Jeste li čuli glasan zvuk poput eksplozije kada mlazni avion leti iznad glave? Ovaj zvuk se javlja kada avion probije zvučnu barijeru. Šta je zvučna barijera i zašto avion proizvodi takav zvuk?
Kao što znate, zvuk putuje određenom brzinom. Brzina zavisi od nadmorske visine. Na nivou mora brzina zvuka je približno 1220 kilometara na sat, a na visini od 11.000 metara - 1060 kilometara na sat. Kada avion leti brzinom bliskom brzini zvuka, on je podvrgnut određenim naprezanjima. Kada leti normalnim (podzvučnim) brzinama, prednji dio aviona gura val pritiska ispred sebe. Ovaj talas putuje brzinom zvuka.
Talas pritiska je uzrokovan akumulacijom čestica zraka dok se avion kreće naprijed. Talas se kreće brže od aviona kada avion leti podzvučnim brzinama. I kao rezultat toga, ispada da zrak neometano prolazi preko površina krila aviona.
Pogledajmo sada avion koji leti brzinom zvuka. Nema talasa pritiska ispred aviona. Umesto toga, dešava se da se talas pritiska formira ispred krila (pošto se avion i talas pritiska kreću istom brzinom).
Sada se formira udarni val koji uzrokuje velika opterećenja u krilu aviona. Izraz "zvučna barijera" datira prije nego što su avioni mogli letjeti brzinom zvuka - i smatralo se da opisuje stresove koje bi avion doživio pri tim brzinama. Ovo se smatralo "barijerom".
Ali brzina zvuka uopće nije prepreka! Inženjeri i konstruktori aviona prevazišli su problem novih opterećenja. I sve što nam je ostalo od starih pogleda je da je udar uzrokovan udarnim valom kada avion leti nadzvučnom brzinom.
Termin "zvučna barijera" pogrešno opisuje uslove koji se javljaju kada se avion kreće određenom brzinom. Moglo bi se pomisliti da kada avion dostigne brzinu zvuka, pojavljuje se nešto poput „barijere“ – ali ništa slično se ne dešava!
Da biste sve ovo razumjeli, razmislite o avionu koji leti malom, normalnom brzinom. Kako se avion kreće naprijed, ispred aviona se formira kompresijski val. Formira ga letjelica koja se kreće naprijed, koja sabija čestice zraka.
Ovaj talas se kreće ispred aviona brzinom zvuka. A njegova brzina je veća od brzine aviona, koji, kao što smo već rekli, leti malom brzinom. Krećući se ispred aviona, ovaj talas tera vazdušne struje da teku oko ravni aviona.
Sada zamislite da avion leti brzinom zvuka. Ispred ravni se ne formiraju kompresijski talasi, jer i ravan i talasi imaju istu brzinu. Zbog toga se talas formira ispred krila.
Kao rezultat toga, pojavljuje se udarni val, koji stvara velika opterećenja na krilima aviona. Prije nego što su avioni stigli zvučna barijera i premašili, vjerovali su da će takvi udarni valovi i preopterećenja stvoriti nešto poput barijere za avion - „zvučnu barijeru“. Međutim, nije bilo zvučne barijere, jer su aeronautički inženjeri za to razvili poseban dizajn aviona.
Inače, snažan "udar" koji čujemo kada avion prođe "zvučnu barijeru" je udarni val o kojem smo već govorili - kada su brzina aviona i talas kompresije jednaki.
Ponekad kada mlazni avion leti nebom, možete čuti jak prasak koji zvuči kao eksplozija. Ovaj "rafal" je rezultat probijanja zvučne barijere.
Šta je zvučna barijera i zašto čujemo eksploziju? I koji je prvi probio zvučnu barijeru ? U nastavku ćemo razmotriti ova pitanja.
Šta je zvučna barijera i kako nastaje?
Aerodinamička zvučna barijera je niz pojava koje prate kretanje bilo kojeg aviona (avion, raketa, itd.) čija je brzina jednaka ili veća od brzine zvuka. Drugim riječima, aerodinamička "zvučna barijera" je oštar skok otpora zraka koji nastaje kada avion dostigne brzinu zvuka.
Zvučni valovi putuju kroz prostor određenom brzinom, koja varira ovisno o visini, temperaturi i pritisku. Na primjer, na nivou mora brzina zvuka je približno 1220 km/h, na visini od 15 hiljada m – do 1000 km/h, itd. Kada se brzina aviona približi brzini zvuka, na njega se primjenjuju određena opterećenja. Pri normalnim brzinama (podzvučnim), nos aviona "tjera" val komprimiranog zraka ispred sebe, čija brzina odgovara brzini zvuka. Brzina talasa je veća od normalne brzine aviona. Kao rezultat, vazduh slobodno struji oko cele površine aviona.
Ali, ako brzina aviona odgovara brzini zvuka, kompresijski val se ne formira na nosu, već ispred krila. Kao rezultat, formira se udarni val, povećavajući opterećenje na krilima.
Da bi avion savladao zvučnu barijeru, pored određene brzine, mora imati i poseban dizajn. Zbog toga su konstruktori aviona razvili i koristili poseban aerodinamički profil krila i druge trikove u konstrukciji aviona. U trenutku probijanja zvučne barijere, pilot moderne nadzvučne letjelice osjeća vibracije, "skokove" i "aerodinamički udar", što na zemlji doživljavamo kao pucanje ili eksploziju.
Ko je prvi probio zvučnu barijeru?
Pitanje “pionira” zvučne barijere je isto kao i pitanje prvih svemirskih istraživača. Na pitanje “ Ko je prvi probio nadzvučnu barijeru? ? Možete dati različite odgovore. Ovo je prva osoba koja je probila zvučnu barijeru, i prva žena, i, začudo, prvi uređaj...
Prva osoba koja je probila zvučnu barijeru bio je probni pilot Charles Edward Yeager (Chuck Yeager). Dana 14. oktobra 1947. njegov eksperimentalni avion Bell X-1, opremljen raketnim motorom, ušao je u plitki zaron sa visine od 21.379 m iznad Viktorvila (Kalifornija, SAD) i dostigao brzinu zvuka. Brzina aviona u tom trenutku bila je 1207 km/h.
Tokom svoje karijere, vojni pilot je dao veliki doprinos razvoju ne samo američke vojne avijacije, već i astronautike. Charles Elwood Yeager završio je karijeru kao general u američkom ratnom zrakoplovstvu, nakon što je posjetio mnoge dijelove svijeta. Iskustvo vojnog pilota dobro je došlo čak i u Holivudu kada su u igranom filmu „Pilot“ uprizorili spektakularne vratolomije iz vazduha.
Priča Chucka Yeagera o probijanju zvučne barijere ispričana je u filmu "Pravi momci", koji je osvojio četiri Oskara 1984. godine.
Ostali "osvajači" zvučne barijere
Pored Charlesa Yeagera, koji je prvi probio zvučnu barijeru, tu su bili i drugi rekorderi.
- Prvi sovjetski probni pilot - Sokolovski (26. decembar 1948.).
- Prva žena je Amerikanka Jacqueline Cochran (18. maja 1953.). Leteći iznad vazduhoplovne baze Edvards (Kalifornija, SAD), njen avion F-86 probio je zvučnu barijeru pri brzini od 1223 km/h.
- Prvi civilni avion bio je američki putnički avion Douglas DC-8 (21. avgusta 1961.). Njegov let, koji se odvijao na visini od oko 12,5 hiljada m, bio je eksperimentalni i organiziran s ciljem prikupljanja podataka potrebnih za budući dizajn prednjih ivica krila.
- Prvi automobil koji je probio zvučnu barijeru - Thrust SSC (15.10.1997.).
- Prva osoba koja je probila zvučnu barijeru u slobodnom padu bio je Amerikanac Joe Kittinger (1960), koji je skočio padobranom sa visine od 31,5 km. Međutim, nakon toga, leteći iznad američkog grada Roswella (Novi Meksiko, SAD) 14. oktobra 2012. Austrijanac Felix Baumgartner postavio je svjetski rekord odlaskom balon sa padobranom na visini od 39 km. Brzina mu je bila oko 1342,8 km/h, a spuštanje na tlo, od čega je većina bilo u slobodnom padu, trajalo je samo 10 minuta.
- Svjetski rekord u probijanju zvučne barijere od strane aviona pripada hipersoničnoj aerobalističkoj raketi X-15 vazduh-zemlja (1967.), koja je trenutno u upotrebi. ruska vojska. Brzina rakete na visini od 31,2 km bila je 6389 km/h. Napominjem da je maksimalna moguća brzina ljudskog kretanja u istoriji aviona s posadom 39.897 km/h, koju je 1969. dostigao američki svemirski brod"Apolo 10".
Prvi izum koji je razbio zvučnu barijeru
Začudo, prvi izum koji je probio zvučnu barijeru bio je... jednostavan bič, koji su izmislili stari Kinezi prije 7 hiljada godina.
Prije izuma instant fotografije 1927. godine, niko ne bi pomislio da pucanje biča nije samo remen koji je udario u ručku, već minijaturni superzvučni klik. Prilikom oštrog zamaha formira se petlja čija se brzina povećava nekoliko desetina puta i prati klik. Petlja probija zvučnu barijeru pri brzini od oko 1200 km/h.
Šta zamišljamo kada čujemo izraz „zvučna barijera“? Određena granica može ozbiljno uticati na sluh i dobrobit. Obično je zvučna barijera u korelaciji sa osvajanjem vazdušnog prostora i
Prevladavanje ove prepreke može izazvati razvoj starih bolesti, sindroma boli i alergijskih reakcija. Da li su ove ideje tačne ili predstavljaju ustaljene stereotipe? Imaju li činjeničnu osnovu? Šta je zvučna barijera? Kako i zašto nastaje? Sve ovo i neke dodatne nijanse, kao i istorijske činjenice Pokušat ćemo saznati što je povezano s ovim konceptom u ovom članku.
Ova misteriozna nauka je aerodinamika
U nauci o aerodinamici, dizajniranoj da objasni fenomene koji prate kretanje
aviona, postoji koncept „zvučne barijere“. Ovo je niz pojava koje se javljaju tokom kretanja nadzvučnih letelica ili raketa koje se kreću brzinama blizu brzine zvuka ili većom.
Šta je udarni talas?
Kako nadzvučni tok teče oko vozila, u aerotunelu se pojavljuje udarni val. Njegovi tragovi mogu biti vidljivi čak i golim okom. Na tlu su izražene žutom linijom. Izvan konusa udarnog talasa, ispred žute linije, ne možete ni čuti avion na zemlji. Pri brzinama većim od zvuka, tijela su podvrgnuta strujanju zvučnog toka, što za sobom povlači udarni val. Može ih biti više, ovisno o obliku tijela.
Transformacija udarnog talasa
Front udarnog vala, koji se ponekad naziva udarnim valom, ima prilično malu debljinu, što ipak omogućava praćenje naglih promjena svojstava strujanja, smanjenja njegove brzine u odnosu na tijelo i odgovarajućeg povećanja pritisak i temperatura gasa u protoku. U ovom slučaju kinetička energija se djelimično pretvara u unutrašnju energiju plina. Broj ovih promjena direktno ovisi o brzini nadzvučnog toka. Kako se udarni val udaljava od aparata, padovi tlaka se smanjuju i udarni val se pretvara u zvučni val. Može doći do vanjskog posmatrača, koji će čuti karakterističan zvuk koji podsjeća na eksploziju. Postoji mišljenje da to ukazuje da je uređaj dostigao brzinu zvuka, kada avion iza sebe napusti zvučnu barijeru.
Šta se zapravo dešava?
Takozvani trenutak probijanja zvučne barijere u praksi predstavlja prolazak udarnog talasa uz sve veću graju motora aviona. Sada je uređaj ispred pratećeg zvuka, pa će se nakon njega čuti zujanje motora. Približavanje brzini zvuka postalo je moguće tokom Drugog svjetskog rata, ali su istovremeno piloti primijetili alarmantne signale u radu aviona.
Nakon završetka rata, mnogi konstruktori aviona i piloti nastojali su da dostignu brzinu zvuka i probiju zvučnu barijeru, ali mnogi od tih pokušaja završili su tragično. Pesimistični naučnici su tvrdili da se ova granica ne može prekoračiti. Nikako eksperimentalno, već naučno, bilo je moguće objasniti prirodu koncepta „zvučne barijere“ i pronaći načine da se ona prevaziđe.
Sigurni letovi transzvučnim i nadzvučnim brzinama mogući su izbjegavanjem talasne krize, čija pojava zavisi od aerodinamičkih parametara aviona i visine leta. Prijelaz s jednog nivoa brzine na drugi treba izvršiti što je brže moguće pomoću naknadnog sagorijevanja, što će pomoći da se izbjegne dug let u zoni talasne krize. Talasna kriza kao koncept proizašla je iz vodnog transporta. Nastala je kada su se brodovi kretali brzinom bliskom brzini valova na površini vode. Ulazak u talasnu krizu povlači poteškoće u povećanju brzine, a ako krizu talasa savladate što je jednostavnije moguće, tada možete ući u režim blanjanja ili klizanja po površini vode.
Istorija u kontroli aviona
Prva osoba koja je dostigla supersoničnu brzinu leta u eksperimentalnom avionu bio je američki pilot Chuck Yeager. Njegovo postignuće je zabilježeno u istoriji 14. oktobra 1947. godine. Na teritoriji SSSR-a zvučnu barijeru probili su 26. decembra 1948. Sokolovski i Fedorov, koji su upravljali iskusnim lovcem.
Među civilima, putnički avion Douglas DC-8 probio je zvučnu barijeru, koji je 21. avgusta 1961. dostigao brzinu od 1,012 Maha, odnosno 1262 km/h. Svrha leta je bila prikupljanje podataka za dizajn krila. Među avionima, svetski rekord je postavila hipersonična aerobalistička raketa vazduh-zemlja, koja je u službi ruske vojske. Na visini od 31,2 kilometra, raketa je dostigla brzinu od 6389 km/h.
50 godina nakon što je probio zvučnu barijeru u zraku, Englez Andy Green postigao je slično postignuće u automobilu. Amerikanac Joe Kittinger pokušao je oboriti rekord u slobodnom padu, dostigavši visinu od 31,5 kilometara. Felix Baumgartner je danas, 14. oktobra 2012. godine, postavio svjetski rekord, bez pomoći transporta, u slobodnom padu sa visine od 39 kilometara, probivši zvučnu barijeru. Njegova brzina je dostigla 1342,8 kilometara na sat.
Najneobičnije probijanje zvučne barijere
Čudno je razmišljati, ali prvi izum na svijetu koji je prevazišao ovu granicu bio je obični bič, koji su izmislili stari Kinezi prije skoro 7 hiljada godina. Gotovo do izuma instant fotografije 1927. godine, niko nije sumnjao da je prasak biča minijaturni zvučni bum. Oštar zamah stvara petlju, a brzina se naglo povećava, što potvrđuje klik. Zvučna barijera se probija pri brzini od oko 1200 km/h.
Misterija najbučnijeg grada
Nije ni čudo što su stanovnici malih gradova šokirani kada prvi put vide glavni grad. Dosta prevoza, stotine restorana i zabavnih centara zbuniti vas i poremetiti iz vaše uobičajene kolotečine. Početak proljeća u glavnom gradu obično se datira na april, a ne na buntovni, mećavi mart. U aprilu je vedro nebo, potoci teku i pupoljci cvjetaju. Ljudi, umorni od duge zime, širom otvaraju prozore prema suncu, a ulične buke upadaju u njihove kuće. Ptice zaglušno cvrkuću na ulici, umjetnici pjevaju, veseli studenti recituju poeziju, a da ne govorimo o buci u saobraćajnim gužvama i metrou. Zaposleni u odjelu za higijenu napominju da je duži boravak u bučnom gradu štetan za zdravlje. Zvučnu pozadinu glavnog grada čine transport,
vazduhoplovna, industrijska i kućna buka. Najštetnija je buka automobila, jer avioni lete prilično visoko, a buka preduzeća se rastvara u njihovim zgradama. Stalno brujanje automobila na posebno prometnim autoputevima prevazilazi sve prihvatljivim standardima dvaput. Kako kapital prevazilazi zvučnu barijeru? Moskva je opasna sa obiljem zvukova, pa stanovnici glavnog grada postavljaju prozore s dvostrukim staklima kako bi prigušili buku.
Kako se probija zvučna barijera?
Do 1947. nije bilo stvarnih podataka o dobrobiti osobe u kokpitu aviona koji leti brže od zvuka. Kako se ispostavilo, probijanje zvučne barijere zahtijeva određenu snagu i hrabrost. Tokom leta postaje jasno da nema garancije za preživljavanje. Čak ni profesionalni pilot ne može sa sigurnošću reći da li će dizajn aviona izdržati napad elemenata. Za nekoliko minuta, avion se jednostavno može raspasti. Šta ovo objašnjava? Treba napomenuti da kretanje podzvučnom brzinom stvara akustične valove koji se šire poput krugova pali kamen. Nadzvučna brzina pobuđuje udarne valove, a osoba koja stoji na tlu čuje zvuk sličan eksploziji. Bez moćnih kompjutera bilo je teško rješavati složene probleme i trebalo se osloniti na modele puhanja u aerotunelima. Ponekad, kada je ubrzanje aviona nedovoljno, udarni val dostiže toliku snagu da iz kuća iznad kojih leti avion izlete prozori. Neće svi moći prevladati zvučnu barijeru, jer se u ovom trenutku cijela konstrukcija trese, a nosači uređaja mogu pretrpjeti značajna oštećenja. Zato je to toliko važno za pilote dobro zdravlje i emocionalnu stabilnost. Ako je let uglađen i zvučna barijera je savladana što je brže moguće, tada ni pilot niti bilo koji mogući putnik neće osjetiti nikakve posebno neugodne senzacije. Istraživački avion je napravljen posebno da probije zvučnu barijeru u januaru 1946. Stvaranje mašine pokrenuto je naredbom Ministarstva odbrane, ali je umesto naoružanja napunjena naučnom opremom koja je pratila rad mehanizama i instrumenata. Ovaj avion je bio poput moderne krstareće rakete sa ugrađenim raketnim motorom. Avion je probio zvučnu barijeru pri maksimalnoj brzini od 2736 km/h.
Verbalni i materijalni spomenici osvajanju brzine zvuka
Postignuća u probijanju zvučne barijere i danas su visoko cijenjena. Dakle, avion u kojem ga je Chuck Yeager prvi savladao sada je izložen u Nacionalnom muzeju vazduhoplovstva i svemira, koji se nalazi u Vašingtonu. Ali tehničke specifikacije ovaj ljudski izum bi malo vredeo bez zasluga samog pilota. Chuck Yeager je prošao školu letenja i borio se u Evropi, nakon čega se vratio u Englesku. Nepravedno isključenje iz letenja nije slomilo Yeagerov duh, te je postigao prijem kod vrhovnog komandanta evropskih trupa. U godinama koje su preostale do kraja rata, Yeager je učestvovao u 64 borbena zadatka, tokom kojih je oborio 13 aviona. Chuck Yeager se vratio u domovinu sa činom kapetana. Njegove karakteristike ukazuju na fenomenalnu intuiciju, nevjerovatnu staloženost i izdržljivost u kritičnim situacijama. Yeager je više puta postavljao rekorde u svom avionu. Njegova dalja karijera bila je u jedinicama Ratnog vazduhoplovstva, gde je obučavao pilote. Chuck Yeager je posljednji put probio zvučnu barijeru u 74. godini, na pedesetu godišnjicu njegove istorije letenja i to 1997. godine.
Složeni zadaci kreatora aviona
Svjetski poznati avion MiG-15 počeo je nastajati u trenutku kada su programeri shvatili da je nemoguće osloniti se samo na probijanje zvučne barijere, već da se moraju rješavati složeni tehnički problemi. Kao rezultat toga, mašina je stvorena toliko uspješno da su njene modifikacije ušle u službu u različitim zemljama. Nekoliko različitih dizajnerskih biroa ušlo je u svojevrsnu konkurentsku borbu, nagrada u kojoj je bio patent za najuspješniji i najuspješniji avion. Razvijeni su avioni sa zamašenim krilima, što je bila revolucija u njihovom dizajnu. Idealan uređaj je morao biti snažan, brz i nevjerovatno otporan na bilo kakva vanjska oštećenja. Zakretna krila aviona postala su element koji im je pomogao da utrostruče brzinu zvuka. Zatim je nastavio da raste, što se objašnjava povećanjem snage motora, upotrebom inovativni materijali i optimizacija aerodinamičkih parametara. Prevazilaženje zvučne barijere postalo je moguće i realno čak i za neprofesionalca, ali to ga ne čini manje opasnim, pa svaki entuzijasta ekstremnih sportova treba razumno procijeniti svoje snage prije nego što se odluči na ovakav eksperiment.
Prošao zvučnu barijeru :-)...
Prije nego počnemo razgovarati o temi, hajde da razjasnimo pitanje tačnosti pojmova (što mi se sviđa :-)). Danas su u prilično širokoj upotrebi dva termina: zvučna barijera I supersonic barijera. Zvuče slično, ali još uvijek nisu isto. Međutim, nema smisla biti posebno strog: u suštini, to su jedna te ista stvar. Definiciju zvučne barijere najčešće koriste ljudi koji su upućeniji i bliži avijaciji. A druga definicija je obično svi ostali.
Mislim da je sa stanovišta fizike (i ruskog jezika :-)) ispravnije reći zvučna barijera. Ovdje postoji jednostavna logika. Na kraju krajeva, postoji koncept brzine zvuka, ali, strogo govoreći, ne postoji fiksni koncept nadzvučne brzine. Gledajući malo unapred, reći ću da kada letelica leti nadzvučnom brzinom, on je već prošao ovu barijeru, a kada je prođe (savlada) onda pređe određenu graničnu vrednost brzine jednaku brzini zvuka (a ne supersonic).
Nešto slično tome:-). Štaviše, prvi koncept se koristi mnogo rjeđe od drugog. To je očigledno zato što riječ supersonic zvuči egzotičnije i privlačnije. A u nadzvučnom letu egzotika je svakako prisutna i, naravno, privlači mnoge. Međutim, nisu svi ljudi koji uživaju u riječima “ supersonic barijera“Oni zapravo razumiju šta je to. U to sam se već više puta uvjerio gledajući forume, čitajući članke, čak i gledajući TV.
Ovo pitanje je zapravo prilično složeno sa stanovišta fizike. Ali, naravno, nećemo se zamarati složenošću. Pokušat ćemo, kao i obično, razjasniti situaciju koristeći princip "objašnjenja aerodinamike na prstima" :-).
Dakle, do barijere (zvuk :-))!... Avion u letu, djelujući na tako elastičan medij kao što je zrak, postaje moćan izvor zvučnih valova. Mislim da svi znaju šta su zvučni talasi u vazduhu :-).
Zvučni talasi (kamoton).
Ovo je izmjena područja kompresije i razrjeđivanja, koja se šire u različitim smjerovima od izvora zvuka. Nešto kao krugovi na vodi, koji su također valovi (samo ne zvučni :-)). Upravo ta područja, djelujući na bubnu opnu uha, omogućavaju nam da čujemo sve zvukove ovog svijeta, od ljudskog šapata do urlanja mlaznih motora.
Primjer zvučnih valova.
Tačke širenja zvučnih talasa mogu biti različite komponente aviona. Na primjer, motor (njegov zvuk je svima poznat :-)), ili dijelovi tijela (na primjer, luk), koji, sabijajući zrak ispred sebe prilikom kretanja, stvaraju određeni tip talasi pritiska (kompresije) koji putuju napred.
Svi ovi zvučni talasi se šire u vazduhu brzinom zvuka koja nam je već poznata. Odnosno, ako je avion podzvučan, pa čak i leti malom brzinom, onda se čini da bježe od njega. Kao rezultat toga, kada se takva letjelica približi, prvo čujemo njen zvuk, a onda ona sama proleti.
Rezervisaću, međutim, da je to tačno ako avion ne leti veoma visoko. Uostalom, brzina zvuka nije brzina svjetlosti :-). Njegova veličina nije tako velika i zvučnim talasima treba vremena da dođu do slušaoca. Dakle, redosled pojavljivanja zvuka za slušaoca i avion, ako leti velika visina može promijeniti.
A kako zvuk nije tako brz, onda s povećanjem vlastite brzine avion počinje sustizati valove koje emituje. Odnosno, da je nepomičan, tada bi se valovi odvojili od njega u obliku koncentrični krugovi poput talasa na vodi uzrokovanih bačenim kamenom. A pošto se avion kreće, u sektoru ovih krugova koji odgovara smjeru leta, granice valova (njihove fronte) počinju se približavati jedna drugoj.
Podzvučno kretanje tela.
Shodno tome, jaz između aviona (njenog nosa) i prednjeg dijela prvog (glavnog) vala (odnosno, to je područje u kojem dolazi do postepenog, do određene mjere, kočenja free stream pri susretu sa nosom aviona (krilo, rep) i, kao posljedicu, povećanje pritiska i temperature) počinje da se skuplja i što je brže to je veća brzina leta.
Dolazi trenutak kada ovaj jaz praktički nestaje (ili postaje minimalan), pretvarajući se u posebnu vrstu područja tzv udarni talas. To se dešava kada brzina leta dostigne brzinu zvuka, odnosno, avion se kreće istom brzinom kao i talasi koje emituje. Mahov broj je jednak jedinici (M=1).
Zvučno kretanje tijela (M=1).
Šok šok, je vrlo usko područje medija (oko 10-4 mm), pri prolasku kroz koje više ne dolazi do postepene, već nagle (skok) promjene parametara ovog medija - brzina, pritisak, temperatura, gustina. U našem slučaju se smanjuje brzina, povećava se pritisak, temperatura i gustina. Otuda i naziv - udarni talas.
Pomalo pojednostavljeno, rekao bih ovo o svemu ovome. Nemoguće je naglo usporiti nadzvučni tok, ali to mora učiniti, jer više ne postoji mogućnost postepenog kočenja do brzine strujanja ispred samog nosa aviona, kao pri umjerenim podzvučnim brzinama. Čini se da nailazi na podzvučni dio ispred nosa aviona (ili vrha krila) i ruši se u uzak skok, prenoseći na njega veliku energiju kretanja koju posjeduje.
Inače, možemo reći i obrnuto: avion prenosi dio svoje energije na formiranje udarnih valova kako bi usporio nadzvučni tok.
Nadzvučno kretanje tijela.
Postoji još jedan naziv za udarni talas. Kretanje sa letelicom u svemiru, u suštini predstavlja front nagle promene gore navedenih parametara sredine (odnosno strujanja vazduha). A ovo je suština udarnog talasa.
Šok šok i udarni val, općenito, su ekvivalentne definicije, ali u aerodinamici se prva više koristi.
Udarni val (ili udarni val) može biti praktički okomit na smjer leta, u kom slučaju poprimaju približno oblik kružnice u prostoru i nazivaju se prave linije. To se obično dešava u modovima blizu M=1.
Načini kretanja tijela. ! - podzvučni, 2 - M=1, nadzvučni, 4 - udarni talas (udarni talas).
Kod brojeva M > 1, oni se već nalaze pod uglom u odnosu na smjer leta. Odnosno, avion već prevazilazi sopstveni zvuk. U ovom slučaju se nazivaju kosi i u svemiru poprimaju oblik stošca, koji se, inače, zove Mahov konus, nazvan po naučniku koji je proučavao nadzvučne tokove (spomenuo ga je u jednom od njih).
Mahov konus.
Oblik ovog stošca (njegova „vitkost“, da tako kažem) zavisi upravo od broja M i povezan je s njim relacijom: M = 1/sin α, gde je α ugao između ose stošca i njegove generatrix. A konusna površina dodiruje frontove svih zvučnih talasa, čiji je izvor bio ravan, a koje je "prestizala", idući do vrha brzina zvuka.
Osim toga udarni talasi takođe može biti pripojen, kada su uz površinu tijela koje se kreće nadzvučnom brzinom, ili se udaljavaju, ako nisu u kontaktu s tijelom.
Vrste udarnih talasa tokom nadzvučnog strujanja oko tela različitih oblika.
Obično udarci postaju pričvršćeni ako nadzvučni tok teče oko bilo koje šiljate površine. Za avion, na primjer, to može biti šiljasti nos, usis zraka pod visokim pritiskom ili oštra ivica usisnika zraka. U isto vrijeme kažu "skok sjedi", na primjer, na nosu.
I odvojeni udar može nastati kada teče oko zaobljenih površina, na primjer, prednje zaobljene ivice debelog aeroprofila krila.
Različite komponente karoserije aviona stvaraju prilično složen sistem udarni talasi. Međutim, dva su najintenzivnija od njih. Jedna je glava na pramcu, a druga je repna na repnim elementima. Na određenoj udaljenosti od aviona, srednji udari ili sustižu glavu i spajaju se s njom, ili ih sustiže repni.
Udarni udari na modelu aviona tokom pročišćavanja u aerotunelu (M=2).
Kao rezultat toga, ostaju dva skoka, koja zemaljski posmatrač općenito doživljava kao jedan zbog male veličine aviona u odnosu na visinu leta i, shodno tome, kratkog vremenskog perioda između njih.
Intenzitet (drugim riječima, energija) udarnog vala (udarnog vala) zavisi od različitih parametara (brzine aviona, njegovih konstrukcijskih karakteristika, uslova okoline, itd.) i određen je padom pritiska na njegovoj prednjoj strani.
Udaljavajući se od vrha Mahovog konusa, odnosno od aviona, kao izvor smetnji, udarni val slabi, postepeno se pretvara u običan zvučni val i na kraju potpuno nestaje.
I na kom stepenu će to imati udarni talas(ili udarni val) koji dopire do tla ovisi o efektu koji tamo može proizvesti. Nije tajna da je dobro poznati Concorde nadzvučno letio samo iznad Atlantika, a vojni nadzvučni avioni postižu nadzvučnu brzinu na velikim visinama ili u područjima gdje ih nema naselja(barem se čini da bi to trebali učiniti :-)).
Ova ograničenja su vrlo opravdana. Za mene je, na primjer, sama definicija udarnog vala povezana s eksplozijom. A stvari koje dovoljno intenzivan udarni val može učiniti mogu mu odgovarati. Barem staklo sa prozora može lako da izleti. O tome ima dovoljno dokaza (naročito u istoriji sovjetske avijacije, kada je bila prilično brojna, a letovi intenzivni). Ali možete učiniti i gore stvari. Samo treba letjeti niže :-)…
Međutim, uglavnom ono što ostane od udarnih talasa kada stignu do tla više nije opasno. Samo vanjski posmatrač na zemlji može čuti zvuk sličan urlanju ili eksploziji. Upravo s tom činjenicom je povezana jedna uobičajena i prilično uporna zabluda.
Ljudi koji nisu previše iskusni u avijaciji, čujući takav zvuk, kažu da je avion savladao zvučna barijera (supersonic barijera). Zapravo to nije istina. Ova izjava nema nikakve veze sa realnošću iz najmanje dva razloga.
Udarni talas (udarni talas).
Prvo, ako osoba na zemlji čuje glasno urlanje visoko na nebu, onda to samo znači (ponavljam :-)) da su mu doprle uši front udarnog talasa(ili udarni talas) iz aviona koji negdje leti. Ovaj avion već leti nadzvučnom brzinom, a nije se tek tako prebacio na nju.
A ako bi se ta ista osoba odjednom našla nekoliko kilometara ispred aviona, onda bi opet čula isti zvuk iz istog aviona, jer bi bila izložena istom udarnom talasu koji se kreće sa avionom.
Kreće se nadzvučnom brzinom i stoga se nečujno približava. A nakon što je imao svoj ne uvijek prijatan učinak na bubne opne (dobro je, kad samo na njima :-)) i sigurno prođe, čuje se huk upaljenih motora.
Približna šema leta aviona na različita značenja M brojeva na primjeru lovca Saab 35 "Draken". Jezik je, nažalost, njemački, ali shema je općenito jasna.
Štoviše, sam prijelaz na supersonični zvuk nije praćen nikakvim jednokratnim "bumovima", pucketanjem, eksplozijama itd. Na modernoj nadzvučnoj letjelici pilot najčešće saznaje o takvom prijelazu samo iz očitavanja instrumenta. U ovom slučaju, međutim, dolazi do određenog procesa, ali on podliježe određena pravila pilotiranje mu je praktično nevidljivo.
Ali to nije sve :-). Reći ću više. u vidu neke opipljive, teške, teško prohodne prepreke na koju se oslanja avion i koju treba "probiti" (čuo sam takve sudove :-)) ne postoji.
Strogo govoreći, barijera uopšte ne postoji. Nekada davno, u zoru razvoja velikih brzina u avijaciji, ovaj koncept se formirao prije kao psihološko uverenje o poteškoći prelaska na nadzvučnu brzinu i letenja na njoj. Bilo je čak i izjava da je to generalno nemoguće, pogotovo što su preduslovi za takva uvjerenja i izjave bili sasvim specifični.
Ipak, pre svega...
U aerodinamici postoji još jedan pojam koji prilično precizno opisuje proces interakcije sa strujom zraka tijela koje se kreće u tom strujanju i teži nadzvučnom. Ovo talasna kriza. On je taj koji radi neke loše stvari koje se tradicionalno povezuju s konceptom zvučna barijera.
Pa nešto o krizi :-). Svaki avion se sastoji od delova, oko kojih strujanje vazduha tokom leta možda nije isto. Uzmimo, na primjer, krilo, odnosno običan klasik podzvučni profil.
Iz osnovnog znanja o tome kako nastaje podizanje, dobro znamo da je brzina strujanja u susjednom sloju gornje zakrivljene površine profila različita. Tamo gdje je profil konveksniji, veći je od ukupne brzine protoka, a kada je profil spljošten, opada.
Kada se krilo kreće u struji brzinama bliskim brzini zvuka, može doći trenutak kada u tako konveksnom području, na primjer, brzina sloja zraka, koja je već veća od ukupne brzine strujanja, postane zvučni, pa čak i supersonični.
Lokalni udarni talas koji se javlja na transonici tokom talasne krize.
Dalje duž profila, ova brzina se smanjuje i u nekom trenutku ponovo postaje podzvučna. Ali, kao što smo već rekli, nadzvučni tok se ne može brzo usporiti, pa nastanak udarni talas.
Takvi udari se pojavljuju na različitim područjima aerodinamičnih površina i u početku su prilično slabi, ali njihov broj može biti velik, a s povećanjem ukupne brzine strujanja, nadzvučne zone se povećavaju, udari "jačaju" i prelaze na zadnja ivica profila. Kasnije se isti udarni valovi pojavljuju na donjoj površini profila.
Potpuni nadzvučni tok oko profila krila.
Šta sve ovo znači? Evo šta. Prvo– ovo je značajno povećanje aerodinamičkog otpora u transzvučnom opsegu brzine (oko M=1, više ili manje). Ovaj otpor raste zbog naglog povećanja jedne od njegovih komponenti - talasni otpor. Ista stvar koju ranije nismo uzeli u obzir kada smo razmatrali letove pri podzvučnim brzinama.
Za formiranje brojnih udarnih talasa (ili udarnih talasa) tokom usporavanja nadzvučnog toka, kao što sam već rekao, energija se gubi, a uzima se iz kinetička energija kretanja aviona. Odnosno, avion jednostavno usporava (i to vrlo primjetno!). To je ono što je talasni otpor.
Štoviše, udarni valovi, zbog naglog usporavanja strujanja u njima, doprinose odvajanju graničnog sloja iza sebe i njegovoj transformaciji iz laminarnog u turbulentan. Ovo dodatno povećava aerodinamički otpor.
Oticanje profila kada različiti brojevi M. Šokovi, lokalne nadzvučne zone, turbulentne zone.
Sekunda. Usled pojave lokalnih nadzvučnih zona na profilu krila i njihovog daljeg pomeranja u repni deo profila sa povećanjem brzine strujanja, a samim tim i promenom obrasca raspodele pritiska na profilu, tačka primene aerodinamičkih sila (centar pritiska) se takođe pomera na zadnju ivicu. Kao rezultat, pojavljuje se moment ronjenja u odnosu na centar mase aviona, što uzrokuje spuštanje nosa.
Šta sve ovo rezultira... Zbog prilično naglog povećanja aerodinamičkog otpora, letjelici je potrebna primjetna rezerva snage motora savladati transzvučnu zonu i dostići, da tako kažem, pravi nadzvučni zvuk.
Oštar porast aerodinamičkog otpora u transonici (talasna kriza) zbog povećanja otpora valova. Sd - koeficijent otpora.
Dalje. Zbog pojave momenta ronjenja nastaju poteškoće u kontroli terena. Osim toga, zbog poremećaja i neujednačenosti procesa povezanih s pojavom lokalnih nadzvučnih zona s udarnim valovima, kontrola postaje teška. Na primjer, u rolni, zbog različitih procesa na lijevoj i desnoj ravni.
Štaviše, dolazi do pojave vibracija, često prilično jakih zbog lokalne turbulencije.
Općenito, kompletan skup užitaka, što se zove talasna kriza. Ali, istina je da se sve odvijaju (imali, betonski :-)) kada se koriste tipični podzvučni avioni (sa debelim ravnim profilom krila) kako bi se postigle nadzvučne brzine.
U početku, kada još nije bilo dovoljno znanja, a procesi dostizanja nadzvučnog nisu bili sveobuhvatno proučavani, upravo se ovaj skup smatrao gotovo fatalno nepremostivim i nazvan je zvučna barijera(ili supersonic barijera, ako želiš:-)).
Bilo je mnogo tragičnih incidenata prilikom pokušaja savladavanja brzine zvuka na konvencionalnim klipnim avionima. Snažne vibracije ponekad su dovele do oštećenja konstrukcije. Avioni nisu imali dovoljno snage za potrebno ubrzanje. U horizontalnom letu to je bilo nemoguće zbog efekta, koji ima istu prirodu kao talasna kriza.
Stoga je za ubrzanje korišten zaron. Ali moglo je biti fatalno. Trenutak ronjenja koji se pojavio tokom talasne krize učinio je zaron odugovlačen, a ponekad nije bilo izlaza iz njega. Uostalom, da bi se povratila kontrola i eliminirala kriza valova, bilo je potrebno smanjiti brzinu. Ali to učiniti u ronjenju je izuzetno teško (ako ne i nemoguće).
Povlačenje u zaron iz horizontalnog leta smatra se jednim od glavnih razloga katastrofe u SSSR-u 27. maja 1943. čuvenog eksperimentalnog lovca BI-1 sa tečnim raketnim motorom. Provedena su ispitivanja maksimalne brzine leta, a prema procjenama konstruktora postignuta je brzina bila veća od 800 km/h. Nakon čega je došlo do kašnjenja u zaronu od kojeg se avion nije oporavio.
Eksperimentalni lovac BI-1.
U naše vreme talasna kriza je već prilično dobro proučen i prevaziđen zvučna barijera(ako je potrebno :-)) nije teško. Na avionima koji su dizajnirani da lete prilično velikim brzinama primjenjuju se određena dizajnerska rješenja i ograničenja kako bi se olakšao njihov let.
Kao što je poznato, talasna kriza počinje na M brojevima blizu jedan. Stoga gotovo svi podzvučni mlazni avioni (posebno putnički) imaju let ograničenje broja M. Obično je u području od 0,8-0,9M. Pilotu je naloženo da to prati. Osim toga, na mnogim avionima, kada se dostigne granični nivo, nakon čega se mora smanjiti brzina leta.
Gotovo svi avioni koji lete brzinom od najmanje 800 km/h i više imaju swept wing(barem uz prednju ivicu :-)). Omogućava vam da odgodite početak ofanzive talasna kriza do brzina koje odgovaraju M=0,85-0,95.
Swept wing. Osnovna radnja.
Razlog ovog efekta može se objasniti vrlo jednostavno. Na ravnom krilu, strujanje zraka brzinom V približava se gotovo pod pravim uglom, a na zamašenom krilu (ugao zamaha χ) pod određenim uglom klizanja β. Brzina V može se vektorski razložiti na dva toka: Vτ i Vn.
Protok Vτ ne utiče na raspodjelu pritiska na krilu, ali ima protok Vn, što precizno određuje nosivost krila. I očito je manji po veličini ukupnog protoka V. Dakle, na zamašenom krilu, početak krize talasa i porast talasni otpor javlja se znatno kasnije nego na ravnom krilu pri istoj brzini slobodnog toka.
Eksperimentalni lovac E-2A (prethodnik MIG-21). Tipično zamašeno krilo.
Jedna od modifikacija zamašenog krila bilo je krilo sa superkritični profil(spomenuo ga). Takođe omogućava da se početak talasne krize prebaci na veće brzine, a osim toga, omogućava povećanje efikasnosti, što je važno za putničke avione.
SuperJet 100. Zakretno krilo sa superkritičnim profilom.
Ako je avion predviđen za prolaz zvučna barijera(prolazi i talasna kriza također :-)) i nadzvučni let, obično se uvijek u određenim stvarima razlikuje karakteristike dizajna. Konkretno, obično ima tanak profil krila i perje sa oštrim ivicama(uključujući u obliku dijamanta ili trokuta) i određeni oblik plan krila (na primjer, trokutasti ili trapezni sa preljevom, itd.).
Supersonični MIG-21. Pratilac E-2A. Tipično delta krilo.
MIG-25. Primjer tipičnog aviona dizajniranog za nadzvučni let. Tanki profili krila i repa, oštrih ivica. Trapezoidno krilo. profil
Prolazeći poslovično zvučna barijera, odnosno takvi avioni prelaze na nadzvučnu brzinu na rad motora sa naknadnim sagorevanjem zbog povećanja aerodinamičkog otpora i, naravno, u cilju brzog prolaska kroz zonu talasna kriza. A sam trenutak ove tranzicije najčešće ni na koji način (ponavljam :-)) ne osjeti ni pilot (možda doživi samo smanjenje nivoa zvučnog pritiska u kokpitu), ni vanjski posmatrač, ako , naravno, mogao je to posmatrati :-).
Međutim, ovdje je vrijedno spomenuti još jednu zabludu vezanu za vanjske posmatrače. Sigurno su mnogi vidjeli fotografije ove vrste, ispod kojih stoji da je ovo trenutak kada avion savladava zvučna barijera, da tako kažem, vizuelno.
Prandtl-Gloert efekat. Ne uključuje probijanje zvučne barijere.
Prvo, već znamo da ne postoji zvučna barijera kao takva, a sam prelazak na supersonic nije praćen ničim izvanrednim (uključujući prasak ili eksploziju).
Drugo. Ono što smo vidjeli na fotografiji je tzv Prandtl-Gloert efekat. Već sam pisao o njemu. To ni na koji način nije direktno povezano sa prelaskom na supersonični. Samo što pri velikim brzinama (uzgred rečeno podzvučnim :-)) avion, pomičući određenu masu zraka ispred sebe, stvara određenu količinu zraka iza region razrjeđivanja. Odmah nakon leta, ovo područje počinje da se puni zrakom iz obližnjeg prirodnog prostora. povećanje volumena i oštar pad temperature.
Ako vlažnost vazduha dovoljno i temperatura padne ispod tačke rose okolnog vazduha kondenzacija vlage od vodene pare u obliku magle, koju vidimo. Čim se uslovi vrate na prvobitni nivo, ova magla odmah nestaje. Cijeli ovaj proces je prilično kratkog vijeka.
Ovaj proces pri velikim transzvučnim brzinama može biti olakšan lokalnim udarni talasi Ja, ponekad pomažem da se formira nešto poput nježnog konusa oko aviona.
Velike brzine favorizuju ovu pojavu, međutim, ako je vlažnost vazduha dovoljna, može (i dešava se) pri prilično malim brzinama. Na primjer, iznad površine rezervoara. Većina, inače, prelepe fotografije ove prirode napravljene su na nosaču aviona, odnosno u prilično vlažnom vazduhu.
Ovako to radi. Snimak je, naravno, kul, spektakl je spektakularan :-), ali to nikako nije kako se to najčešće zove. nema nikakve veze s tim (i supersonic barijera Isto :-)). I ovo je dobro, mislim, inače posmatrači koji snime ovu vrstu fotografija i videa možda neće biti zadovoljni. Šok talas, znaš li:-)…
U zaključku, postoji jedan video (ja sam ga već koristio), čiji autori pokazuju efekat udarnog talasa iz aviona koji leti na maloj visini superzvučnom brzinom. Ima tu, naravno, određenog preterivanja :-), ali opšti princip razumljivo. I opet impresivno :-)…
To je sve za danas. Hvala što ste pročitali članak do kraja :-). Do sljedećeg puta...
Fotografije se mogu kliknuti.
Trenutno se čini da je problem "probijanja zvučne barijere" suštinski problem za pogonske motore velike snage. Ako postoji dovoljan potisak da se savlada povećanje otpora nailazi do i odmah na zvučnoj barijeri, tako da avion može brzo proći kroz kritični raspon brzina, onda ne treba očekivati posebne poteškoće. Zrakoplovu bi moglo biti lakše da leti u opsegu nadzvučnih brzina nego u prelaznom rasponu između podzvučnih i nadzvučnih brzina.
Situacija je, dakle, donekle slična onoj koja je vladala početkom ovog veka, kada su braća Rajt uspela da dokažu mogućnost letenja na motor, jer su imali lagani motor sa dovoljnim potiskom. Da imamo odgovarajuće motore, supersonični let bi postao sasvim uobičajen. Do nedavno, probijanje zvučne barijere u horizontalnom letu bilo je moguće samo korišćenjem prilično neekonomičnih pogonskih sistema, kao što su raketni i ramjet motori sa veoma velikom potrošnjom goriva. Eksperimentalni avioni kao što su X-1 i Sky-rocket opremljeni su raketnim motorima koji su pouzdani samo za nekoliko minuta leta, ili turbomlaznim motorima sa naknadnim sagorevanjem, ali u trenutku pisanja malo je aviona koji mogu leteti nadzvučnom brzinom pola sata. Ako u novinama pročitate da je avion "prešao zvučnu barijeru", to često znači da je to učinio ronjenjem. U ovom slučaju, gravitacija je dopunila nedovoljnu vučnu silu.
Postoji čudan fenomen vezano za ove akrobatske manevre koje želim da istaknem. Pretpostavimo da je avion
približava se posmatraču podzvučnom brzinom, roni, dostižući nadzvučnu brzinu, zatim izlazi iz ronjenja i ponovo nastavlja letjeti podzvučnom brzinom. U ovom slučaju, posmatrač na tlu često čuje dva jaka zvuka koji se brzo prate jedan za drugim: "Bum, bum!" Neki naučnici su predložili objašnjenja za porijeklo dvostrukog brujanja. Ackeret u Cirihu i Maurice Roy u Parizu su obojica predložili da je zujanje uzrokovano akumulacijom zvučnih impulsa, kao što je buka motora, koja se emituje dok je avion prolazio kroz zvučnu brzinu. Ako se avion kreće prema posmatraču, tada će buka koju proizvodi avion doprijeti do posmatrača u kraćem vremenskom periodu u odnosu na interval u kojem je emitirana. Dakle, uvijek dolazi do određenog nakupljanja zvučnih impulsa, pod uslovom da se izvor zvuka kreće prema posmatraču. Međutim, ako se izvor zvuka kreće brzinom bliskom brzini zvuka, akumulacija se intenzivira u nedogled. Ovo postaje očito ako uzmemo u obzir da će sav zvuk koji emituje izvor koji se kreće točno brzinom zvuka direktno prema promatraču stići do potonjeg u jednom kratkom trenutku, odnosno kada se izvor zvuka približi lokaciji promatrača. Razlog je taj što će zvuk i izvor zvuka putovati istom brzinom. Ako bi se zvuk tokom ovog vremenskog perioda kretao nadzvučnom brzinom, tada bi redosled percipiranih i emitovanih zvučnih impulsa bio obrnut; posmatrač će razlikovati signale emitovane kasnije pre nego što primeti signale emitovane ranije.
Proces dvostrukog brujanja, u skladu s ovom teorijom, može se ilustrovati dijagramom na sl. 58. Pretpostavimo da se avion kreće pravo prema posmatraču, ali promjenjivom brzinom. AB kriva prikazuje kretanje aviona u funkciji vremena. Ugao tangente na krivulju pokazuje trenutnu brzinu aviona. Paralelne linije prikazane na dijagramu ukazuju na širenje zvuka; ugao nagiba ovih pravih linija odgovara brzini zvuka. Prvo, na segmentu je brzina aviona podzvučna, zatim na segmentu nadzvučna, i konačno, na segmentu je ponovo podzvučna. Ako je posmatrač na početnoj udaljenosti D, tada su prikazane tačke horizontalna linija odgovaraju redosledu percipiranih
Rice. 58. Dijagram udaljenosti i vremena aviona koji leti promjenjivom brzinom. Paralelne linije sa uglom nagiba pokazuju širenje zvuka.
zvučni impulsi. Vidimo da zvuk koji proizvodi avion tokom drugog prolaska zvučne barijere (tačka ) stiže do posmatrača ranije od zvuka proizvedenog tokom prvog prolaska (tačke). Tokom ova dva trenutka, posmatrač percipira, kroz beskonačno mali vremenski interval, impulse emitovane tokom ograničenog vremenskog perioda. Shodno tome, čuje bum poput eksplozije. Između dva zvuka brujanja, on istovremeno opaža tri impulsa koja se emituju u drugačije vrijeme avionom.
Na sl. Slika 59 šematski prikazuje intenzitet buke koji se može očekivati u ovom pojednostavljenom slučaju. Treba napomenuti da je akumulacija zvučnih impulsa u slučaju približavanja izvora zvuka isti proces poznat kao Doplerov efekat; međutim, karakteristika potonjeg efekta obično je ograničena na promjenu visine zvuka povezanu s procesom akumulacije. Intenzitet percipirane buke je teško izračunati jer zavisi od mehanizma proizvodnje zvuka, koji nije dobro poznat. Osim toga, proces je kompliciran oblikom putanje, mogućim ehoom, kao i udarnim valovima koji se uočavaju u razni dijelovi aviona tokom leta i čija se energija pretvara u zvučne talase nakon što avion smanji brzinu. U nekim
Rice. 59. Šematski prikaz intenziteta buke koju opaža posmatrač.
Nedavni članci na ovu temu pripisali su fenomen dvostrukog brujanja, ponekad trostrukog, uočenog u brzim zaronima ovim udarnim valovima.
Čini se da problem "probijanja zvučne barijere" ili "zvučnog zida" zaokuplja maštu javnosti (engleski film pod nazivom "Breaking the Sound Barrier" daje neku ideju o izazovima povezanim s letom brzinom od 1 Maha); piloti i inženjeri razgovaraju o problemu i ozbiljno i u šali. Sljedeći "naučni izvještaj" o transoničnom letu pokazuje finu kombinaciju tehničkog znanja i poetske dozvole:
Glatko smo klizili kroz vazduh brzinom od 540 milja na sat. Oduvijek mi se sviđao mali XP-AZ5601-NG zbog njegovih jednostavnih kontrola i činjenice da je Prandtl-Reynoldsov indikator skriven u desnom uglu na vrhu panela. Proverio sam instrumente. Voda, gorivo, broj okretaja u minuti, Carnotova efikasnost, brzina tla, entalpija. Sve OK. Kurs 270°. Efikasnost sagorevanja je normalna - 23 posto. Stari turbomlazni motor je mirno predeo kao i uvek, a Tonijevi su zubi jedva škljocnuli sa njegovih 17 vrata, prebačenih preko Šenektadija. Iz motora je curio samo tanak mlaz ulja. Ovo je život!
Znao sam da je motor aviona dobar za brzine veće nego što smo ikada pokušali. Vrijeme je bilo tako vedro, nebo tako plavo, zrak tako miran da nisam mogao odoljeti i ubrzao sam. Polako sam pomjerio ručicu naprijed za jednu poziciju. Regulator se samo malo pomaknuo i nakon pet minuta sve se smirilo. 590 mph. Ponovo sam pritisnuo ručicu. Samo dvije mlaznice su začepljene. Pritisnuo sam čistač uskih rupa. Otvori ponovo. 640 mph. Tiho. Ispušna cijev je bila gotovo potpuno savijena, s nekoliko kvadratnih inča još uvijek izloženih na jednoj strani. Ruke su me svrbele za polugom, pa sam je ponovo pritisnuo. Avion je ubrzao do 690 milja na sat, prolazeći kroz kritični segment bez probijanja ijednog prozora. Kabina se zagrijavala, pa sam dodao još zraka u vortex hladnjak. 0,9 maha! Nikada nisam leteo brže. Mogao sam vidjeti lagano podrhtavanje izvan prozora pa sam podesio oblik krila i ono je nestalo.
Tony je sada drijemao, a ja sam mu otpuhnuo dim iz lule. Nisam mogao da odolim i povećao sam brzinu još jedan nivo. Za tačno deset minuta stigli smo do 0,95 maha. Pozadi, u komorama za sagorevanje, ukupni pritisak je pao kao pakao. Ovo je bio život! Indikator džepa je pokazivao crveno, ali nije me bilo briga. Tonyjeva svijeća je još uvijek gorjela. Znao sam da je gama na nuli, ali nije me bilo briga.
Vrtelo mi se u glavi od uzbuđenja. Malo više! Stavila sam ruku na polugu, ali baš u tom trenutku Tony je posegnuo i njegovo koleno je udarilo moju ruku. Poluga je skočila deset nivoa! Jebi ga! Mali avion je zadrhtao cijelom svojom dužinom, a kolosalan gubitak brzine bacio je Tonija i mene na ploču. Činilo se kao da smo udarili u čvrst zid od cigle! Vidio sam da je nos aviona smrskan. Pogledao sam na brzinomjer i ukočio se! 1.00! Bože, u trenutku sam pomislio, mi smo na maksimumu! Ako ga ne natjeram da uspori prije nego što se oklizne, završit ćemo u sve manjem otporu! Prekasno! 1.01 maha! 1.02! 1.03! 1.04! 1.06! 1.09! 1.13! 1.18! Bio sam očajan, ali Tony je znao šta da radi. U tren oka povukao se
pokret! Vrući zrak je jurnuo u izduvnu cijev, bio je komprimiran u turbini, ponovo probio u komore i proširio kompresor. Gorivo je počelo da teče u rezervoare. Entropijski metar se pomerio na nulu. 1.20 maha! 1.19! 1.18! 1.17! Spašeni smo. Klizao je nazad, klizio nazad, dok smo se Tony i ja molili da se razdjelnik protoka ne zalijepi. 1.10! 1.08! 1.05!
Jebi ga! Udarili smo sa druge strane zida! Zarobljeni smo! Nema dovoljno negativnog potiska da se uzvrati!
Dok smo se savijali u strahu od zida, rep malog aviona se raspao i Tony je povikao: "Upalite raketne pojačivače!" Ali skrenuli su u pogrešnom pravcu!
Tony je ispružio ruku i gurnuo ih naprijed, a Mahove linije su tekle iz njegovih prstiju. Zapalio sam ih! Udarac je bio zapanjujući. Izgubili smo svest.
Kada sam došao k sebi, naš mali avion, sav izlomljen, upravo je prolazio kroz nula Maha! Izvukao sam Tonyja i teško smo pali na zemlju. Avion je usporavao ka istoku. Nekoliko sekundi kasnije začuli smo tresak, kao da je udario u drugi zid.
Nije pronađen niti jedan šraf. Tony je počeo da plete mreže, a ja sam odlutao na MIT.