condensare?

Drepturi de autor pentru ilustrație Getty Legendă imagine Efectul Prandtl-Gloert este cel mai pronunțat atunci când zbori într-o atmosferă caldă și umedă.

Potrivit lui Rod Irwin, președintele grupului de aerodinamică de la Royal Aeronautical Society, condițiile în care apare un con de abur preced imediat o aeronavă care sparge bariera sunetului. Cu toate acestea, acest fenomen este de obicei fotografiat la viteze puțin mai mici decât viteza sunetului.

Straturile de suprafață ale aerului sunt mai dense decât atmosfera la altitudini mari. Când zboară la altitudini joase, apar frecare și rezistență crescută.

Apropo, piloților le este interzis să spargă bariera sunetului de pe uscat. „Poți trece supersonic peste ocean, dar nu pe o suprafață solidă”, explică Irwin „Apropo, această circumstanță a fost o problemă pentru linia supersonică de pasageri Concorde - interdicția a fost introdusă după ce a fost pus în funcțiune. echipajului i s-a permis să dezvolte viteză supersonică numai pe suprafața apei”.

Mai mult, înregistrați vizual explozie sonica când o aeronavă devine supersonică este extrem de dificil. Nu se vede cu ochiul liber - doar cu ajutorul unor echipamente speciale.

Pentru a fotografia modele suflate la viteze supersonice în tunelurile de vânt, oglinzile speciale sunt de obicei folosite pentru a detecta diferența de reflexie a luminii cauzată de formarea undei de șoc.

Drepturi de autor pentru ilustrație Getty Legendă imagine Când presiunea aerului se schimbă, temperatura aerului scade și umiditatea pe care o conține se transformă în condens.

Fotografiile obținute prin așa-numita metodă Schlieren (sau metoda Toepler) sunt folosite pentru a vizualiza undele de șoc (sau, așa cum sunt numite și undele de șoc) formate în jurul modelului.

În timpul suflarii, în jurul modelelor nu se creează conuri de condens, deoarece aerul folosit în tunelurile de vânt este pre-uscat.

Conurile de vapori de apă sunt asociate cu unde de șoc (dintre care există mai multe) care se formează în jurul aeronavei pe măsură ce câștigă viteză.

Când viteza unei aeronave se apropie de viteza sunetului (aproximativ 1234 km/h la nivelul mării), în aerul care curge în jurul ei apare o diferență de presiune și temperatură locală.

Ca urmare, aerul își pierde capacitatea de a reține umiditatea și se formează condens sub formă de con, cum ar fi pe acest videoclip.

„Conul de vapori vizibil este cauzat de o undă de șoc, care creează o diferență de presiune și temperatură în aerul din jurul aeronavei”, spune Irwin.

Multe dintre cele mai bune fotografii ale fenomenului sunt de la avioanele marinei americane - nu este surprinzător, având în vedere că aerul cald și umed de lângă suprafața mării tinde să facă efectul Prandtl-Glauert mai pronunțat.

Astfel de cascadorii sunt adesea efectuate de vânătoare-bombardiere F/A-18 Hornet, principalul tip de aeronave de transport în aviația navală americană.

Drepturi de autor pentru ilustrație SPL Legendă imagine Șocul atunci când o aeronavă atinge viteza supersonică este greu de detectat cu ochiul liber.

Aceleași vehicule de luptă sunt folosite de membrii echipei de acrobații acrobaticii US Navy Blue Angels, care execută cu pricepere manevre în care se formează un nor de condens în jurul aeronavei.

Datorită naturii spectaculoase a fenomenului, este adesea folosit pentru a populariza aviația navală. Piloții manevrează în mod deliberat peste mare, unde condițiile pentru apariția efectului Prandtl-Gloert sunt cele mai optime, iar în apropiere sunt de serviciu fotografi profesioniști navali - la urma urmei, este imposibil să faci o fotografie clară a unui avion cu reacție care zboară la o viteză de 960 km/h cu un smartphone obișnuit.

Norii de condensare arată cel mai impresionant în așa-numitul mod de zbor transonic, când aerul curge parțial în jurul aeronavei la viteze supersonice și parțial la viteze subsonice.

„Avionul nu zboară neapărat cu viteză supersonică, dar aerul curge pe suprafața superioară a aripii cu o viteză mai mare decât suprafața inferioară, ceea ce duce la o undă de șoc locală”, spune Irwin.

Potrivit acestuia, pentru ca efectul Prandtl-Glauert să apară, sigur condiții climatice(și anume, aer cald și umed), pe care luptătorii de pe transportatori îl întâlnesc mai des decât alte avioane.

Tot ce trebuie să faci este să ceri un fotograf profesionist pentru serviciu și voila! - avionul tău a fost capturat înconjurat de un nor spectaculos de vapori de apă, pe care mulți dintre noi îl considerăm din greșeală un semn că atingerea vitezei supersonice.

• Îl puteți citi pe site

Ce ne imaginăm când auzim expresia „barieră a sunetului”? O anumită limită poate afecta grav auzul și bunăstarea. De obicei bariera sonoră este corelată cu cucerirea spațiului aerian și

Depășirea acestui obstacol poate provoca dezvoltarea unor boli vechi, sindroame dureroase și reacții alergice. Sunt aceste idei corecte sau reprezintă stereotipuri stabilite? Au ele o bază faptică? Care este bariera de sunet? Cum și de ce apare? Toate acestea și câteva nuanțe suplimentare, precum și fapte istorice Vom încerca să aflăm ce este asociat cu acest concept în acest articol.

Această știință misterioasă este aerodinamica

În știința aerodinamicii, conceput pentru a explica fenomenele care însoțesc mișcarea
aeronave, există conceptul de „barieră fonică”. Aceasta este o serie de fenomene care apar în timpul mișcării aeronavelor supersonice sau a rachetelor care se mișcă la viteze apropiate de viteza sunetului sau mai mare.

Ce este o undă de șoc?

Pe măsură ce un flux supersonic curge în jurul unui vehicul, o undă de șoc apare într-un tunel de vânt. Urmele sale pot fi vizibile chiar și cu ochiul liber. Pe sol sunt exprimate printr-o linie galbenă. În afara conului undei de șoc, în fața liniei galbene, nici măcar nu se aude avionul la sol. La viteze care depășesc sunetul, corpurile sunt supuse unui flux de sunet, care implică o undă de șoc. Pot fi mai multe, în funcție de forma corpului.

Transformarea undelor de șoc

Frontul undei de șoc, care este uneori numit undă de șoc, are o grosime destul de mică, ceea ce face totuși posibilă urmărirea modificărilor bruște ale proprietăților fluxului, o scădere a vitezei sale în raport cu corp și o creștere corespunzătoare a presiunea și temperatura gazului în flux. În acest caz, energia cinetică este parțial convertită în energie internă a gazului. Numărul acestor modificări depinde direct de viteza fluxului supersonic. Pe măsură ce unda de șoc se îndepărtează de aparat, scăderea presiunii scade și unda de șoc este transformată într-o undă sonoră. Poate ajunge la un observator din exterior, care va auzi un sunet caracteristic asemănător unei explozii. Există o opinie că acest lucru indică faptul că dispozitivul a atins viteza sunetului, atunci când avionul lasă în urmă bariera fonică.

Ce se întâmplă cu adevărat?

Așa-numitul moment al spargerii barierei sunetului reprezintă în practică trecerea unei unde de șoc odată cu vuietul tot mai mare al motoarelor aeronavelor. Acum dispozitivul este înaintea sunetului însoțitor, așa că zumzetul motorului se va auzi după el. Apropierea vitezei sunetului a devenit posibilă în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, dar, în același timp, piloții au observat semnale alarmante în operarea aeronavelor.

După sfârșitul războiului, mulți designeri și piloți de avioane au căutat să atingă viteza sunetului și să spargă bariera sunetului, dar multe dintre aceste încercări s-au încheiat tragic. Oamenii de știință pesimiști au susținut că această limită nu poate fi depășită. În niciun caz experimental, ci științific, a fost posibil să explicăm natura conceptului de „barieră a sunetului” și să găsim modalități de a o depăși.

Zborurile sigure la viteze transonice și supersonice sunt posibile prin evitarea unei crize a valurilor, a cărei apariție depinde de parametrii aerodinamici ai aeronavei și de altitudinea zborului. Tranzițiile de la un nivel de viteză la altul ar trebui să fie efectuate cât mai repede posibil folosind post-ardere, ceea ce va ajuta la evitarea unui zbor lung în zona de criză a valurilor. Criza valurilor ca concept a venit din transportul pe apă. A apărut atunci când navele se mișcau cu o viteză apropiată de viteza valurilor de la suprafața apei. Intrarea într-o criză a valurilor implică dificultăți în creșterea vitezei, iar dacă depășiți criza valurilor cât mai simplu posibil, atunci puteți intra în modul de rindeluire sau alunecare de-a lungul suprafeței apei.

Istorie în controlul aeronavelor

Prima persoană care a atins viteza de zbor supersonică într-un avion experimental a fost pilotul american Chuck Yeager. Realizarea sa a fost remarcată în istorie pe 14 octombrie 1947. Pe teritoriul URSS, bariera sunetului a fost spartă pe 26 decembrie 1948 de către Sokolovsky și Fedorov, care zburau cu un luptător experimentat.

Dintre civili, avionul de pasageri Douglas DC-8 a spart bariera sunetului, care la 21 august 1961 a atins viteza de 1.012 Mach, sau 1262 km/h. Scopul zborului a fost de a colecta date pentru proiectarea aripilor. În rândul aeronavelor, recordul mondial a fost stabilit de o rachetă aerobalistică aer-sol hipersonică, care este în serviciu cu armata rusă. La o altitudine de 31,2 kilometri, racheta a atins viteza de 6389 km/h.

La 50 de ani după ce a spart bariera sunetului din aer, englezul Andy Green a obținut o realizare similară într-o mașină. Americanul Joe Kittinger a încercat să doboare recordul în cădere liberă, ajungând la o înălțime de 31,5 kilometri. Astăzi, pe 14 octombrie 2012, Felix Baumgartner a stabilit un record mondial, fără ajutorul transportului, într-o cădere liberă de la o înălțime de 39 de kilometri, rupând bariera sunetului. Viteza sa a atins 1342,8 kilometri pe oră.

Cea mai neobișnuită spargere a barierei sunetului

Este ciudat de gândit, dar prima invenție din lume care a depășit această limită a fost biciul obișnuit, care a fost inventat de vechii chinezi cu aproape 7 mii de ani în urmă. Aproape până la inventarea fotografiei instant în 1927, nimeni nu bănuia că pocnitul unui bici era un boom sonic în miniatură. Un leagăn ascuțit formează o buclă, iar viteza crește brusc, ceea ce este confirmat de clic. Bariera fonică este spartă la o viteză de aproximativ 1200 km/h.

Misterul celui mai zgomotos oraș

Nu este de mirare că locuitorii orașelor mici sunt șocați când văd capitala pentru prima dată. Multe mijloace de transport, sute de restaurante și centre de divertisment să te încurce și să te deranjeze din rutina ta obișnuită. Începutul primăverii în capitală este de obicei datat în aprilie, mai degrabă decât în ​​martie rebel, viscol. În aprilie este cer senin, curg pâraiele și mugurii înfloresc. Oamenii, obosiți de iarna lungă, deschid larg ferestrele spre soare, iar zgomotul străzii le izbucnește în case. Păsările ciripesc asurzitor pe stradă, artiștii cântă și se recită poezie. elevi veseli, ca să nu mai vorbim de zgomotul din ambuteiaje și din metrou. Angajații departamentului de igienă notează că șederea îndelungată într-un oraș zgomotos este dăunătoare sănătății. Fundalul sonor al capitalei este format din transport,
zgomot aviatic, industrial și casnic. Cel mai dăunător este zgomotul mașinilor, deoarece avioanele zboară destul de sus, iar zgomotul de la întreprinderi se dizolvă în clădirile lor. Voietul constant al mașinilor pe autostrăzile deosebit de aglomerate depășește de două ori mai mult toate standardele permise. Cum depășește capitalul bariera sunetului? Moscova este periculoasă cu o abundență de sunete, așa că locuitorii capitalei instalează ferestre cu geam termopan pentru a înăbuși zgomotul.

Cum este asaltată bariera sonoră?

Până în 1947, nu existau date reale despre bunăstarea unei persoane în cabina unui avion care zboară mai repede decât sunetul. După cum se dovedește, spargerea barierei sunetului necesită o anumită putere și curaj. În timpul zborului, devine clar că nu există nicio garanție de supraviețuire. Nici măcar un pilot profesionist nu poate spune cu siguranță dacă designul aeronavei va rezista unui atac din partea elementelor. În câteva minute, avionul se poate prăbuși pur și simplu. Ce explică asta? Trebuie remarcat faptul că mișcarea la viteză subsonică creează unde acustice care se răspândesc ca niște cercuri dintr-o piatră căzută. Viteza supersonică excită undele de șoc, iar o persoană care stă pe pământ aude un sunet similar cu o explozie. Fără computere puternice, era dificil să rezolvi probleme complexe și trebuia să te bazezi pe modele suflate în tunelurile de vânt. Uneori, când avionul accelerează insuficient, unda de șoc atinge o astfel de forță încât ferestrele zboară din casele peste care zboară avionul. Nu toată lumea va putea depăși bariera de sunet, deoarece în acest moment întreaga structură se scutură, iar montările dispozitivului pot suferi daune semnificative. Acesta este motivul pentru care sănătatea bună și stabilitatea emoțională sunt atât de importante pentru piloți. Dacă zborul este lin și bariera de sunet este depășită cât mai repede posibil, atunci nici pilotul, nici eventualii pasageri nu vor simți senzații deosebit de neplăcute. O unitate de cercetare a fost construită special pentru a sparge bariera sunetului. aeronaveîn ianuarie 1946. Crearea mașinii a fost inițiată printr-un ordin al Ministerului Apărării, dar în loc de arme a fost umplută cu echipament științific care monitoriza modul de funcționare al mecanismelor și instrumentelor. Acest avion era ca o rachetă de croazieră modernă cu un motor rachetă încorporat. Avionul a spart bariera sunetului când viteza maxima 2736 km/h.

Monumente verbale și materiale pentru cucerirea vitezei sunetului

Realizările în depășirea barierei sunetului sunt încă foarte apreciate astăzi. Așadar, avionul în care Chuck Yeager l-a depășit pentru prima dată este acum expus la Muzeul Național al Aerului și Spațiului, care se află în Washington. Dar specificatii tehnice această invenție umană ar valora puțin fără meritele pilotului însuși. Chuck Yeager a urmat școala de zbor și a luptat în Europa, după care s-a întors în Anglia. Excluderea nedreaptă de la zbor nu a rupt spiritul lui Yeager și a obținut o primire cu comandantul șef al trupelor europene. În anii care au mai rămas până la sfârșitul războiului, Yeager a participat la 64 de misiuni de luptă, în timpul cărora a doborât 13 avioane. Chuck Yeager s-a întors în patria sa cu gradul de căpitan. Caracteristicile sale indică o intuiție fenomenală, un calm incredibil și rezistență în situații critice. De mai multe ori Yeager a stabilit recorduri în avionul său. În continuare, cariera sa a fost în unitățile Forțelor Aeriene, unde a pregătit piloți. ÎN ultima data Chuck Yeager a spart bariera sunetului la vârsta de 74 de ani, care a fost cea de-a cincizecea aniversare a istoriei zborului său și în 1997.

Sarcini complexe ale creatorilor de avioane

Renumitul avion MiG-15 a început să fie creat în momentul în care dezvoltatorii și-au dat seama că este imposibil să se bazeze doar pe spargerea barierei sunetului, dar că trebuie rezolvate probleme tehnice complexe. Ca rezultat, o mașină a fost creată atât de reușită încât modificările sale au intrat în funcțiune tari diferite. Mai multe birouri de proiectare s-au implicat într-un fel de competiție, al cărui premiu a fost un brevet pentru cea mai de succes și funcțională aeronavă. Au fost dezvoltate avioane cu aripi înclinate, ceea ce a reprezentat o revoluție în designul lor. Dispozitivul ideal trebuia să fie puternic, rapid și incredibil de rezistent la orice daune externe. Aripile înclinate ale avioanelor au devenit un element care le-a ajutat să tripleze viteza sunetului. Apoi a continuat să crească, ceea ce s-a explicat prin creșterea puterii motorului, utilizarea materialelor inovatoare și optimizarea parametrilor aerodinamici. Depășirea barierei sunetului a devenit posibilă și reală chiar și pentru un neprofesionist, dar acest lucru nu o face mai puțin periculoasă, așa că orice pasionat de sporturi extreme ar trebui să-și evalueze în mod rațional punctele forte înainte de a decide să întreprindă un astfel de experiment.