Със сигурност мнозина са чували за мистериозната звукова бариера, която избиват изтребители и бомбардировачи, както и за свръхзвукови ракети. Каква е тази бариера, може ли да се види визуално и каква е причината за силния звук от експлозия?
Какво е звукова бариера?
Звукова бариера в областта на аеродинамиката - това са технически затруднения, които възникват в резултат на явления, свързани с движението на въздухоплавателно средство със скорост, равна или по-голяма от скоростта на звука.
Трябва да разберете, че това не е истинска пречка, която един самолет трябва да преодолее, като някаква невидима стена, а по-скоро абстрактна концепция. Възникна в момент, когато авиацията мисли само за самолети, които могат да пътуват с висока скорост - свръхзвуков. Мнозина дори настояваха за непостижимост на подобни резултати.
Каква е скоростта на звука?
Скоростта на звука е скоростта, с която еластичните вълни се разпространяват в определена среда. Този индикатор варира в зависимост от околната среда. Например, скоростта на звука във въздуха - 331 m / s или 1191.6 km / h.
Преодоляване на скоростта на звука
Как се преодолява звуковата бариера? Самолетът излита и постепенно ускорява все повече и повече. Около него тече свръхзвуков въздушен поток, в резултат на което се образува лък в носа ударна вълна, Възможно е да има няколко, в зависимост от формата на самолета.
В тази област налягането и плътността на въздуха рязко се повишават. В момент, когато самолетът надвишава скоростта на звука, той преминава през тази зона и се появява силен поп звук, който прилича на изстрел. Пилотът в пилотската кабина не чува никакви звуци - научава се за преодоляване на звуковата бариера само чрез специални сензори. Промените в управлението на въздухоплавателните средства също са забележими.
Силен експлозивен поп е звуков бум. Може да се чуе да стои на повърхността на земята, когато самолетът лети със свръхзвукови скорости наблизо. Ударните вълни, които образува, могат да бъдат визуално представени под формата на конус, придружаващ самолета. Горната част на конуса е разположена в лъка. Вълните се разпространяват от него на дълги разстояния.
Слухът на човек, който стои на земята, прибира границите на даден въображаем конус. Рязък скок на налягането се възприема като взривоопасен памук. От момента на преодоляване на бариерата акустичен удар непрекъснато съпътства самолета. Памукът обаче ще бъде чут всеки път, когато лети над фиксирана точка на повърхността.
Тъй като самолетът се движи по-бързо от звука, първо наблюдателят ще чуе поп, а едва след това шумът на двигателя.
Интересен факт: преодоляването на звуковата бариера често се свързва с появата на бял облак в опашната част на самолета. Това обаче няма нищо общо със звуковата бариера. Това е ефектът на Prandtl-Gloert - кондензация на влага непосредствено зад подвижен самолет.
Проблеми със свръхзвуков полет
Колкото и нормално да се ускори самолетът, той няма да може да лети със свръхзвукова скорост дълго време. Подзвуковите самолети са по-гладки и по-закръглени. А при летене със свръхзвукови скорости възникват други аеродинамични условия.
Съпротивлението на въздуха рязко се увеличава, тялото на самолета се нагрява поради триенето. В резултат на това обикновен самолет ще загуби стабилен контрол и може да започне да се срива точно във въздуха.
Активно развитата свръхзвукова авиация започва през 50-60-те години. Първият свръхзвуков самолет, който се произвежда масово, беше северноамериканският изтребител F-100 Super Saber. Този модел за пръв път лети през 1953 година.
Създаден и пътнически свръхзвуков самолет, който изпълняваше редовни полети. Но имаше само 2 от тях: съветският Ту-144 и англо-френският конкорд.
Предимството на такъв самолет е да преодолява дълги разстояния за кратък период от време. Също така, свръхзвуков самолет се движи на по-голяма надморска височина от конвенционалните. Съответно въздушното пространство не се зарежда. Но употребата им скоро беше изоставена поради няколко недостатъка:
- ударна вълна;
- висок разход на гориво;
- сложност на работа;
- шум над летището.
Силен взрив е рязък скок на налягането пред самолета, който се случва, когато самолетът започне да се движи със свръхзвукова скорост (преодолява звуковата бариера). Ударната вълна пред самолета разпространява конусовидна форма. Човек, който наблюдава полета на самолета, чува поп, когато тази вълна достигне до него и едва след това двигателят може да работи. Ударната вълна постоянно придружава самолета със свръхзвукова скорост.Поповете обаче ще бъдат чути само по време на преминаването на самолета в определен момент - близо до наблюдателя.