Vad tänker vi på när vi hör uttrycket "ljudbarriär"? En viss gräns och barriär, att övervinna som allvarligt kan påverka hörsel och välbefinnande. Vanligtvis är ljudbarriären förknippad med erövringen av luftrummet och yrket som pilot.
Att övervinna denna barriär kan provocera utvecklingen av kroniska sjukdomar, smärtsyndrom och allergiska reaktioner. Är dessa uppfattningar korrekta eller är de stereotyper? Har de en saklig grund? Vad är en ljudbarriär? Hur och varför uppstår det? Allt detta och några ytterligare nyanser, såväl som historiska fakta relaterade till detta koncept, kommer vi att försöka ta reda på i den här artikeln.
Denna mystiska vetenskap är aerodynamik
Inom vetenskapen om aerodynamik, utformad för att förklara de fenomen som åtföljer rörelsen av ett
flygplan, finns begreppet "ljudbarriär". Det här är en radfenomen som uppstår under förflyttning av överljudsflygplan eller missiler som rör sig med hastigheter nära ljudets hastighet eller högre.
Vad är en chockvåg?
Under överljudsflödet runt apparaten uppstår en stötvåg i vindtunneln. Dess spår kan ses även med blotta ögat. På marken är de markerade med en gul linje. Utanför stötvågens kon, framför den gula linjen, på marken, är planet inte ens hörbart. Med en hastighet som överstiger ljudet utsätts kropparna för ett flöde runt ljudströmmen, vilket medför en stötvåg. Det kan finnas mer än en, beroende på kroppens form.
chockvågsomvandling
Fronten av stötvågen, som ibland kallas stötvågen, har en ganska liten tjocklek, vilket ändå gör det möjligt att spåra de abrupta förändringarna i flödets egenskaper, en minskning av dess hastighet i förhållande till kroppen och en motsvarande ökning av trycket och temperaturen hos gasen i flödet. I detta fall omvandlas den kinetiska energin delvis till gasens inre energi. Antalet av dessa förändringar beror direkt på hastigheten på överljudsflödet. När stötvågen rör sig bort från apparaten minskar tryckfallet och stötvågen omvandlas till ljud. Hon kan nå en utomstående observatör som kommer att höra ett karaktäristiskt ljud som liknar en explosion. Det finns en uppfattning om att detta indikerar att enheten har nått ljudhastigheten när ljudvallen lämnas kvar av planet.
Vad är det egentligen som händer?
Det så kallade ögonblicketatt övervinna ljudbarriären i praktiken är passagen av en stötvåg med ett växande mullret av flygplansmotorer. Nu ligger enheten före det medföljande ljudet, så motorns brum kommer att höras efter det. Att närma sig flygplanens hastighet till ljudets hastighet blev möjligt under andra världskriget, men samtidigt noterade piloter larmsignaler i driften av flygplan.
Efter krigets slut försökte många flygplansdesigners och piloter nå ljudets hastighet och bryta ljudmuren, men många av dessa försök slutade tragiskt. Pessimistiska forskare hävdade att denna gräns inte kunde överskridas. På intet sätt experimentellt, utan vetenskapligt, var det möjligt att förklara karaktären av begreppet "ljudbarriär" och hitta sätt att övervinna den.
Deducerade rekommendationer för säker flygning
Säkra flygningar med transoniska och överljudshastigheter är möjliga om en vågkris undviks, vars förekomst beror på flygplanets aerodynamiska parametrar och flygningens höjd. Övergångar från en hastighetsnivå till en annan bör utföras så snabbt som möjligt med efterbrännare, vilket kommer att hjälpa till att undvika en lång flygning i vågkriszonen. Vågkrisen som begrepp kom från vattentransporter. Det uppstod vid tidpunkten för fartygs förflyttning med en hastighet nära våghastigheten på vattenytan. Att hamna i en vågkris medför svårigheten att öka hastigheten, och om det är så enkelt som möjligt att övervinna vågkrisen kan man nåhyvling eller glidläge på vattenytan.
Historia i flygplanskontroll
Den första personen som uppnår överljudshastighet på ett experimentflygplan är den amerikanske piloten Chuck Yeager. Hans prestation noteras i historien den 14 oktober 1947. På Sovjetunionens territorium övervanns ljudbarriären den 26 december 1948 av Sokolovsky och Fedorov, som flög en erfaren jaktplan.
Av de civila flygplanen var passagerarfartyget Douglas DC-8 den första som bröt ljudmuren, som den 21 augusti 1961 nådde en hastighet av 1,012 Mach, eller 1262 km/h. Uppdraget var att samla in data för vingdesign. Bland flygplanen sattes världsrekordet av en hypersonisk luft-till-mark aeroballistisk missil, som är i tjänst med den ryska armén. På en höjd av 31,2 kilometer nådde raketen en hastighet av 6389 km/h.
50 år efter att ha spräckt ljudbarriären i luften, gjorde engelsmannen Andy Green en liknande prestation i en bil. I fritt fall försökte amerikanen Joe Kittinger slå rekordet, som erövrade en höjd av 31,5 kilometer. Idag, den 14 oktober 2012, satte Felix Baumgartner världsrekord, utan hjälp av ett fordon, i ett fritt fall från 39 kilometers höjd och bröt ljudmuren. Samtidigt nådde hastigheten 1342,8 kilometer i timmen.
Det mest ovanliga brytandet av ljudbarriären
Konstigt att tänka, men världens första uppfinning,att övervinna denna gräns, var den vanliga piskan, som uppfanns av den gamla kinesen för nästan 7 tusen år sedan. Nästan fram till uppfinningen av omedelbar fotografering 1927 var det ingen som misstänkte att sprickan från en piska var en ljudbom i miniatyr. En skarp sving bildar en slinga, och hastigheten ökar kraftigt, vilket bekräftar klicket. Ljudbarriären övervinns med en hastighet av cirka 1200 km/h.
Mysteriet med den mest bullriga staden
Inte konstigt att invånarna i små städer blir chockade när de ser huvudstaden för första gången. Överflödet av transporter, hundratals restauranger och nöjescentra förvirrar och oroar. Början av våren i huvudstaden är vanligtvis daterad till april, inte den rebelliska snöstormen mars. I april är himlen klar, bäckar rinner och knoppar öppnas. Människor, trötta på den långa vintern, öppnar sina fönster på vid gavel mot solen, och gatuljudet kommer in i husen. Fåglar kvittrar öronbedövande på gatan, artister sjunger, glada elever reciterar dikter, för att inte tala om bullret i bilköerna och tunnelbanan. Anställda på hygienavdelningar konstaterar att det är ohälsosamt att vistas i en bullrig stad under lång tid. Huvudstadens ljudbakgrund består av transport-, luft-, industri- och hushållsljud. Det mest skadliga är bara bilbullret, eftersom flygplanen flyger tillräckligt högt och bullret från företagen löses upp i deras byggnader. Det konstanta surrandet av bilar på särskilt trafikerade motorvägar överskrider alla tillåtna normer två gånger. Hur övervinns ljudmuren i huvudstaden? Moskva är farligt på grund av överflöd av ljud, så invånare i huvudstaden installerar tvåglasfönster för att dämpa ljudet.
Hur har ljudbarriären brutits?
Fram till 1947 fanns det inga faktiska uppgifter om välbefinnandet för en person i cockpiten på ett flygplan som flyger snabbare än ljud. Som det visade sig krävs viss styrka och mod att bryta ljudbarriären. Under flygningen blir det tydligt att det inte finns några garantier för att överleva. Inte ens en professionell pilot kan med säkerhet säga om designen av flygplanet kommer att motstå angrepp från elementen. På några minuter kan planet helt enkelt falla isär. Vad förklarar detta? Det bör noteras att rörelse i subsonisk hastighet skapar akustiska vågor som sprider sig som cirklar från en fallen sten. Överljudshastighet exciterar chockvågor, och en person som står på marken hör ett ljud som liknar en explosion. Utan kraftfulla datorer var det svårt att lösa komplexa differentialekvationer och man fick förlita sig på blåsande modeller i vindtunnlar. Ibland, med otillräcklig acceleration av flygplanet, når chockvågen sådan styrka att fönster flyger ut ur husen som flygplanet flyger över. Inte alla kommer att kunna övervinna ljudbarriären, för i detta ögonblick skakar hela strukturen, anordningens fästen kan få betydande skada. Därför är god hälsa och känslomässig stabilitet så viktigt för piloter. Om flygningen är smidig och ljudbarriären övervinns så snabbt som möjligt, kommer varken piloten eller eventuella passagerare att känna särskilt obehagliga känslor. Speciellt för erövringen av ljudvallen byggdes ett forskningsflygplan i januari 1946. Skapandet av maskinen varinitierad av försvarsministeriets order, men istället för vapen var den fylld med vetenskaplig utrustning som övervakade funktionen av mekanismer och anordningar. Detta flygplan var som en modern kryssningsmissil med en inbyggd raketmotor. Flygplanet bröt ljudmuren med en maxhastighet på 2736 km/h.
Verbala och materiella monument över erövringen av ljudets hastighet
Framsteg för att bryta ljudbarriären värderas högt idag. Så, planet som Chuck Yeager först besegrade det på visas nu på National Air and Space Museum, som ligger i Washington. Men de tekniska parametrarna för denna mänskliga uppfinning skulle vara lite värda utan pilotens förtjänster. Chuck Yeager gick flygskolan och slogs i Europa, varefter han återvände till England. Den orättvisa avstängningen från att flyga bröt inte Yeagers anda, och han fick ett möte med den överbefälhavare för Europas trupper. Under de år som återstod före krigsslutet deltog Yeager i 64 sorteringar, under vilka han sköt ner 13 flygplan. Chuck Yeager återvände till sitt hemland med rang av kapten. Hans egenskaper tyder på fenomenal intuition, otrolig lugn och uthållighet i kritiska situationer. Mer än en gång satte Yeager rekord på sitt plan. Hans senare karriär var i flygvapnet, där han utbildade piloter. Senast Chuck Yeager bröt ljudmuren var 74 år gammal, vilket var på femtioårsdagen av hans flyghistoria och 1997.
Komplexa uppgifter för flygplansskapareenheter
Det världsberömda MiG-15-flygplanet började skapas i det ögonblick då utvecklarna insåg att det var omöjligt att bara baseras på att bryta ljudbarriären, men komplexa tekniska problem borde lösas. Som ett resultat skapades en maskin så framgångsrik att dess ändringar antogs av olika länder. Flera olika designbyråer gick in i en slags konkurrenskamp, vars pris var ett patent på det mest framgångsrika och funktionella flygplanet. Utvecklade flygplan med svepande vingar, vilket var en revolution i deras design. Den idealiska apparaten måste vara kraftfull, snabb och otroligt motståndskraftig mot alla yttre skador. Flygplanets svepande vingar blev ett element som hjälpte dem att tredubbla ljudhastigheten. Vidare fortsatte flygplanets hastighet att öka, vilket förklarades av en ökning av motoreffekten, användningen av innovativa material och optimeringen av aerodynamiska parametrar. Att bryta ljudbarriären har blivit möjligt och verkligt även för en icke-professionell, men det blir inte mindre farligt på grund av detta, så alla extrema sökare bör förnuftigt utvärdera sina styrkor innan de bestämmer sig för ett sådant experiment.
