Visst har många hört talas om den mystiska ljudbarriären som krigare och bombplan övervinner, samt supersoniska missiler. Vilken typ av barriär är det här, kan det ses visuellt och vad som orsakar ett högt explosivt ljud?
Vad är en ljudbarriär?
Ljudbarriär inom området aerodynamik - det är tekniska svårigheter som uppstår till följd av fenomen som är förknippade med ett flygs rörelse med en hastighet lika med eller större än ljudets hastighet.
Du måste förstå att detta inte är ett verkligt hinder som ett flygplan måste övervinna, som någon slags osynlig vägg, utan snarare ett abstrakt koncept. Det uppstod i en tid då luftfarten bara tänkte på flygplan som kan resa i hög hastighet - supersoniskt. Många insisterade till och med på att dessa resultat inte kunde uppnås.
Vad är ljudets hastighet?
Ljudets hastighet är den hastighet med vilken elastiska vågor sprider sig i ett visst medium. Denna indikator varierar beroende på miljön. Till exempel, ljudets hastighet i luft - 331 m / s eller 1191,6 km / h.
Att övervinna hastigheten på ljudet
Hur övervinns ljudbarriären? Flygplanet startar och accelererar gradvis mer och mer. En supersonisk luftström flyter runt den, vilket resulterar i att en båge bildas i näsan stötvåg. Det kan finnas flera, beroende på flygplanets form.
I detta område stiger luftens tryck och densitet kraftigt. Vid en tidpunkt då planet överskrider ljudets hastighet passerar det genom detta område och ett högt popljud visas, som ser ut som ett skott. Piloten i cockpiten hör inga ljud - han lär sig att övervinna ljudbarriären endast av specialsensorer. Ändringar i flygplanshantering märks också.
En högt explosiv pop är en sonisk boom. Det hörs stående på jordytan när planet flyger med supersoniska hastigheter i närheten. Chockvågorna som den bildar kan visuellt representeras i form av en kon som följer med flygplanet. Den övre delen av könen ligger i pilbågen. Vågor sprider sig från det över långa avstånd.
Rykten om en person som står på marken tar upp gränserna för en given imaginär kon. Ett kraftigt hopp i trycket uppfattas som explosiv bomull. Från det ögonblick att övervinna barriären följer en akustisk chock hela tiden med flygplanet. Emellertid hörs bomull varje gång den flyger över en fast punkt på ytan.
Eftersom planet rör sig snabbare än ljud, kommer först observatören att höra en pop och först därefter motorns ljud.
Intressant fakta: övervinning av ljudbarriären är ofta associerad med utseendet på ett vitt moln i flygplanets svansdel. Det har dock inget att göra med ljudbarriären. Detta är Prandtl-Gloert-effekten - fuktkondensation omedelbart bakom ett rörligt flygplan.
Supersonic Flight Issues
Oavsett hur normalt ett plan accelererar, kommer det inte att kunna flyga med supersonisk hastighet på länge. Subsoniska flygplan är jämnare och mer rundade. Och när du flyger med supersoniska hastigheter uppstår andra aerodynamiska förhållanden.
Luftmotståndet ökar kraftigt, flygplanets kropp värms upp på grund av friktion. Som ett resultat kommer ett vanligt flygplan att förlora stabil kontroll och kan börja kollapsa i luften.
Aktivt utvecklad supersonisk luftfart började på 50-60-talet. Det första supersoniska flygplanet som massproducerades var den nordamerikanska F-100 Super Saber fighter. Denna modell flög först 1953.
Skapade och passagerare supersoniska flygplan som utförde regelbundna flygningar. Men det fanns bara två av dem: den sovjetiska Tu-144 och den engelska-franska Concorde.
Fördelen med sådana flygplan är att övervinna långa avstånd på kort tid. Dessutom rör sig ett supersoniskt flygplan på högre höjd än konventionella. Följaktligen laddas inte luftrummet. Men deras användning övergavs snart på grund av flera brister:
- stötvåg;
- hög bränsleförbrukning;
- operationens komplexitet;
- brus över flygfältet.
Ett högt tryck är ett kraftigt tryck hopp framför planet, vilket uppstår när planet börjar röra sig med supersonisk hastighet (det övervinner ljudbarriären). Chockvågen framför flygplanet förökar konformade. En person som observerar flygplanets flyg hör en pop när denna våg når honom, och först efter det kan motorn fungera. Chockvågen följer ständigt planet med supersonisk hastighet.Men pops kommer att höras endast under passagerandet av flygplanet vid en viss punkt - nära observatören.