(czasami więcej niż jeden, w zależności od kształtu ciała). Na zdjęciu fale uderzeniowe generowane na czubku kadłuba modelu, na krawędzi natarcia i spływu skrzydła oraz na tylnym końcu modelu.
Na froncie fali uderzeniowej (czasami nazywanej również falą uderzeniową), która ma bardzo małą grubość (ułamki mm), kardynalne zmiany właściwości przepływu zachodzą niemal gwałtownie - jego prędkość względem ciała maleje i staje się poddźwiękowych, ciśnienie w przepływie i temperatura gazu gwałtownie wzrastają. Część energii kinetycznej przepływu jest zamieniana na energię wewnętrzną gazu. Wszystkie te zmiany są tym większe, im większa jest prędkość przepływu naddźwiękowego. Na prędkości naddźwiękowe(Mach 5 i więcej), temperatura gazu sięga kilku tysięcy stopni, co stwarza poważne problemy dla pojazdów poruszających się z takimi prędkościami (np. prom Columbia zawalił się 1 lutego 2003 r. z powodu uszkodzenia termicznej powłoki ochronnej, która nastąpiła podczas lot).
Czoło fali uderzeniowej w miarę oddalania się od aparatu przybiera stopniowo prawie regularny stożkowy kształt, spadek ciśnienia na nim maleje wraz ze wzrostem odległości od wierzchołka stożka, a fala uderzeniowa zamienia się w falę dźwiękową. Kąt między osią a tworzącą stożka jest związany z liczbą Macha zależnością:
Kiedy fala ta dotrze do obserwatora, który jest np. na Ziemi, słyszy głośny dźwięk, podobny do wybuchu. Powszechnym błędem jest przekonanie, że jest to konsekwencja osiągania przez samolot prędkości dźwięku lub „przełamania bariery dźwięku”. W rzeczywistości w tym momencie obok obserwatora przechodzi fala uderzeniowa, która stale towarzyszy samolotowi poruszającemu się z prędkością ponaddźwiękową. Zwykle zaraz po „pyknięciu” obserwator może usłyszeć buczenie silników samolotu, którego nie słychać przed przejściem fali uderzeniowej, gdyż samolot porusza się szybciej niż wydawane przez niego dźwięki. Bardzo podobna obserwacja ma miejsce podczas lotu poddźwiękowego – samolot lecący nad obserwatorem na dużej wysokości (powyżej 1 km) nie jest słyszalny, a raczej słyszymy go z opóźnieniem: kierunek do źródła dźwięku nie pokrywa się z kierunek do widocznego statku powietrznego dla obserwatora z ziemi.
kryzys falowy
Kryzys falowy - zmiana charakteru przepływu samolot przepływ powietrza, gdy prędkość lotu zbliża się do prędkości dźwięku, czemu towarzyszy z reguły pogorszenie właściwości aerodynamicznych aparatu - wzrost oporu, spadek siły nośnej, pojawienie się wibracji itp.
Już podczas II wojny światowej prędkość myśliwców zaczęła zbliżać się do prędkości dźwięku. Jednocześnie piloci czasami zaczęli dostrzegać niezrozumiałe w tym czasie i groźne zjawiska zachodzące w ich samochodach podczas lotu z najwyższymi prędkościami. Zachował się emocjonalny raport pilota Sił Powietrznych USA skierowany do jego dowódcy, generała Arnolda:
„Sir, nasze samoloty są już bardzo surowe. Jeśli będą auta z jeszcze większymi prędkościami, nie będziemy mogli nimi latać. W zeszłym tygodniu nurkowałem na Me-109 w moim Mustangu. Mój samolot zatrząsł się jak młot pneumatyczny i przestał słuchać sterów. Nie mogłem wydobyć go z nurkowania. Zaledwie trzysta metrów nad ziemią ledwo wypoziomowałem samochód ... ”.
Po wojnie, kiedy wielu konstruktorów samolotów i pilotów doświadczalnych podejmowało uporczywe próby osiągnięcia znaczącego psychologicznie znaku - prędkości dźwięku, te niezrozumiałe zjawiska stały się normą, a wiele z tych prób zakończyło się tragicznie. Dało to początek niezbyt mistycznemu określeniu „bariera dźwięku” (fr. mur du son, Niemiecki Schallmauer- ściana dźwiękowa). Pesymiści przekonywali, że nie da się przekroczyć tego limitu, choć entuzjaści, z narażeniem życia, wielokrotnie próbowali to zrobić. Rozwój naukowych pomysłów na temat naddźwiękowego ruchu gazu umożliwił nie tylko wyjaśnienie natury „bariery dźwięku”, ale także znalezienie sposobów na jej pokonanie.
Przy poddźwiękowym przepływie wokół kadłuba, skrzydła i ogona samolotu na wypukłych odcinkach ich konturów pojawiają się strefy lokalnego przyspieszenia przepływu. Gdy prędkość lotu samolotu zbliża się do prędkości dźwięku, lokalna prędkość powietrza w strefach przyspieszenia przepływu może nieznacznie przekraczać prędkość dźwięku (rys. 1a). Po przejściu strefy przyspieszenia przepływ zwalnia, z nieuniknionym powstawaniem fali uderzeniowej (jest to właściwość przepływów naddźwiękowych: przejście od prędkości naddźwiękowej do poddźwiękowej zawsze następuje w sposób nieciągły - z powstaniem fali uderzeniowej). Intensywność tych fal uderzeniowych jest niska - spadek ciśnienia na ich frontach jest niewielki, ale powstają one natychmiast w wielu, w różnych punktach na powierzchni aparatu i razem gwałtownie zmieniają charakter jego przepływu, z pogorszeniem w jego charakterystyce lotu: spada winda skrzydeł, stery pneumatyczne i lotki tracą skuteczność, aparat staje się niekontrolowany, a wszystko to jest wyjątkowo niestabilne, występują silne wibracje. Zjawisko to zostało nazwane kryzys falowy. Gdy prędkość aparatu staje się ponaddźwiękowa ( > 1), przepływ ponownie staje się stabilny, chociaż zasadniczo zmienia się jego charakter (rys. 1b).
 |
 |
| Ryż. 1a. Loty w pobliżu przepływu dźwięku. | Ryż. 1b. Lot naddźwiękowy. |
W przypadku skrzydeł o stosunkowo grubym profilu, w warunkach kryzysu falowego, środek nacisku gwałtownie cofa się, a nos samolotu „staje się cięższy”. Piloci myśliwców tłokowych z takim skrzydłem, którzy próbowali rozwinąć maksymalną prędkość podczas nurkowania z dużej wysokości do maksymalna moc, zbliżając się do "bariery dźwiękowej" padły ofiarą kryzysu falowego - raz w nim nie można było wyjść z nurkowania bez wygaszania prędkości, co z kolei jest bardzo trudne do zrobienia podczas nurkowania. Najsłynniejszym przypadkiem nurkowania z lotu poziomego w historii rosyjskiego lotnictwa jest katastrofa Bachcziwandżi podczas testu pocisku BI-1 z maksymalną prędkością. Najlepsze myśliwce jednoskrzydłowe II wojny światowej, takie jak P-51 Mustang czy Me-109, przeżyły kryzys falowy na dużych wysokościach przy prędkości 700-750 km/h. Jednocześnie samoloty Messerschmitt Me.262 i Me.163 z tego samego okresu miały skośne skrzydło, dzięki czemu bez problemu rozwijały prędkość ponad 800 km/h. Należy również zauważyć, że samolot z tradycyjnym śmigłem w locie poziomym nie może osiągnąć prędkości zbliżonych do prędkości dźwięku, ponieważ łopaty śmigła wchodzą w strefę kryzysu falowego i tracą sprawność znacznie wcześniej niż samolot. Naddźwiękowe śmigła z szablami mogą rozwiązać ten problem, ale dalej ten moment takie śruby okazują się zbyt skomplikowane technicznie i bardzo hałaśliwe, dlatego nie są stosowane w praktyce.
Współczesne samoloty poddźwiękowe o prędkości przelotowej wystarczająco bliskiej prędkości dźwiękowej (powyżej 800 km/h) są zwykle wykonywane z skośnymi skrzydłami i usterzeniem o cienkich profilach, co pozwala na przesunięcie prędkości, przy której rozpoczyna się kryzys falowy na wyższe. wartości. Samoloty naddźwiękowe, które muszą przejść przez odcinek przełomu falowego, gdy osiągają prędkość naddźwiękową, mają różnice strukturalne w stosunku do poddźwiękowych, związane zarówno z cechami naddźwiękowego przepływu ośrodka powietrza, jak i koniecznością wytrzymania obciążeń powstających podczas lot naddźwiękowy i kryzys falowy, w szczególności - trójkątny w planie, skrzydło o profilu w kształcie rombu lub trójkątnym.
- przy prędkościach lotu poddźwiękowego należy unikać prędkości, przy których rozpoczyna się kryzys falowy (prędkości te zależą od charakterystyki aerodynamicznej statku powietrznego i wysokości lotu);
- przejście od prędkości poddźwiękowej do naddźwiękowej przez samoloty odrzutowe powinno odbywać się tak szybko, jak to możliwe, przy użyciu dopalacza silnika, aby uniknąć długiego lotu w strefie kryzysu falowego.
Termin kryzys falowy dotyczy również jednostek pływających poruszających się z prędkością bliską prędkości fal na powierzchni wody. Rozwój kryzysu falowego utrudnia zwiększenie prędkości. Pokonanie przez statek kryzysu falowego oznacza wejście w tryb szybowcowy (ślizganie się kadłuba po powierzchni wody).
Fakt historyczny
- Pierwszym pilotem, który osiągnął prędkość ponaddźwiękową w locie kontrolowanym był amerykański pilot doświadczalny Chuck Yeager na eksperymentalnym samolocie Bell X-1 (z prostym skrzydłem i silnik rakietowy XLR-11) osiągając M=1,06 w delikatnym nurkowaniu. Stało się to 14 października 1947 roku.
- W ZSRR barierę dźwięku po raz pierwszy pokonali 26 grudnia 1948 r. Sokołowski, a następnie Fiodorow, w lotach ze spadkiem eksperymentalnego myśliwca Ła-176.
- Pierwszym samolotem cywilnym, który przełamał barierę dźwięku, był liniowiec pasażerski Douglas DC-8. 21 sierpnia 1961 r. podczas kontrolowanego nurkowania z wysokości 12496 m osiągnął prędkość 1,012 Macha lub 1262 km/h. Lot przeprowadzono w celu zebrania danych do zaprojektowania nowych krawędzi natarcia skrzydeł.
- 15 października 1997 roku, 50 lat po przełamaniu bariery dźwięku w samolocie, Anglik Andy Green złamał barierę dźwięku w samochodzie Thrust SSC.
- 14 października 2012 r. Felix Baumgartner jako pierwszy przełamał barierę dźwięku bez pomocy żadnego zmotoryzowanego pojazd, w swobodnym spadku podczas skoku z wysokości 39 kilometrów. Podczas swobodnego spadania osiągnął prędkość 1342,8 km na godzinę.
Zobacz też
- Bariera termiczna (problemy w rozwoju samolotów naddźwiękowych)
Uwagi
Spinki do mankietów
- Teoretyczne i inżynierskie podstawy inżynierii kosmicznej.
Fundacja Wikimedia. 2010 .
Zobacz, co „Sound Barrier” znajduje się w innych słownikach:
BARIERA DŹWIĘKU, przyczyna utrudnień w lotnictwie przy zwiększeniu prędkości lotu powyżej prędkości dźwięku (PRĘDKOŚĆ SUPERDŹWIĘKOWA). Zbliżając się do prędkości dźwięku, samolot doświadcza nieoczekiwanego wzrostu oporu i utraty aerodynamicznej LIFT ... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny
Zjawisko, które występuje podczas lotu samolotu lub rakiety w momencie przejścia z poddźwiękowej do naddźwiękowej prędkości lotu w atmosferze. Gdy prędkość samolotu zbliża się do prędkości dźwięku (1200 km/h), w powietrzu przed nim pojawia się cienki obszar, w którym ... ... Encyklopedia technologii
bariera dźwięku- garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. bariera dźwiękowa; dźwięk bariera vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, fr. bariera dźwiękowa, m pranc. barrière sonique, f; pogranicze sonique, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas
bariera dźwięku- 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 terminų žodynas
O czym myślimy, gdy słyszymy wyrażenie „bariera dźwięku”? Pewna granica, która może poważnie wpłynąć na słuch i samopoczucie. Zwykle bariera dźwięku jest skorelowana z podbojem przestrzeni powietrznej i
Pokonanie tej bariery może wywołać rozwój chorób przewlekłych, zespołów bólowych i reakcji alergicznych. Czy te spostrzeżenia są prawidłowe, czy są to stereotypy? Czy mają podstawę faktyczną? Czym jest bariera dźwięku? Jak i dlaczego to się dzieje? Wszystko to i trochę dodatkowe niuanse, a także fakty historyczne związane z tą koncepcją, postaramy się dowiedzieć w tym artykule.
Ta tajemnicza nauka to aerodynamika
W nauce aerodynamiki ma na celu wyjaśnienie zjawisk towarzyszących ruchowi
samolotów, istnieje pojęcie „bariery dźwięku”. Jest to szereg zjawisk zachodzących podczas ruchu naddźwiękowych samolotów lub rakiet, które poruszają się z prędkością bliską prędkości dźwięku lub większą.
Czym jest fala uderzeniowa?
W procesie przepływu naddźwiękowego wokół aparatu w tunelu aerodynamicznym powstaje fala uderzeniowa. Jego ślady widać nawet gołym okiem. Na ziemi są oznaczone żółtą linią. Poza stożkiem fali uderzeniowej, przed żółtą linią, na ziemi, samolot nie jest nawet słyszalny. Z prędkością przekraczającą dźwięk, ciała poddawane są opływowi strumienia dźwiękowego, co pociąga za sobą falę uderzeniową. Może nie być sam, w zależności od kształtu ciała.
Transformacja fali uderzeniowej
Front fali uderzeniowej, który jest czasami nazywany falą uderzeniową, ma dość małą grubość, co jednak umożliwia śledzenie nagłych zmian właściwości przepływu, spadku jego prędkości względem ciała i odpowiedniego wzrost ciśnienia i temperatury gazu w przepływie. W tym przypadku energia kinetyczna jest częściowo zamieniana na energię wewnętrzną gazu. Liczba tych zmian zależy bezpośrednio od prędkości przepływu naddźwiękowego. Gdy fala uderzeniowa oddala się od urządzenia, spadki ciśnienia maleją i fala uderzeniowa jest przekształcana w dźwięk. Może dotrzeć do zewnętrznego obserwatora, który usłyszy charakterystyczny dźwięk przypominający wybuch. Istnieje opinia, że świadczy to o tym, że urządzenie osiągnęło prędkość dźwięku, gdy bariera dźwięku zostaje pozostawiona przez samolot.
Co tak naprawdę się dzieje?
Tzw. momentem pokonania bariery dźwięku w praktyce jest przejście fali uderzeniowej z narastającym dudnieniem silników lotniczych. Teraz jednostka wyprzedza towarzyszący dźwięk, więc po nim będzie słychać buczenie silnika. Zbliżanie prędkości do prędkości dźwięku stało się możliwe podczas II wojny światowej, ale jednocześnie piloci zauważyli sygnały alarmowe w eksploatacji samolotów.
Po zakończeniu wojny wielu konstruktorów samolotów i pilotów starało się osiągnąć prędkość dźwięku i przełamać barierę dźwięku, ale wiele z tych prób zakończyło się tragicznie. Pesymistyczni naukowcy argumentowali, że tej granicy nie da się przekroczyć. W żaden sposób nie eksperymentalny, ale naukowy, udało się wyjaśnić naturę pojęcia „bariery dźwięku” i znaleźć sposoby na jej pokonanie.
Bezpieczne loty przy prędkościach transsonicznych i naddźwiękowych są możliwe, jeśli uniknie się kryzysu falowego, którego wystąpienie zależy od parametrów aerodynamicznych samolotu i wysokości lotu. Przejścia z jednego poziomu prędkości na inny należy wykonywać jak najszybciej za pomocą dopalacza, co pozwoli uniknąć długiego lotu w strefie kryzysu falowego. Kryzys falowy jako koncepcja wywodzi się z transport wodny. Powstał w momencie ruchu statków z prędkością zbliżoną do prędkości fal na powierzchni wody. Wejście w kryzys falowy pociąga za sobą trudność w zwiększeniu prędkości, a jeśli pokonanie kryzysu falowego jest tak proste, jak to możliwe, można wejść w tryb szybowania lub ślizgania się po powierzchni wody.
Historia w zarządzaniu samolotami
Pierwszą osobą, która osiągnęła prędkość lotu ponaddźwiękowego w eksperymentalnym samolocie jest amerykański pilot Chuck Yeager. Jego osiągnięcie zapisało się w historii 14 października 1947 roku. Na terytorium ZSRR barierę dźwięku pokonali 26 grudnia 1948 r. Sokołowski i Fiodorow, którzy latali doświadczonym myśliwcem.
Z cywilów barierę dźwięku złamał pasażerski liniowiec Douglas DC-8, który 21 sierpnia 1961 osiągnął prędkość 1,012 Macha, czyli 1262 km/h. Misją było zebranie danych do projektowania skrzydeł. Wśród samolotów rekord świata został ustanowiony przez hipersoniczny pocisk aerobalistyczny powietrze-ziemia, który jest w służbie armia rosyjska. Na wysokości 31,2 kilometra rakieta osiągnęła prędkość 6389 km/h.
50 lat po przełamaniu bariery dźwięku w powietrzu, Anglik Andy Green dokonał podobnego wyczynu w samochodzie. W swobodnym spadku próbował pobić rekord Amerykanin Joe Kittinger, który pokonał wysokość 31,5 kilometra. Dzisiaj, 14 października 2012 roku, Felix Baumgartner ustanowił rekord świata, bez pomocy pojazdu, w swobodnym upadku z wysokości 39 kilometrów, przełamując barierę dźwięku. W tym samym czasie jego prędkość osiągnęła 1342,8 kilometrów na godzinę.
Najbardziej niezwykłe przełamanie bariery dźwięku
Dziwnie pomyśleć, ale pierwszym wynalazkiem na świecie, który przezwyciężył tę granicę, był zwykły bicz, wynaleziony przez starożytnych Chińczyków prawie 7 tysięcy lat temu. Niemal do czasu wynalezienia fotografii błyskawicznej w 1927 roku nikt nie podejrzewał, że trzask bata jest miniaturowym grzmotem dźwiękowym. Ostry zamach tworzy pętlę, a prędkość gwałtownie wzrasta, co potwierdza kliknięcie. Bariera dźwięku pokonywana jest z prędkością około 1200 km/h.
Tajemnica najgłośniejszego miasta
Nic dziwnego, że mieszkańcy małych miasteczek są w szoku, gdy po raz pierwszy widzą stolicę. Mnóstwo transportu, setki restauracji i centra rozrywki mylić i wybijać zwykłą koleinę. Początek wiosny w stolicy zwykle datowany jest na kwiecień, a nie buntowniczy marsz zamieci. W kwietniu niebo jest czyste, płyną strumienie i otwierają się pąki. Zmęczeni długą zimą ludzie otwierają szeroko okna na słońce, a do domów wdziera się uliczny hałas. Na ulicy ogłuszająco ćwierkają ptaki, śpiewają artyści, radośni studenci recytują wiersze, nie mówiąc już o hałasie w korkach i metrze. Pracownicy działów higieny zauważają, że przebywanie w hałaśliwym mieście przez długi czas jest niezdrowe. Na dźwiękowe tło stolicy składa się transport,
hałas lotniczy, przemysłowy i domowy. Najbardziej szkodliwy jest właśnie hałas samochodów, ponieważ samoloty latają wystarczająco wysoko, a hałas przedsiębiorstw rozpuszcza się w ich budynkach. Stały szum samochodów na szczególnie ruchliwych autostradach dwukrotnie przekracza wszelkie dopuszczalne normy. Jak pokonuje się barierę dźwięku w stolicy? Moskwa jest niebezpieczna z powodu obfitości dźwięków, więc mieszkańcy stolicy instalują okna z podwójnymi szybami, aby stłumić hałas.
Jak zostaje przełamana bariera dźwięku?
Do 1947 r. nie było rzeczywistych danych na temat samopoczucia osoby w kokpicie samolotu, który leci szybciej niż dźwięk. Jak się okazało, przełamanie bariery dźwięku wymaga pewnej siły i odwagi. Podczas lotu staje się jasne, że nie ma gwarancji przeżycia. Nawet zawodowy pilot nie może powiedzieć z całą pewnością, czy konstrukcja samolotu wytrzyma atak żywiołów. W ciągu kilku minut samolot może się po prostu rozpaść. Co to wyjaśnia? Należy zauważyć, że ruch z prędkością poddźwiękową wytwarza fale akustyczne, które rozpraszają się jak kręgi z upadłego kamienia. Prędkość naddźwiękowa wzbudza fale uderzeniowe, a osoba stojąca na ziemi słyszy dźwięk podobny do wybuchu. Bez potężnych komputery trudno było rozwiązywać skomplikowane i musiałem polegać na dmuchaniu modeli w tunelach aerodynamicznych. Czasami przy niewystarczającym przyspieszeniu samolotu fala uderzeniowa osiąga taką siłę, że okna wylatują z domów, nad którymi przelatuje samolot. Nie każdy będzie w stanie pokonać barierę dźwięku, ponieważ w tym momencie cała konstrukcja drży, mocowania aparatu mogą ulec znacznemu uszkodzeniu. Dlatego dobre zdrowie i stabilność emocjonalna są tak ważne dla pilotów. Jeśli lot będzie płynny, a bariera dźwięku zostanie pokonana jak najszybciej, to ani pilot, ani ewentualni pasażerowie nie odczują szczególnie nieprzyjemnych wrażeń. Specjalnie do zdobycia bariery dźwięku w styczniu 1946 roku zbudowano samolot badawczy. Stworzenie maszyny zostało zainicjowane rozkazem Ministerstwa Obrony, ale zamiast broni wypchano ją sprzętem naukowym, który monitorował działanie mechanizmów i instrumentów. Ten samolot wyglądał jak nowoczesny pocisk wycieczkowy z wbudowanym silnikiem rakietowym. Pokonanie bariery dźwięku przez samolot nastąpiło, gdy prędkość maksymalna 2736 km/h.
Werbalne i materialne pomniki podboju prędkości dźwięku
Osiągnięcia w przełamywaniu bariery dźwięku są dziś wysoko cenione. Tak więc samolot, którym Chuck Yeager pokonał go po raz pierwszy, jest teraz wystawiony w National Air and Space Museum, które znajduje się w Waszyngtonie. Ale Specyfikacja techniczna ten ludzki wynalazek byłby niewiele wart bez zasług samego pilota. Chuck Yeager przeszedł szkołę lotniczą i walczył w Europie, po czym wrócił do Anglii. Niesprawiedliwe zawieszenie od latania nie złamało ducha Yeagera, a on uzyskał nominację z naczelnym dowódcą wojsk Europy. W latach pozostałych przed końcem wojny Yeager brał udział w 64 wypadach, podczas których zestrzelił 13 samolotów. Chuck Yeager wrócił do ojczyzny w randze kapitana. Jego cechy świadczą o fenomenalnej intuicji, niesamowitym opanowaniu i wytrzymałości w krytycznych sytuacjach. Niejednokrotnie Yeager ustanowił rekordy w swoim samolocie. Jego późniejsza kariera była w Siłach Powietrznych, gdzie szkolił pilotów. W ostatni raz Chuck Yeager przełamał barierę dźwięku w wieku 74 lat, co było pięćdziesiątą rocznicą jego historii lotów i 1997.
Złożone zadania twórców samolotów
Światowej sławy samoloty MiG-15 zaczęły powstawać w czasie, gdy twórcy zdali sobie sprawę, że nie można opierać się tylko na przełamywaniu bariery dźwięku, ale należy rozwiązywać złożone problemy techniczne. W rezultacie powstała maszyna tak udana, że jej modyfikacje zostały przyjęte przez różne kraje. Kilka różnych biur projektowych podjęło swoistą walkę konkurencyjną, której nagrodą był patent na najbardziej udany i funkcjonalny samolot. Opracowane samoloty ze skośnymi skrzydłami, co było rewolucją w ich konstrukcji. Idealny aparat musiałby być mocny, szybki i niewiarygodnie odporny na wszelkie uszkodzenia zewnętrzne. Skośne skrzydła samolotu stały się elementem, który pomógł im potroić prędkość dźwięku. Ponadto nadal rosła, co tłumaczyło się wzrostem mocy silnika, zastosowaniem innowacyjnych materiałów oraz optymalizacją parametrów aerodynamicznych. Przełamanie bariery dźwięku stało się możliwe i realne nawet dla laika, ale nie staje się przez to mniej niebezpieczne, dlatego każdy ekstremalny poszukiwacz powinien rozsądnie ocenić swoje mocne strony przed podjęciem decyzji o takim eksperymencie.
Dlaczego samolotowi przełamującemu barierę dźwięku towarzyszy wybuchowy trzask? A czym jest „bariera dźwięku”?
Istnieje nieporozumienie z „bawełną” spowodowane niezrozumieniem terminu „bariera dźwięku”. To "klaśnięcie" jest właściwie nazywane "bomem dźwiękowym". Samolot poruszający się z prędkością ponaddźwiękową wytwarza fale uderzeniowe, skoki ciśnienia powietrza w otaczającym powietrzu. W uproszczeniu fale te można sobie wyobrazić jako stożek towarzyszący lotowi samolotu, z wierzchołkiem niejako przywiązanym do przedniej części kadłuba i generatorami skierowanymi przeciw ruchowi samolotu i rozchodzącymi się dość daleko, na przykład , na powierzchnię ziemi.
Kiedy granica tego wyobrażonego stożka, oznaczająca przód głównej fali dźwiękowej, dotrze do ludzkiego ucha, wówczas gwałtowny skok ciśnienia jest odbierany przez ucho jako trzask. Bom dźwiękowy, podobnie jak na uwięzi, towarzyszy całemu lotowi samolotu, pod warunkiem, że samolot porusza się wystarczająco szybko, choć ze stałą prędkością. Z kolei bawełna wydaje się być przejściem głównej dźwiękowej fali uderzeniowej nad ustalonym punktem na powierzchni ziemi, gdzie znajduje się np. słuchacz.
Innymi słowy, gdyby naddźwiękowy samolot o stałej, ale naddźwiękowej prędkości zaczął przelatywać tam iz powrotem nad słuchaczem, wtedy klaśnięcie byłoby słyszalne za każdym razem, jakiś czas po tym, jak samolot przeleciał nad słuchaczem w dość bliskiej odległości.
„Bariera dźwięku” w aerodynamice nazywana jest ostrym skokiem oporu powietrza, który występuje, gdy samolot osiąga określoną prędkość graniczną zbliżoną do prędkości dźwięku. Po osiągnięciu tej prędkości charakter przepływu powietrza wokół samolotu zmienia się dramatycznie, co w pewnym momencie bardzo utrudniało osiągnięcie prędkości naddźwiękowych. Konwencjonalny samolot poddźwiękowy nie jest w stanie lecieć w sposób zrównoważony szybciej niż dźwięk, niezależnie od tego, jak jest przyspieszany – po prostu straci kontrolę i rozpadnie się.
Aby pokonać barierę dźwięku, naukowcy musieli opracować skrzydło o specjalnym profilu aerodynamicznym i wymyślić inne sztuczki. Interesujące jest to, że pilot nowoczesnego samolotu naddźwiękowego doskonale zdaje sobie sprawę z „pokonywania” bariery dźwięku przez jego samolot: przy przejściu na przepływ naddźwiękowy odczuwa się „uderzenie aerodynamiczne” i charakterystyczne „skoki” w sterowności. Ale te procesy nie są bezpośrednio związane z „wyskokami” na ziemi.
Zanim samolot przełamie barierę dźwięku, może powstać niezwykła chmura, której pochodzenie wciąż nie jest jasne. Według najpopularniejszej hipotezy w pobliżu samolotu występuje spadek ciśnienia i tzw Osobliwość Prandtla-Glauerta po czym następuje kondensacja kropel wody z wilgotnego powietrza. Właściwie kondensat widać na poniższych zdjęciach...
Kliknij na zdjęcie, aby je powiększyć.
Oficjalnie pierwszy pilot z USA Chuck Yeager pokonał prędkość ponaddźwiękową. Rekord został ustanowiony 14.10.1957 na Bell X-1, który został specjalnie zaprojektowany do tego celu na początku 1946 roku przez Bell Aircraft. Samolot został wyprodukowany na zamówienie wojska, ale nie miał nic wspólnego z prowadzeniem działań wojennych. Samochód był dosłownie zapchany sprzętem badawczym. Zewnętrznie Bell X-1 przypominał nowoczesny pocisk manewrujący.
Pilot testowy Chuck Yeager
Pilot w 1923 r. 13 lutego. Po ukończeniu szkoły młody człowiek natychmiast wstąpił do szkoły lotniczej, po czym musiał walczyć w Europie. Na samym początku swojej kariery lotniczej pilotowi udało się zestrzelić Messerschmitta-109, ale później sam został pokonany na francuskim niebie i zmuszony do skoku na spadochronie.
Pilot został zabrany przez partyzantów, ale kontrwywiad pozbawił go możliwości latania. Oburzony Chuck umówił się na spotkanie z Eisenhowerem, który dowodził siły sprzymierzone. Uwierzył młodemu człowiekowi i, jak się okazało, nie na próżno: dzielnemu pilotowi udało się przed końcem wojny zestrzelić kolejne 13 samolotów.
Yeager wrócił do domu z doskonałymi osiągnięciami, charakterystykami, nagrodami, w stopniu kapitana. Przyczyniło się to do włączenia pilota do specjalnego zespołu testerów, którzy w tamtym czasie byli wybierani równie starannie jak astronauci. Samolot Chucka stał się Captivating Glenys, na cześć jego żony. Samolot był wyposażony w jeden silnik odrzutowy i został wystrzelony z bombowca B-52.
Na skrzydlatym samochodzie pilot niejednokrotnie ustanawiał rekordy prędkości: pod koniec 1947 r. po raz pierwszy pobił poprzedni rekord wysokości (21372 m), a w 1953 r. udało mu się rozpędzić urządzenie do prawie 2800 km/h, czyli 2,5 M (prędkość dźwięku jest mierzona w „max” , nazwany na cześć niemieckiego filozofa, inżyniera; 1 M jest w przybliżeniu równy 1200 km / h). Yeager przeszedł na emeryturę jako generał brygady w 1975 roku, po udziale w wojnie wietnamskiej i walkach w Korei.
ZSRR nie mógł trzymać się z daleka od prób przełamania bariery dźwięku; kilka biur projektowych jednocześnie (Ławoczkin, Jakowlew, Mikojan) uczestniczyło w przygotowaniu samolotu, który miał latać szybciej niż dźwięk. Taki zaszczyt przypadł samolotowi Ła-176 z „firmy” Ławoczkina. Samochód był w pełni przygotowany do lotów w grudniu 1948 roku. A 26. pułkownik Fiodorow pokonał osławioną barierę, przyspieszając podczas nurkowania. Później pilot otrzymał tytuł Bohatera Związku Radzieckiego.
