Jaka jest bariera dźwięku. Pokonywanie bariery dźwięku

Co wyobrażamy, gdy słyszymy wyrażenie"Bariera dźwięku"? Pewna granica i bariera, której przezwyciężenie może poważnie wpłynąć na słuch i dobre samopoczucie. Zazwyczaj bariera dźwięku jest skorelowana z podbojem przestrzeni powietrznej i zawodem pilota.

Pokonanie tej przeszkody może sprowokowaćrozwój chorób przewlekłych, zespołów bólowych i reakcji alergicznych. Czy te poglądy są poprawne, czy też są stereotypami, które zostały ustanowione? Czy mają rzeczywistą podstawę? Co to jest bariera dźwięku? Jak i dlaczego powstaje? Wszystko to i kilka dodatkowych niuansów, a także fakty historyczne związane z tą koncepcją, postaramy się dowiedzieć w tym artykule.

Ta tajemnicza nauka - aerodynamika

W nauce o aerodynamice, mającej na celu wyjaśnienie zjawisk towarzyszących ruchowi
samolot, jest koncepcja"Bariera dźwięku". Jest to szereg zjawisk, które powstają podczas przenoszenia naddźwiękowych samolotów lub pocisków, które poruszają się z prędkością bliską prędkości dźwięku lub dużej.

Co to jest fala uderzeniowa?

W procesie naddźwiękowego przepływu obok urządzeniaprzepływ w tunelu aerodynamicznym jest fala uderzeniowa. Jej ślady stóp można zobaczyć nawet gołym okiem. Na ziemi są wyrażone w żółtej linii. Poza stożkiem fali uderzeniowej, przed żółtą linią, na ziemi samolot nie jest nawet słyszalny. Przy prędkości przekraczającej dźwięk, ciała są poddawane przepływowi wokół strumienia dźwięku, co pociąga za sobą falę uderzeniową. Może nie być jednym, w zależności od kształtu ciała.

Fala uderzeniowa

Z przodu fali uderzeniowej, która jest czasami nazywanafala uderzeniowa ma raczej niewielką grubość, co pozwala na śledzenie nieciągłych zmian we właściwościach przepływu, spadku jego prędkości względem ciała i odpowiedniego wzrostu ciśnienia i temperatury gazu w przepływie. W tym przypadku energia kinetyczna jest częściowo przekształcana w energię wewnętrzną gazu. Liczba tych zmian zależy bezpośrednio od prędkości przepływu naddźwiękowego. Gdy fala uderzeniowa odsunie się od aparatu, spadki ciśnienia spadają, a fala uderzeniowa zostaje przekształcona w dźwięk. Może dotrzeć do zewnętrznego obserwatora, który usłyszy charakterystyczny dźwięk przypominający eksplozję. Istnieje opinia, że ​​oznacza to, że urządzenie osiąga prędkość dźwięku, kiedy bariera dźwięku opuszcza samolot z tyłu.

Co tak naprawdę się dzieje?

Tak zwany moment przezwyciężenia dźwiękuBariera w praktyce jest przejściem fali uderzeniowej wraz z rosnącym hukiem silników lotniczych. Teraz urządzenie wyprzedza towarzyszący mu dźwięk, po którym słychać brzęczenie silnika. Aproksymacja prędkości statku powietrznego do prędkości dźwięku stała się możliwa nawet podczas II wojny światowej, ale piloci odnotowali sygnały alarmowe w pracy samolotów.

Po wojnie wielu projektantów samolotów iPiloci starali się osiągnąć prędkość dźwięku i pokonać barierę dźwiękową, ale wiele z tych prób zakończyło się tragicznie. Pesymistyczni naukowcy przekonywali, że ten limit nie może być przekroczony. Daleko od eksperymentów, ale naukowo, można było wyjaśnić naturę koncepcji "bariery dźwiękowej" i znaleźć sposoby jej pokonania.

Zalecenia dotyczące bezpiecznych lotów

Bezpieczne loty do prawie dźwiękowego iPrędkości naddźwiękowe są możliwe, gdy unika się kryzysu falowego, którego pojawienie się zależy od parametrów aerodynamicznych samolotu i wysokości wytworzonego lotu. Przejścia z jednego poziomu prędkości do drugiego powinny być wykonane tak szybko, jak to możliwe, z zastosowaniem dopalacza, co pomoże uniknąć długiego lotu w strefie kryzysowej. Kryzys falowy jako koncepcja pochodzi z transportu wodnego. Pojawił się w czasie ruchu statków z prędkością zbliżoną do prędkości fal na powierzchni wody. Kryzys falowy wiąże się z trudnościami w zwiększaniu prędkości, a jeśli możliwe jest przezwyciężenie kryzysu falowego w najprostszy możliwy sposób, możliwe jest wejście w reżim szybowania lub przesuwania się po powierzchni wody.

Historia w zarządzaniu samolotami

Pierwsza osoba, która osiągnęła naddźwiękowyPrędkość lotu na eksperymentalnym samolocie, to amerykański pilot Chuck Yeager. Jego osiągnięcia zanotowano w historii 14 października 1947 roku. Na terytorium ZSRR barierę dźwiękową pokonały 26 grudnia 1948 roku Sokołowski i Fiodorow, którzy prowadzili doświadczonego wojownika.

Z samolotów cywilnych pierwszy pokonałemDźwiękoszczelna kabina pasażerska Douglas DC-8, która 21 sierpnia 1961 osiągnęła prędkość 1.012 M lub 1262 km / h. Misja polegała na zebraniu danych do zaprojektowania skrzydła. Wśród samolotów rekord świata został ustanowiony przez hipersoniczny pocisk aeroballistyczny powietrze-na-powierzchni, który jest w służbie armii rosyjskiej. Na wysokości 31,2 kilometrów rakieta osiągnęła prędkość 6389 km / h.

Po 50 latach od pokonania bariery dźwiękuw powietrzu Anglik Andy Green zrobił podobne osiągnięcie w samochodzie. W wolnym upadku próbowali pobić rekord Amerykanina Joe Kittingera, który pokonał 31,5 kilometra wysokości. Dzisiaj, 14 października 2012 r., Felix Baumgartner ustanowił światowy rekord, bez pomocy transportu, w swobodnym spadku z wysokości 39 kilometrów, przełamując barierę dźwiękową. Jego prędkość osiągnęła 1342,8 kilometrów na godzinę.

Najbardziej niezwykłe pokonanie bariery dźwięku

Dziwne, ale pierwszy wynalazek na świecie,przezwyciężyła ten limit, był zwykłym biczem, który został wymyślony przez starożytnych Chińczyków prawie 7 tysięcy lat temu. Niemal przed wynalezieniem fotografii natychmiastowej w 1927 roku nikt nawet nie podejrzewał, że kliknięcie bata jest miniaturowym dźwiękowym uderzeniem. Ostry huśtawka tworzy pętlę, a prędkość wzrasta gwałtownie, co potwierdza kliknięcie. Bariera dźwięku została pokonana z prędkością około 1200 km / h.

Zagadka najgłośniejszego miasta

Nic dziwnego, że mieszkańcy małych miast doświadczają szoku,Widzę kapitału po raz pierwszy. Obfitość transportu, setki restauracji i lokali rozrywkowych są mylące i wybite z koleiny. Początek wiosny w stolicy jest zwykle z kwietnia zamiast marzec zamieć buntowniczy. W kwietniu, jest jasne niebo, bieg strumieni i pąki. Ludzie są zmęczeni długim okresie zimowym, poszerzyć okno ku słońcu, a wybuchy hałasu ulicznego w domu. Na ulicy ogłuszający śpiew ptaków śpiewających artystów recytować poezję wesołych studentów, nie wspominając o hałas, korki i metrem. Pracowników służb zdrowia zauważyć, że długi pobyt w samym centrum miasta jest szkodliwy dla zdrowia. Hum kapitał składa się z transportem,
samoloty, hałas przemysłowy i domowy. Najbardziej szkodliwy jest tylko szum samochodów jak samoloty latać na tyle wysoka, a hałas z firm rozpuszcza swoich budynków. Stały szum samochodów na najbardziej ruchliwych autostrad przekracza dopuszczalne normy dwukrotnie wszystko. Jako stolica przełamuje barierę dźwięku? Moskwa jest niebezpieczne bogactwo dźwięków, więc mieszkańcy stolicy zainstalowane okna z podwójnymi szybami, aby stłumić hałas.

W jaki sposób zaatakowana jest bariera dźwięku?

Do 1947 r. Nie było żadnych dowodówczując osobę w kokpicie samolotu, która leci szybciej niż dźwięk. Jak się okazało, pokonanie bariery dźwiękowej wymaga pewnej siły i odwagi. Podczas lotu staje się jasne, że nie ma gwarancji przeżycia. Nawet zawodowy pilot nie może powiedzieć na pewno, czy konstrukcja samolotu wytrzyma atak żywiołów. W ciągu kilku minut samolot może się po prostu rozpaść. Jak to wyjaśniono? Należy zauważyć, że ruch z prędkością poddźwiękową tworzy fale akustyczne, które rozpraszają się jak koła od upadłego kamienia. Prędkość naddźwiękowa wzbudza fale uderzeniowe, a osoba stojąca na ziemi słyszy dźwięk przypominający eksplozję. Bez potężnych komputerów trudno było rozwiązywać złożone równania różniczkowe i musieliśmy polegać na modelach wietrznych w tunelach powietrznych. Czasami, przy niewystarczającym przyspieszeniu samolotu, fala uderzeniowa osiąga taki poziom, że okna z domów przelatują nad samolotem. Przełamać barierę dźwiękową nie każdy, ponieważ w tym momencie potrząsając całą konstrukcją, znaczące uszkodzenia mogą dostać urządzenie przyłączeniowe. Dlatego tak ważne dla pilotów są silne zdrowie i stabilność emocjonalna. Jeśli lot potrwa delikatnie, a bariera dźwięku zostanie pokonana tak szybko, jak to możliwe, ani pilot, ani ewentualni pasażerowie nie odczują szczególnie nieprzyjemnych wrażeń. Zwłaszcza w celu zdobycia bariery dźwiękowej w styczniu 1946 r. Zbudowano samolot badawczy. Stworzenie maszyny zostało zainicjowane na zlecenie Ministerstwa Obrony, ale zamiast broni zostało wypchane sprzętem naukowym, który śledził tryb działania mechanizmów i urządzeń. Ten samolot był jak nowoczesna rakieta cruise z wbudowanym silnikiem rakietowym. Samolot pokonał barierę dźwiękową z maksymalną prędkością 2736 km / h.

Werbalne i materialne pomniki podboju prędkości dźwięku

Osiągnięcia w pokonywaniu bariery dźwięku wysokonadal są wyceniane dzisiaj. Tak więc samolot, nad którym Chuck Yeager pierwszy raz go pokonał, jest obecnie eksponowany w Narodowym Muzeum Aeronautyki i Kosmonautyki, które znajduje się w Waszyngtonie. Ale parametry techniczne tego ludzkiego wynalazku nie byłyby warte wiele bez zasługi samego pilota. Chuck Yeager zdał latającą szkołę i walczył w Europie, po czym wrócił do Anglii. Nieuczciwe uchylanie się od lotów nie złamało ducha Yegera i uzyskał wstęp od głównodowodzącego oddziałów europejskich. W ciągu lat, które pozostały do ​​końca wojny, Yeager brał udział w 64 bojach bojowych, podczas których zestrzelił 13 samolotów. Po powrocie do domu Chuck Yeager powrócił z tytułem kapitana. W jego opisie wskazana jest fenomenalna intuicja, niewiarygodny chłód i wytrzymałość w krytycznych sytuacjach. Niejednokrotnie Yeager zapisywał zapisy w swoim samolocie. Jego dalsza kariera była w lotnictwie, gdzie prowadził szkolenia dla pilotów. Ostatni raz Chuck Yeager pokonał barierę dźwiękową w wieku 74 lat, co przypada na pięćdziesiątą rocznicę jego historii lotów i na rok 1997.

Złożone zadania twórców samolotów

Znany z całego świata samolot MiG-15tworzyć w czasie, gdy programiści zdali sobie sprawę, że niemożliwe jest opieranie się wyłącznie na pokonywaniu bariery dźwięku, ale należy rozwiązać złożone zadania techniczne. W rezultacie maszyna została tak dobrze zaprojektowana, że ​​jej modyfikacje zostały przyjęte przez różne kraje. Kilka różnych biur projektowych zaangażowało się w rodzaj walki konkurencyjnej, w której nagrodą był patent na najbardziej udane i funkcjonalne samoloty. Opracowano samoloty z przesuniętymi skrzydłami, co było rewolucją w ich konstrukcji. Idealna aparatura musiała być potężna, szybka i niewiarygodnie odporna na wszelkie uszkodzenia z zewnątrz. Zamiatane skrzydła samolotu stały się elementem, który pomógł im potroić prędkość dźwięku. Wtedy prędkość samolotów nadal rosła, co tłumaczy się wzrostem mocy silnika, wykorzystaniem innowacyjnych materiałów i optymalizacją parametrów aerodynamicznych. Przezwyciężenie bariery dźwięku stało się możliwe i prawdziwe nawet dla laika, ale nie stało się mniej niebezpieczne, dlatego każdy ekstremista powinien rozsądnie ocenić swoją siłę przed podjęciem decyzji o takim eksperymencie.

</ p>>