Care este bariera de sunet. Depășirea bariera de sunet

Ce ne imaginăm când auzim expresia "barieră sonoră"? O anumită limită și pentru a depăși bariera

Depășirea acestui obstacol poate provoca dezvoltarea bolilor cronice, a sindroamelor de durere și a reacțiilor alergice. Aceste opinii sunt corecte sau sunt stereotipuri care au fost stabilite? Au o bază reală? Ce este o barieră sonoră? Cum și de ce apare? Toate acestea și unele nuanțe suplimentare, precum și fapte istorice legate de acest concept, vom încerca să aflăm în acest articol.

Această știință misterioasă - aerodinamică

În știința aerodinamicii, concepută pentru a explica fenomenele care însoțesc mișcarea
aeronave, există conceptul de "barieră sonoră". Aceasta este o serie de fenomene care apar atunci când se deplasează aeronave supersonice sau rachete care se mișcă la viteze apropiate de viteza sunetului sau de mare.

Ce este un val de șoc?

În timpul fluxului unui flux supersonic în jurul aparatului, în tunelul aerodinamic apare un val de șoc. Picturile ei pot fi văzute chiar și cu ochiul liber. Pe teren sunt exprimate într-o linie galbenă. În afara conului undei de șoc, în fața liniei galbene, la sol planul nu este nici măcar audibil. La o viteză care depășește sunetul, corpurile sunt supuse fluxului în jurul fluxului de sunet, ceea ce implică o undă de șoc. Este posibil să nu fie unul, în funcție de forma corpului.

Transformarea undelor de șoc

Partea din față a undei de șoc, care este numit uneori o undă de șoc, are o grosime destul de mică, permițând totuși urmări modificări bruște ale proprietăților de curgere, scad viteza în raport cu corpul și o creștere corespunzătoare a presiunii și temperaturii gazului în fluxul. În acest caz, energia cinetică este parțial transformată în energia internă a gazului. Numărul acestor modificări depinde în mod direct de viteza fluxului supersonic. Pe măsură ce valul de șoc se îndepărtează de aparat, scade presiunea și valul de șoc este transformat în sunet. Poate ajunge la un observator din afară care va auzi un sunet caracteristic asemănător unei explozii. Se crede că aceasta este o dovadă a realizării dispozitivului viteza sunetului, bariera sunetului, atunci când avionul lasă în urmă.

Ce se întâmplă cu adevărat?

Așa-numitul moment de depășire a unei bariera sonore în practică reprezintă trecerea unui val de șoc cu un zgomot crescând al motoarelor avionului. Acum, unitatea este înaintea sunetului însoțitor, astfel încât zgomotul motorului se va auzi după el. Viteza de aproximare avioane viteza sunetului a devenit posibilă chiar și în timpul celui de-al doilea război mondial, dar piloții au observat semnale alarmante în activitatea aeronavelor.

După război, mulți designeri și piloți de aeronave au încercat să atingă viteza sunetului și să depășească bariera sonoră, dar multe dintre aceste încercări s-au încheiat tragic. Oamenii de știință pesimisti au susținut că această limită nu poate fi depășită. Departe de experiment, dar științific, a fost posibil să se explice natura conceptului de "barieră sonoră" și să se găsească modalități de depășire a acesteia.

Recomandările pentru zboruri sigure

Deplasările de siguranță la viteze apropiate de sunet și supersonice sunt posibile atunci când se evită o criză a undelor, apariția acestora depinzând de parametrii aerodinamici ai aeronavei și de înălțimea zborului. Trecerea de la un nivel de viteză la altul ar trebui făcută cât mai repede posibil cu aplicarea post-arzătorului, ceea ce va contribui la evitarea unui zbor lung în zona de criză a undelor. Criza valurilor ca concept a venit din transportul de apă. El a apărut în momentul mișcării navelor cu o viteză apropiată de viteza valurilor de pe suprafața apei. Căderea într-o criză a valurilor implică o dificultate în creșterea vitezei și dacă este posibilă depășirea cât mai simplă a crizei valurilor, atunci este posibil să intrăm în regimul de alunecare sau alunecare pe suprafața apei.

Istoria gestionării aeronavelor

Prima persoană care a atins viteza de zbor supersonic pe un avion experimental a fost pilotul american Chuck Yeager. Realizarea sa a fost observată în istorie la 14 octombrie 1947. Pe teritoriul URSS, bariera acustică a fost depășită la 26 decembrie 1948 de Sokolovsky și Fedorov, care au condus un luptător cu experiență.

De la civil primul avion a depășit plafonul de barieră de zgomot Douglas DC-8, care la 21 august 1961 a atins o viteză de 1.012 M sau 1262 km / h. Misiunea a fost de a colecta date pentru proiectarea aripii. În cadrul aeronavei, recordul mondial a fost stabilit de o rachetă aerospațială hipersonic-aeriană, care este în slujba armatei ruse. La o altitudine de 31,2 kilometri, racheta a dezvoltat o viteză de 6389 km / h.

După 50 de ani după ce a depășit bariera sonoră în aer, englezul Andy Green a făcut o realizare similară cu mașina. În toamna liberă, a încercat să spargă recordul american Joe Kittinger, care a cucerit înălțimea de 31,5 kilometri. Astăzi, 14 octombrie 2012, Felix Baumgartner a stabilit recordul mondial, fără ajutorul transportului, în cădere liberă de la o înălțime de 39 de kilometri, rupând bariera sonoră. Viteza sa a atins astfel 1342,8 kilometri pe oră.

Cea mai neobișnuită depășire a bariera de sunet

Este ciudat să gândești, dar prima invenție din lume care a depășit această limită a fost biciul obișnuit pe care chinezii antice l-au inventat cu aproape 7 mii de ani în urmă. Aproape înainte de inventarea fotografiei instantanee în 1927, nimeni nu a bănuit că făcând clic pe un bici a fost o lovitură sonoră miniaturală. O leagăn ascuțit formează o buclă, iar viteza crește brusc, ceea ce confirmă clicul. Bariera sonoră este depășită la o viteză de aproximativ 1200 km / h.

Ghicitorul celui mai zgomotos oraș

Nu este de mirare că locuitorii orașelor mici sunt șocați când au văzut capitala pentru prima dată. Abundența de transport, sute de restaurante și centre de divertisment sunt confuze și scapă de rutina obișnuită. Începutul primăverii în capitală, de obicei, datează din aprilie, și nu martie rebelă furtunoasă. În luna aprilie există un cer senin, râuri și muguri. Oamenii, obosiți de iarnă lungă, deschid ferestrele spre soare, iar zgomotul de pe stradă izbucnește în case. Pe stradă, păsările cântă asurzitor, artiștii cântă, studenții veseli recită poezii, ca să nu mai vorbim de zgomotul din blocajele de trafic și de metrou. Angajații departamentelor de igienă notează că este dăunător pentru o lungă perioadă de timp să fie într-un oraș zgomotos. Fundalul sonor al capitalei constă în transport,
aeronave, zgomot industrial și de uz casnic. Cel mai dăunător este doar zgomotul mașinii, deoarece avionul zbura destul de înalt, iar zgomotul de la întreprinderi se dizolvă în clădirile lor. Tăcerea constantă a autoturismelor pe autostrăzi deosebit de pline de viață depășește de două ori normele permise. Cum depășește bariera sonoră în capitală? Moscova este periculoasă, cu o mulțime de sunete, astfel încât locuitorii capitalei instalează ferestre cu geamuri duble pentru a mușchina zgomotul.

Cum se declanșează bariera sonoră?

Până în 1947, nu exista date reale despre starea de sănătate a persoanei în cabina de pilotaj a aeronavei, care zboară mai repede decât sunetul. După cum sa dovedit, depășirea bariera de sunet necesită o anumită forță și curaj. În timpul zborului devine clar că nu există garanții de supraviețuire. Chiar și un pilot profesionist nu poate spune cu certitudine dacă proiectarea avionului va rezista atacului elementelor. În câteva minute, avionul se poate desprinde. Cum se explică acest lucru? Trebuie remarcat faptul că mișcarea cu viteză subsonică creează unde acustice care se împrăștie ca niște cercuri dintr-o piatră căzută. Viteza supersonică excită undele de șoc și o persoană care stă pe teren aude un sunet care arată ca o explozie. Fără computere puternice a fost dificil să rezolve complexe ecuații diferențiale, și era necesar să se bazeze pe modelele de suflare în tunelurile aerodinamice. Uneori, cu accelerația insuficientă a aeronavei, valul de șoc atinge un nivel atât de ridicat încât ferestrele din casele zboară peste care zboară avionul. Depășiți bariera de sunet nu poate toată lumea, pentru că în acest moment agitare structura de ansamblu, daune semnificative pot obține dispozitiv de atașare. Prin urmare, sănătatea și stabilitatea emoțională puternică sunt atât de importante pentru piloți. Dacă zborul devine ușor și bariera sonoră este depășită cât mai repede posibil, nici pilotul, nici pasagerii posibili nu vor simți senzații deosebit de neplăcute. Mai ales pentru cucerirea bariera sonoră, în ianuarie 1946 a fost construită o aeronavă de cercetare. Crearea mașinii a fost inițiată la ordinul Ministerului Apărării, dar în loc de arme a fost umplute cu echipament științific care urmărea modul de funcționare a mecanismelor și dispozitivelor. Această aeronavă era ca o rachetă modernă de croazieră cu un motor rachetă încorporat. Avionul a depășit bariera sonoră la o viteză maximă de 2736 km / h.

Monumentele verbale și materiale pentru a cuceri viteza sunetului

Realizările în depășirea bariera de sunet sunt foarte apreciate astăzi. Deci, avionul, pe care Chuck Yeager la depășit, a fost expus acum la Muzeul Național de Aeronautică și Cosmonautică, care este la Washington. Dar parametrii tehnici ai acestei invenții umane nu ar merita prea mult fără meritele pilotului însuși. Chuck Yeager a trecut școala care zboară și sa luptat în Europa, după care sa întors în Anglia. Evaziunea incorectă a zborurilor nu a încălcat spiritul lui Yeger și a obținut admiterea de la comandantul-șef al trupelor europene. În anii care au rămas până la sfârșitul războiului, Yeager a participat în 64 de curse de luptă, în timpul cărora a doborât 13 avioane. Înapoi acasă Chuck Yeager a revenit cu titlul de căpitan. În descrierea sa, se indică o intuiție fenomenală, răceală incredibilă și rezistență în situații critice. Mai mult decât o dată, Yeager a înregistrat înregistrări în avionul său. Cariera sa viitoare a fost în Forțele Aeriene, unde a condus instruirea pentru piloți. Ultima dată când Chuck Yeager a depășit bariera de sunet la 74 de ani, care a fost la cea de-a 50-a aniversare a istoriei sale de zbor și pentru anul 1997.

Sarcinile complexe ale creatorilor de aeronave

Aeronavele celebre MiG-15 au început să fie create într-un moment în care dezvoltatorii și-au dat seama că este imposibil să se bazeze numai pe depășirea bariera sonoră, dar ar trebui rezolvate sarcini tehnice complexe. Ca urmare, mașina a fost creată cu succes astfel încât modificările sale au fost adoptate de diferite țări. Mai multe birouri de proiectare diferite au fost implicate într-un fel de luptă competitivă, premiul în care a fost un brevet pentru cea mai reușită și mai funcțională aeronavă. Aeronave dezvoltate cu aripi mătase, care a reprezentat o revoluție în designul lor. Aparatul ideal a trebuit să fie puternic, rapid și incredibil de rezistent la orice deteriorare din exterior. Aripile mătase ale avionului au devenit un element care le-a ajutat să tripleze viteza sunetului. Data viitoare viteza avionului Ea a continuat să crească, din cauza o creștere a puterii motorului, folosind materiale inovatoare și optimizarea parametrilor aerodinamice. Ruperea bariera sunetului este posibilă și reală chiar și pentru nespecialiști, dar este mai puțin periculos, acest lucru nu devine, astfel încât orice ekstremal trebuie să evalueze cu luciditate puterea lor, înainte de a decide cu privire la un astfel de experiment.