ماذا يشعر الطيار عند التحول إلى الأسرع من الصوت. ما هو حاجز الصوت؟ كيفية كسر حاجز الصوت

(أحيانًا أكثر من واحد حسب شكل الجسم). تُظهر الصورة موجات الصدمة المتولدة عند طرف جسم الطائرة للنموذج ، على الحواف الأمامية والخلفية للجناح وفي النهاية الخلفية للنموذج.

في الجزء الأمامي من موجة الصدمة (تسمى أحيانًا موجة الصدمة) ، والتي لها سمك صغير جدًا (أجزاء من ملم) ، تحدث تغيرات أساسية في خصائص التدفق بشكل مفاجئ تقريبًا - تنخفض سرعتها بالنسبة إلى الجسم وتصبح دون سرعة الصوت ، يزداد الضغط في التدفق ودرجة حرارة الغاز بشكل مفاجئ. يتم تحويل جزء من الطاقة الحركية للتدفق إلى طاقة داخلية للغاز. كل هذه التغييرات أكبر ، كلما زادت سرعة التدفق الأسرع من الصوت. في سرعات تفوق سرعة الصوت(ماخ 5 وما فوق) ، تصل درجة حرارة الغاز إلى عدة آلاف من الدرجات ، مما يخلق مشاكل خطيرة للمركبات التي تتحرك بمثل هذه السرعات (على سبيل المثال ، انهار مكوك كولومبيا في 1 فبراير 2003 بسبب الأضرار التي لحقت بغلاف الحماية الحراري الذي حدث أثناء طيران).

تأخذ مقدمة موجة الصدمة ، أثناء تحركها بعيدًا عن الجهاز ، شكلًا مخروطيًا منتظمًا تقريبًا ، وينخفض ​​الضغط عبرها مع زيادة المسافة من الجزء العلوي من المخروط ، وتتحول موجة الصدمة إلى موجة صوتية. ترتبط الزاوية بين المحور والمصفوفة العامة للمخروط برقم ماخ بالعلاقة:

عندما تصل هذه الموجة إلى مراقب ، على سبيل المثال ، على الأرض ، يسمع صوتًا عاليًا يشبه الانفجار. ومن المفاهيم الخاطئة الشائعة أن هذا نتيجة وصول الطائرة إلى سرعة الصوت ، أو "كسر حاجز الصوت". في الواقع ، في هذه اللحظة ، تمر موجة صدمة من قبل المراقب ، والتي ترافق باستمرار الطائرة التي تتحرك بسرعة تفوق سرعة الصوت. عادة ، مباشرة بعد "فرقعة" ، يمكن للمراقب أن يسمع أزيز محركات الطائرة ، والذي لا يُسمع قبل مرور موجة الصدمة ، لأن الطائرة تتحرك أسرع من الأصوات الصادرة عنها. تتم ملاحظة مشابهة جدًا أثناء رحلة دون سرعة الصوت - لا تسمع طائرة تحلق فوق المراقب على ارتفاع عالٍ (أكثر من كيلومتر واحد) ، أو بالأحرى نسمعها مع تأخير: الاتجاه إلى مصدر الصوت لا يتطابق مع الاتجاه إلى الطائرة المرئية للمراقب من الأرض.

أزمة الموجة

أزمة الموجة - تغيير في طبيعة التدفق الطائراتتدفق الهواء عندما تقترب سرعة الطيران من سرعة الصوت ، مصحوبًا ، كقاعدة عامة ، بتدهور في الخصائص الديناميكية الهوائية للجهاز - زيادة السحب ، انخفاض في الرفع ، ظهور الاهتزازات ، إلخ.

بالفعل خلال الحرب العالمية الثانية ، بدأت سرعة المقاتلين تقترب من سرعة الصوت. في الوقت نفسه ، بدأ الطيارون أحيانًا في ملاحظة ظواهر غير مفهومة في ذلك الوقت ومهددة تحدث مع سياراتهم عند الطيران بسرعات قصوى. تم الحفاظ على التقرير العاطفي لطيار سلاح الجو الأمريكي لقائده الجنرال أرنولد:

"سيدي ، طائراتنا صارمة للغاية الآن. إذا كانت هناك سيارات ذات سرعات أعلى ، فلن نتمكن من الطيران بها. في الأسبوع الماضي ، غطست على Me-109 في سيارتي موستانج. اهتزت طائرتي مثل المطرقة الهوائية وتوقفت عن إطاعة الدفات. لم أستطع إخراجه من الغوص. على بعد ثلاثمائة متر فقط من الأرض ، بالكاد قمت بتسوية السيارة بالأرض ... ".

بعد الحرب ، عندما قام العديد من مصممي الطائرات وطياري الاختبار بمحاولات مستمرة لتحقيق علامة ذات دلالة نفسية - سرعة الصوت ، أصبحت هذه الظواهر غير المفهومة هي القاعدة ، وانتهى العديد من هذه المحاولات بشكل مأساوي. أدى هذا إلى ظهور التعبير غير الصوفي "حاجز الصوت" (الاب. مور دو ابنه، ألمانية شالماور- جدار الصوت). جادل المتشائمون أنه كان من المستحيل تجاوز هذا الحد ، على الرغم من أن المتحمسين ، الذين يخاطرون بحياتهم ، حاولوا مرارًا وتكرارًا القيام بذلك. إن تطوير الأفكار العلمية حول الحركة الأسرع من الصوت للغاز جعل من الممكن ليس فقط شرح طبيعة "حاجز الصوت" ، ولكن أيضًا لإيجاد وسائل للتغلب عليه.

مع التدفق دون سرعة الصوت حول جسم الطائرة وجناحها وذيلها ، تظهر مناطق تسارع التدفق المحلي على الأجزاء المحدبة من معالمها. عندما تقترب سرعة طيران طائرة من سرعة الصوت ، قد تتجاوز سرعة الهواء المحلي في مناطق تسريع التدفق سرعة الصوت قليلاً (الشكل 1 أ). بعد اجتياز منطقة التسارع ، يتباطأ التدفق ، مع التكوين الحتمي لموجة الصدمة (هذه خاصية للتدفقات الأسرع من الصوت: يحدث الانتقال من سرعة تفوق سرعة الصوت إلى سرعة دون سرعة الصوت دائمًا بشكل متقطع - مع تكوين موجة صدمة). شدة موجات الصدمة هذه منخفضة - انخفاض الضغط على جبهاتها صغير ، لكنها تظهر على الفور بأعداد كبيرة ، في نقاط مختلفة على سطح الجهاز ، وتغير معًا طبيعة تدفقها بشكل حاد ، مع حدوث تدهور في خصائص الطيران: يسقط رفع الجناح ، وتفقد الدفات الهوائية والجنيحات فعاليتها ، ويصبح الجهاز غير قابل للسيطرة ، وكل هذا غير مستقر للغاية ، وهناك اهتزاز قوي. تم تسمية هذه الظاهرة أزمة الموجة. عندما تصبح سرعة الجهاز أسرع من الصوت (> 1) ، يصبح التدفق مستقرًا مرة أخرى ، على الرغم من تغير طابعه بشكل أساسي (الشكل 1 ب).

أرز. 1 أ. تهوية قريبة من تدفق الصوت.	أرز. 1 ب. التهوية بتدفق أسرع من الصوت.

بالنسبة للأجنحة ذات المظهر الجانبي السميك نسبيًا ، في ظل ظروف أزمة الموجة ، يتحول مركز الضغط بحدة إلى الخلف و "يزداد ثقل مقدمة الطائرة". طيارو مقاتلات المكبس بمثل هذا الجناح ، الذين حاولوا تطوير السرعة القصوى في الغوص من ارتفاع كبير إلى الطاقة القصوى، عند الاقتراب من "الحاجز الصوتي" ، أصبحوا ضحايا أزمة موجية - بمجرد دخولهم فيها ، كان من المستحيل الخروج من الغوص بدون سرعة إطفاء ، وهو بدوره من الصعب جدًا القيام به أثناء الغوص. أشهر حالة غوص في رحلة أفقية في تاريخ الطيران المحلي هي كارثة Bakhchivandzhi أثناء اختبار صاروخ BI-1 بأقصى سرعة. عانت أفضل المقاتلات ذات الأجنحة المستقيمة في الحرب العالمية الثانية ، مثل P-51 Mustang أو Me-109 ، من أزمة موجية على ارتفاعات عالية بسرعة 700-750 كم / ساعة. في الوقت نفسه ، كان للطائرة النفاثة Messerschmitt Me.262 و Me.163 من نفس الفترة جناح مجتاح ، بفضله طوروا سرعات تزيد عن 800 كم / ساعة دون مشاكل. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن الطائرة ذات المروحة التقليدية في مستوى الطيران لا يمكن أن تصل إلى سرعات قريبة من سرعة الصوت ، حيث أن ريش المروحة تدخل منطقة أزمة الموجة وتفقد الكفاءة في وقت أبكر بكثير من الطائرة. يمكن للمراوح الأسرع من الصوت المزودة بشفرات سيف حل هذه المشكلة ، ولكن بشكل مستمر هذه اللحظةتبين أن مثل هذه البراغي معقدة للغاية من الناحية الفنية وصاخبة للغاية ، ولهذا لا يتم استخدامها في الممارسة العملية.

عادة ما يتم تنفيذ الطائرات الحديثة دون سرعة الصوت ذات سرعة الطيران المبحرة القريبة بدرجة كافية من السرعة الصوتية (أكثر من 800 كم / ساعة) بأجنحة مجنحة وذيل ذو ملامح رفيعة ، مما يجعل من الممكن تغيير السرعة التي تبدأ بها أزمة الموجة نحو الأعلى القيم. الطائرات الأسرع من الصوت ، التي يجب أن تمر بجزء من أزمة الموجة عند تسارعها إلى سرعة تفوق سرعة الصوت ، لها اختلافات هيكلية عن تلك التي تفوق سرعة الصوت ، تتعلق بكل من ميزات التدفق الأسرع من الصوت لبيئة الهواء والحاجة إلى تحمل الأحمال التي تنشأ أثناء أزمة الطيران والموجة الأسرع من الصوت ، على وجه الخصوص - خطة ثلاثية ، جناح ذو شكل ماسي أو مثلث.

• عند سرعات الطيران دون سرعة الصوت ، يجب تجنب السرعات التي تبدأ بها أزمة الموجة (تعتمد هذه السرعات على الخصائص الديناميكية الهوائية للطائرة وعلى ارتفاع الطيران) ؛
• يجب أن يتم الانتقال من سرعة دون سرعة الصوت إلى سرعة تفوق سرعة الصوت بواسطة الطائرات النفاثة في أسرع وقت ممكن ، باستخدام جهاز احتراق خلفي للمحرك ، لتجنب رحلة طويلة في منطقة أزمة الموجة.

شرط أزمة الموجةينطبق أيضًا على المراكب المائية التي تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الأمواج على سطح الماء. إن تطور أزمة الموجة يجعل من الصعب زيادة السرعة. التغلب على أزمة الموجة بالسفينة يعني الدخول في وضع الانزلاق (انزلاق الهيكل على سطح الماء).

حقائق تاريخية

• كان الطيار الأول الذي حقق سرعة تفوق سرعة الصوت في رحلة خاضعة للرقابة هو طيار الاختبار الأمريكي تشاك ييغر على متن الطائرة التجريبية Bell X-1 (بجناح مستقيم و محرك الصاروخ XLR-11) تصل إلى M = 1.06 في غوص لطيف. حدث ذلك في 14 أكتوبر 1947.
• في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم التغلب على حاجز الصوت لأول مرة في 26 ديسمبر 1948 بواسطة سوكولوفسكي ، ثم فيدوروف ، في رحلات جوية مع انخفاض في مقاتلة La-176 التجريبية.
• كانت أول طائرة مدنية تكسر حاجز الصوت هي طائرة الركاب Douglas DC-8. في 21 أغسطس 1961 وصلت إلى 1.012 ماخ أو 1262 كم / ساعة في غطس محكوم من 12496 م.تم القيام بالرحلة لجمع البيانات لتصميم الحواف الأمامية الجديدة للجناح.
• في 15 أكتوبر 1997 ، بعد 50 عامًا من كسر حاجز الصوت على متن طائرة ، كسر الإنجليزي آندي جرين حاجز الصوت في سيارة Thrust SSC.
• في 14 أكتوبر 2012 ، أصبح فيليكس بومغارتنر أول شخص يكسر حاجز الصوت دون مساعدة من أي محرك. عربة، في حالة السقوط الحر أثناء القفز من ارتفاع 39 كيلومترًا. في السقوط الحر ، وصلت سرعته إلى 1342.8 كيلومترًا في الساعة.

أنظر أيضا

• الحاجز الحراري (مشاكل في تطوير الطائرات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت)

ملحوظات

الروابط

• الأسس النظرية والهندسية لهندسة الطيران.

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

شاهد ما هو "Sound Barrier" في القواميس الأخرى:

حاجز الصوت ، سبب الصعوبات في الطيران عند زيادة سرعة الطيران فوق سرعة الصوت (السرعة الفائقة). مع اقتراب سرعة الصوت ، تواجه الطائرة زيادة غير متوقعة في السحب وفقدان LIFT الديناميكي الهوائي ... ... القاموس الموسوعي العلمي والتقني

ظاهرة تحدث أثناء طيران طائرة أو صاروخ في لحظة الانتقال من سرعة الطيران دون سرعة الصوت إلى سرعة الطيران الأسرع من الصوت في الغلاف الجوي. عندما تقترب سرعة الطائرة من سرعة الصوت (1200 كم / ساعة) ، تظهر منطقة رقيقة في الهواء أمامها ، وفيها ... ... موسوعة التكنولوجيا

حاجز الصوت- garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. حاجز صوتي vok حاجز الصوت. شالباريير ، ف ؛ شالماور ، روس. حاجز الصوت ، برانك م. باريير سونيك ، و ؛ فرونتير سونيك ، و ؛ mur de son، m… نهاية المطاف Fizikos žodynas

حاجز الصوت- 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 ir branduolinės technikos terminųodynas

ما الذي نفكر فيه عندما نسمع عبارة "حاجز الصوت"؟ حد معين يمكن أن يؤثر بشكل خطير على السمع والعافية. عادة ما يرتبط حاجز الصوت بغزو المجال الجوي و

التغلب على هذا الحاجز يمكن أن يؤدي إلى تطور الأمراض المزمنة ومتلازمات الألم وردود الفعل التحسسية. هل هذه التصورات صحيحة أم أنها قوالب نمطية؟ هل لديهم أساس واقعي؟ ما هو حاجز الصوت؟ كيف ولماذا يحدث؟ كل هذا والبعض الفروق الدقيقة الإضافية، بالإضافة إلى الحقائق التاريخية المتعلقة بهذا المفهوم ، سنحاول اكتشافها في هذا المقال.

هذا العلم الغامض هو الديناميكا الهوائية

في علم الديناميكا الهوائية ، تهدف إلى شرح الظواهر التي تصاحب الحركة
الطائرات ، هناك مفهوم "حاجز الصوت". هذه سلسلة من الظواهر التي تحدث أثناء حركة الطائرات الأسرع من الصوت أو الصواريخ التي تتحرك بسرعات قريبة من سرعة الصوت أو أكبر.

ما هي موجة الصدمة؟

في عملية التدفق الأسرع من الصوت حول الجهاز ، تنشأ موجة صدمة في نفق الرياح. يمكن رؤية آثاره حتى بالعين المجردة. على الأرض يتم تمييزها بخط أصفر. خارج مخروط موجة الصدمة ، أمام الخط الأصفر ، على الأرض ، الطائرة غير مسموعة حتى. عند سرعة تتجاوز الصوت ، تتعرض الأجسام لتدفق حول تيار الصوت ، مما يؤدي إلى حدوث موجة صدمة. قد لا يكون وحده ، حسب شكل الجسم.

تحول موجة الصدمة

تتميز مقدمة موجة الصدمة ، والتي تسمى أحيانًا موجة الصدمة ، بسماكة صغيرة نوعًا ما ، والتي ، مع ذلك ، تجعل من الممكن تتبع التغيرات المفاجئة في خصائص التدفق ، وانخفاض سرعتها بالنسبة إلى الجسم ، وزيادة مقابلة في ضغط ودرجة حرارة الغاز في التدفق. في هذه الحالة ، يتم تحويل الطاقة الحركية جزئيًا إلى طاقة داخلية للغاز. يعتمد عدد هذه التغييرات بشكل مباشر على سرعة التدفق الأسرع من الصوت. عندما تتحرك موجة الصدمة بعيدًا عن الجهاز ، ينخفض ​​الضغط وتتحول موجة الصدمة إلى صوت. يمكنها الوصول إلى مراقب خارجي يسمع صوتًا مميزًا يشبه الانفجار. هناك رأي مفاده أن هذا يشير إلى أن الجهاز قد وصل إلى سرعة الصوت ، عندما تترك الطائرة حاجز الصوت.

ما الذي يحدث حقا؟

ما يسمى بلحظة التغلب على حاجز الصوت في الممارسة العملية هي مرور موجة صدمة مع قعقعة متزايدة لمحركات الطائرات. الآن الوحدة متقدمة على الصوت المصاحب ، لذلك سيتم سماع أزيز المحرك بعدها. أصبح الاقتراب من سرعة الصوت ممكنًا خلال الحرب العالمية الثانية ، ولكن في الوقت نفسه ، لاحظ الطيارون إشارات الإنذار أثناء تشغيل الطائرات.

بعد انتهاء الحرب سعى العديد من مصممي الطائرات والطيارين للوصول إلى سرعة الصوت وكسر حاجز الصوت ، لكن العديد من هذه المحاولات انتهت بشكل مأساوي. جادل العلماء المتشائمون بأن هذا الحد لا يمكن تجاوزه. لم يكن من الممكن بأي حال من الأحوال التجريبية ، ولكن العلمية ، شرح طبيعة مفهوم "حاجز الصوت" وإيجاد طرق للتغلب عليه.

من الممكن القيام برحلات آمنة بسرعات فوق صوتية وسرعات فوق صوتية إذا تم تجنب أزمة موجية ، ويعتمد حدوثها على المعلمات الديناميكية الهوائية للطائرة وارتفاع الرحلة. يجب إجراء التحولات من مستوى سرعة إلى آخر في أسرع وقت ممكن باستخدام احتراق لاحق ، مما سيساعد على تجنب رحلة طويلة في منطقة أزمة الموجة. جاءت أزمة الموجة كمفهوم من النقل المائي. نشأت في لحظة حركة السفن بسرعة قريبة من سرعة الأمواج على سطح الماء. الدخول في أزمة موجة يستلزم صعوبة زيادة السرعة ، وإذا كان التغلب على أزمة الموجة أمرًا بسيطًا قدر الإمكان ، فيمكنك الدخول في وضع الانزلاق أو الانزلاق على سطح الماء.

التاريخ في إدارة الطائرات

أول شخص يحقق سرعة طيران تفوق سرعة الصوت في طائرة تجريبية هو الطيار الأمريكي تشاك ييغر. سجل إنجازاته في التاريخ في 14 أكتوبر 1947. على أراضي الاتحاد السوفياتي ، تم التغلب على حاجز الصوت في 26 ديسمبر 1948 من قبل سوكولوفسكي وفيدوروف ، الذي طار مقاتلًا متمرسًا.

من بين المدنيين ، كسرت سفينة الركاب دوغلاس دي سي -8 حاجز الصوت ، الذي وصل في 21 أغسطس 1961 إلى 1.012 ماخ ، أو 1262 كم / ساعة. كانت المهمة هي جمع البيانات لتصميم الجناح. من بين الطائرات ، تم تسجيل الرقم القياسي العالمي بواسطة صاروخ جوي-أرض تفوق سرعته سرعة الصوت ، وهو في الخدمة مع الجيش الروسي. على ارتفاع 31.2 كيلومترًا ، وصلت سرعة الصاروخ إلى 6389 كيلومترًا في الساعة.

بعد مرور 50 عامًا على كسر حاجز الصوت في الهواء ، حقق الإنجليزي آندي جرين إنجازًا مشابهًا في سيارة. في السقوط الحر ، حاول الأمريكي جو كيتنجر تحطيم الرقم القياسي الذي انتصر على ارتفاع 31.5 كيلومترًا. اليوم ، في 14 أكتوبر 2012 ، سجل فيليكس بومغارتنر رقمًا قياسيًا عالميًا ، بدون مساعدة من مركبة ، في سقوط حر من ارتفاع 39 كيلومترًا ، وكسر حاجز الصوت. وفي نفس الوقت وصلت سرعته إلى 1342.8 كيلومترًا في الساعة.

كسر حاجز الصوت الأكثر غرابة

من الغريب التفكير ، لكن أول اختراع في العالم للتغلب على هذا الحد كان السوط العادي الذي اخترعه الصينيون القدماء منذ ما يقرب من 7 آلاف عام. حتى اختراع التصوير الفوتوغرافي الفوري في عام 1927 تقريبًا ، لم يشك أحد في أن ضربة السوط كانت بمثابة دوي صوتي صغير. يشكل التأرجح الحاد حلقة ، وتزداد السرعة بشكل حاد ، مما يؤكد النقرة. يتم التغلب على حاجز الصوت بسرعة حوالي 1200 كم / ساعة.

سر المدينة الأكثر ضوضاء

لا عجب أن سكان المدن الصغيرة يصابون بالصدمة عندما يرون العاصمة لأول مرة. وفرة من المواصلات ومئات المطاعم و مراكز ترفيهيةتربك وتخرج من الروتين المعتاد. عادة ما تكون بداية الربيع في العاصمة مؤرخة في أبريل ، وليس مارس العاصفة الثلجية المتمردة. في أبريل ، كانت السماء صافية ، والجداول تتدفق والبراعم تتفتح. الناس ، الذين سئموا الشتاء الطويل ، يفتحون نوافذهم على مصراعيها تجاه الشمس ، وتندفع ضوضاء الشوارع إلى المنازل. الطيور تصم الآذان في الشارع ، والفنانين يغنون ، والطلاب المبتهجون يرددون القصائد ، ناهيك عن الضوضاء في الاختناقات المرورية ومترو الأنفاق. يلاحظ موظفو أقسام النظافة أن التواجد في مدينة صاخبة لفترة طويلة أمر غير صحي. تتكون الخلفية الصوتية للعاصمة من النقل ،
ضجيج الطيران والصناعية والمنزلية. الأكثر ضررًا هو ضوضاء السيارة فقط ، حيث تطير الطائرات عالياً بدرجة كافية ، وتذوب ضوضاء الشركات في مبانيها. إن همهمة السيارات المستمرة على الطرق السريعة المزدحمة بشكل خاص يتجاوز جميع المعايير المسموح بها مرتين. كيف يتم التغلب على حاجز الصوت في العاصمة؟ موسكو خطيرة بسبب كثرة الأصوات ، لذلك يقوم سكان العاصمة بتركيب نوافذ ذات زجاج مزدوج لإخماد الضوضاء.

كيف يتم اختراق حاجز الصوت؟

حتى عام 1947 ، لم تكن هناك بيانات فعلية عن رفاهية شخص ما في قمرة القيادة لطائرة تطير أسرع من الصوت. كما اتضح فيما بعد ، فإن كسر حاجز الصوت يتطلب قوة وشجاعة معينة. أثناء الرحلة يتضح أنه لا توجد ضمانات للبقاء على قيد الحياة. حتى الطيار المحترف لا يمكنه الجزم بما إذا كان تصميم الطائرة سيصمد أمام هجوم العناصر. في غضون دقائق ، يمكن أن تنهار الطائرة ببساطة. ما الذي يفسر هذا؟ وتجدر الإشارة إلى أن الحركة بسرعة دون سرعة الصوت تخلق موجات صوتية تنتشر مثل الدوائر من الحجر الساقط. تثير السرعة فوق الصوتية موجات الصدمة ، ويسمع الشخص الواقف على الأرض صوتًا مشابهًا للانفجار. بدون قوي أجهزة الكمبيوتركان من الصعب حل المشكلات المعقدة وكان لا بد من الاعتماد على نماذج النفخ في أنفاق الرياح. في بعض الأحيان ، مع عدم كفاية تسارع الطائرة ، تصل موجة الصدمة إلى مثل هذه القوة بحيث تطير النوافذ من المنازل التي تحلق فوقها الطائرة. لن يتمكن الجميع من التغلب على حاجز الصوت ، لأنه في هذه اللحظة يهتز الهيكل بأكمله ، ويمكن أن تتعرض مثبتات الجهاز لضرر كبير. لذلك ، فإن الصحة الجيدة والاستقرار العاطفي مهمان جدًا للطيارين. إذا كانت الرحلة سلسة ، وتم التغلب على حاجز الصوت بأسرع ما يمكن ، فلن يشعر الطيار ولا الركاب المحتملون بمشاعر غير سارة بشكل خاص. تم بناء طائرة بحثية في يناير 1946 خصيصًا لغزو حاجز الصوت. بدأ إنشاء الآلة بأمر من وزارة الدفاع ، ولكن بدلاً من الأسلحة ، تم حشوها بالمعدات العلمية التي تراقب عمل الآليات والأدوات. بدت هذه الطائرة وكأنها حديثة صواريخ مبرمجهمع محرك صاروخي مدمج. حدث التغلب على حاجز الصوت بواسطة طائرة عندما السرعة القصوى 2736 كم / ساعة.

النصب اللفظية والمادية لغزو سرعة الصوت

تحظى الإنجازات في كسر حاجز الصوت بتقدير كبير اليوم. لذا ، فإن الطائرة التي تغلب عليها تشاك ييغر لأول مرة معروضة الآن في المتحف الوطني للطيران والفضاء ، الموجود في واشنطن. ولكن المواصفات الفنيةهذا الاختراع البشري لن يكون ذا قيمة تذكر بدون ميزة الطيار نفسه. ذهب تشاك ييغر إلى مدرسة طيران وقاتل في أوروبا ، وبعد ذلك عاد إلى إنجلترا. لم يكسر التعليق غير العادل من الطيران روح ييغر ، وحصل على موعد مع القائد العام للقوات الأوروبية. في السنوات المتبقية قبل انتهاء الحرب ، شارك ييغر في 64 طلعة جوية أسقط خلالها 13 طائرة. عاد تشاك ييغر إلى وطنه برتبة نقيب. تشير خصائصه إلى الحدس الهائل ، ورباطة الجأش والقدرة على التحمل في المواقف الحرجة. أكثر من مرة ، سجل ييغر رقما قياسيا على طائرته. كانت مسيرته المهنية الأخيرة في سلاح الجو ، حيث درب الطيارين. في آخر مرةكسر تشاك ييغر حاجز الصوت عن عمر يناهز 74 عامًا ، وهي الذكرى السنوية الخمسون لتاريخ رحلته وعام 1997.

المهام المعقدة لمبدعي الطائرات

بدأ إنشاء طائرة MiG-15 المشهورة عالميًا في وقت أدرك فيه المطورون أنه من المستحيل الاعتماد فقط على كسر حاجز الصوت ، ولكن يجب حل المشكلات التقنية المعقدة. نتيجة لذلك ، تم إنشاء آلة ناجحة للغاية بحيث تم اعتماد تعديلاتها من قبل بلدان مختلفة. دخلت العديد من مكاتب التصميم المختلفة في نوع من الصراع التنافسي ، كانت جائزتها عبارة عن براءة اختراع للطائرة الأكثر نجاحًا وفعالية. تم تطوير الطائرات ذات الأجنحة المنكسرة ، والتي كانت ثورة في تصميمها. يجب أن يكون الجهاز المثالي قويًا وسريعًا ومقاومًا بشكل لا يصدق لأي ضرر خارجي. أصبحت الأجنحة المنجرفة للطائرة عنصرًا ساعدها على مضاعفة سرعة الصوت ثلاث مرات. علاوة على ذلك ، استمر في النمو ، والذي تم تفسيره من خلال زيادة قوة المحرك ، واستخدام المواد المبتكرة وتحسين المعلمات الديناميكية الهوائية. لقد أصبح التغلب على حاجز الصوت ممكنًا وحقيقيًا حتى بالنسبة لغير المحترفين ، لكنه لا يصبح أقل خطورة بسبب ذلك ، لذلك يجب على أي باحث متطرف تقييم نقاط قوته بشكل معقول قبل اتخاذ قرار بشأن مثل هذه التجربة.

لماذا تخترق طائرة حاجز الصوت مصحوبة بفرقعة متفجرة؟ وما هو "حاجز الصوت"؟

هناك سوء فهم مع "قطن" ناجم عن سوء فهم لمصطلح "حاجز الصوت". هذا "التصفيق" يسمى بشكل صحيح "الطفرة الصوتية". تتسبب الطائرة التي تتحرك بسرعة تفوق سرعة الصوت في حدوث موجات صدمة وارتفاع ضغط الهواء في الهواء المحيط. بشكل مبسط ، يمكن تخيل هذه الموجات على أنها مخروط يصاحب رحلة طائرة ، مع قمة ، كما كانت ، مرتبطة بمقدمة جسم الطائرة ، ومولدات موجهة ضد حركة الطائرة وتنتشر بعيدًا ، على سبيل المثال ، على سطح الأرض.

عندما تصل حدود هذا المخروط الوهمي ، الذي يمثل مقدمة الموجة الصوتية الرئيسية ، إلى الأذن البشرية ، عندها تُدرك الأذن قفزة ضغط حادة على أنها فرقعة. ترافق الطفرة الصوتية ، مثلها مثل المربوطة ، الرحلة الكاملة للطائرة ، بشرط أن تتحرك الطائرة بسرعة كافية ، وإن كان ذلك بسرعة ثابتة. من ناحية أخرى ، يبدو أن القطن هو مرور موجة الصدمة الصوتية الرئيسية فوق نقطة ثابتة على سطح الأرض ، حيث يوجد المستمع ، على سبيل المثال.

بعبارة أخرى ، إذا بدأت طائرة تفوق سرعة الصوت بسرعة ثابتة ولكن تفوق سرعة الصوت في التحليق ذهابًا وإيابًا فوق المستمع ، فسيُسمع التصفيق في كل مرة ، بعد مرور بعض الوقت على تحليق الطائرة فوق المستمع على مسافة قريبة إلى حد ما.

يسمى "حاجز الصوت" في الديناميكا الهوائية قفزة حادة في مقاومة الهواء تحدث عندما تصل طائرة إلى سرعة حدية معينة قريبة من سرعة الصوت. عندما يتم الوصول إلى هذه السرعة ، تتغير طبيعة تدفق الهواء حول الطائرة بشكل كبير ، مما جعل من الصعب للغاية تحقيق سرعات تفوق سرعة الصوت. لا تستطيع الطائرة التقليدية دون سرعة الصوت أن تطير بشكل مستدام أسرع من الصوت ، بغض النظر عن كيفية تسارعها - ستفقد ببساطة السيطرة وتنهار.

للتغلب على حاجز الصوت ، كان على العلماء تطوير جناح بمظهر ديناميكي هوائي خاص والتوصل إلى حيل أخرى. من المثير للاهتمام أن قائد طائرة حديثة تفوق سرعة الصوت يشعر جيدًا بـ "التغلب" على حاجز الصوت بواسطة طائرته: عند التبديل إلى تدفق أسرع من الصوت ، يتم الشعور بـ "التأثير الديناميكي الهوائي" و "القفزات" المميزة في إمكانية التحكم. لكن هذه العمليات لا ترتبط مباشرة بـ "الملوثات العضوية الثابتة" على الأرض.

قبل أن تكسر الطائرة حاجز الصوت ، قد تتشكل سحابة غير عادية ، لا يزال أصلها غير واضح. وفقًا للفرضية الأكثر شيوعًا ، يحدث انخفاض في الضغط بالقرب من الطائرة وما يسمى بـ تفرد Prandtl-Glauertمتبوعًا بتكثيف قطرات الماء من الهواء الرطب. في الواقع ، يمكنك رؤية المكثف في الصور أدناه ...

انقر على الصورة لتكبيرها.

رسميًا ، تغلب الطيار الأول من الولايات المتحدة ، تشاك ييغر ، على سرعة تفوق سرعة الصوت. تم تسجيل الرقم القياسي في 10/14/1957 على Bell X-1 ، والذي تم تصميمه خصيصًا لهذا الغرض في أوائل عام 1946 بواسطة Bell Aircraft. تم تصنيع الطائرة بأمر من الجيش ، لكن لا علاقة لها بسير الأعمال العدائية. كانت السيارة مكتظة حرفيا بمعدات البحث. ظاهريًا ، يشبه Bell X-1 صاروخ كروز حديث.

طيار الاختبار تشاك ييغر

طيار في 13 فبراير 1923. بعد التخرج من المدرسة ، دخل الشاب على الفور مدرسة الطيران ، وبعد ذلك اضطر للقتال في أوروبا. في بداية مسيرته في الطيران ، تمكن الطيار من إسقاط Messerschmit-109 ، ولكن في وقت لاحق هُزم هو نفسه في السماء الفرنسية واضطر إلى القفز بالمظلة.

تم القبض على الطيار من قبل الثوار ، لكن المخابرات المضادة أبعدته عن الطيران. غاضبًا ، حصل تشاك على موعد مع أيزنهاور ، الذي أمر قوات التحالف. لقد صدق الشاب ، وكما اتضح ، لم تذهب سدى: تمكن الطيار الشجاع من إسقاط 13 طائرة أخرى قبل نهاية الحرب.

عاد Yeager إلى الوطن بسجل حافل ، وخصائص ، وجوائز ، في رتبة نقيب. ساهم ذلك في إدراج الطيار في فريق خاص من المختبرين ، الذين تم اختيارهم في ذلك الوقت بعناية كرواد فضاء. أصبحت طائرة تشاك من طراز Captivating Glenys ، تكريما لزوجته. تم تجهيز الطائرة بمحرك نفاث واحد وتم إطلاقها من قاذفة B-52.

في سيارة مجنحة ، سجل الطيار أرقام قياسية للسرعة أكثر من مرة: في نهاية عام 1947 ، حطم لأول مرة رقم الارتفاع القياسي السابق (21372 م) ، وفي عام 1953 تمكن من تسريع الجهاز إلى ما يقرب من 2800 كم / ساعة ، أو 2.5 M (تقاس سرعة الصوت بـ "max" ، سميت على اسم الفيلسوف الألماني ، المهندس ؛ 1 M تساوي تقريبًا 1200 كم / ساعة). تقاعد ييغر من رتبة عميد في عام 1975 ، بعد أن تمكن من المشاركة في حرب فيتنام والقتال في كوريا.

لم يستطع اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية الابتعاد عن محاولات التغلب على حاجز الصوت ؛ شارك العديد من مكاتب التصميم في وقت واحد (Lavochkin و Yakovlev و Mikoyan) في إعداد طائرة كان من المفترض أن تطير أسرع من الصوت. حصل هذا التكريم على طائرة La-176 ، من "شركة" Lavochkin. تم تجهيز السيارة بالكامل للرحلات الجوية في عام 1948 ، في ديسمبر. وفي يوم 26 ، تغلب العقيد فيدوروف على الحاجز سيئ السمعة ، متسارعًا بالغوص. في وقت لاحق ، حصل الطيار على لقب بطل الاتحاد السوفيتي.