Efekt prolomení zvukové bariéry. Co se stane, když letadlo prolomí zvukovou bariéru. Ruské osobní nadzvukové letadlo

Ilustrace autorská práva SPL

O velkolepých fotografiích stíhaček v hustém kuželu vodní páry se často tvrdí, že představují letadlo prorážející zvukovou bariéru. Ale to je omyl. Fejetonista hovoří o skutečném důvodu tohoto jevu.

Tento velkolepý fenomén byl opakovaně zachycen fotografy a kameramany. Vojenské letadlo prolétá nad zemí vysokou rychlostí, několik set kilometrů za hodinu.

Jak stíhačka zrychluje, kolem ní se začíná tvořit hustý kužel kondenzace; zdá se, že letadlo je uvnitř kompaktního mraku.

Nápadité popisky pod takovými fotografiemi často tvrdí, že jde o vizuální důkaz zvukového třesku, když letadlo dosáhne nadzvukové rychlosti.

Ve skutečnosti to není pravda. Pozorujeme tzv. Prandtl-Glauertův jev – fyzikální jev, ke kterému dochází, když se letadlo přiblíží rychlosti zvuku. S prolomením zvukové bariéry to nemá nic společného.

Další články na webu BBC Future v ruštině

Jak se vyvíjela výroba letadel, aerodynamické tvary se staly efektivnějšími a rychlost letadlo neustále rostla – letadla začala dělat se vzduchem kolem sebe věci, kterých jejich pomalejší a objemnější předchůdci nebyli schopni.

Tajemný rázové vlny, které se tvoří kolem nízko letícího letadla, když se přiblíží rychlosti zvuku a poté prolomí zvukovou bariéru, naznačují, že vzduch se při takových rychlostech chová velmi podivně.

Co jsou tedy tyto záhadné mraky kondenzace?

Ilustrace autorská práva Getty Popisek obrázku Prandtl-Gloertův efekt je nejvýraznější při letu v teplé a vlhké atmosféře.

Podle Roda Irwina, předsedy aerodynamické skupiny Royal Aeronautical Society, podmínky, za kterých dojde ke kuželu páry, bezprostředně předcházejí letadlu, které prolomí zvukovou bariéru. Tento jev se však většinou fotí při mírných rychlostech menší rychlost zvuk.

Povrchové vrstvy vzduchu jsou ve vysokých nadmořských výškách hustší než atmosféra. Při letu v malých výškách dochází ke zvýšenému tření a odporu.

Mimochodem, piloti mají zakázáno prolomit zvukovou bariéru nad pevninou. „Můžete jet nadzvukově nad oceánem, ale ne po pevném povrchu,“ vysvětluje Irwin. posádce bylo dovoleno vyvinout nadzvukovou rychlost pouze nad vodní hladinou."

Navíc je extrémně obtížné vizuálně zaregistrovat sonický třesk, když letadlo dosáhne nadzvukové rychlosti. Pouhým okem není vidět - pouze s pomocí speciálního vybavení.

K fotografování modelů foukaných nadzvukovou rychlostí v aerodynamických tunelech se obvykle používají speciální zrcadla, která detekují rozdíl v odrazu světla způsobeného tvorbou rázové vlny.

Ilustrace autorská práva Getty Popisek obrázku Při změně tlaku vzduchu teplota vzduchu klesá a vlhkost, kterou obsahuje, se mění na kondenzaci.

Fotografie získané tzv. Schlierenovou metodou (nebo Toeplerovou metodou) se používají k vizualizaci rázových vln (nebo, jak se jim také říká, rázových vln) vytvořených kolem modelu.

Během foukání se kolem modelů nevytvářejí žádné kužely kondenzace, protože vzduch používaný v aerodynamických tunelech je předsušený.

Kužele vodní páry jsou spojeny s rázovými vlnami (kterých je několik), které se tvoří kolem letadla, když nabírá rychlost.

Když se rychlost letadla blíží rychlosti zvuku (asi 1234 km/h na hladině moře), dochází ve vzduchu proudícím kolem něj k rozdílu místního tlaku a teploty.

Výsledkem je, že vzduch ztrácí schopnost zadržovat vlhkost a tvoří se kondenzát ve tvaru kužele, např. na tomto videu.

"Viditelný kužel páry je způsoben rázovou vlnou, která vytváří rozdíl v tlaku a teplotě ve vzduchu obklopujícím letadlo," říká Irwin.

Mnoho z nejlepších fotografií tohoto jevu pochází z letadel amerického námořnictva – není divu, vzhledem k tomu, že teplý, vlhký vzduch v blízkosti mořské hladiny má tendenci způsobovat Prandtl-Glauertův efekt výraznějším.

Takové kaskadérské kousky často provádějí stíhací bombardéry F/A-18 Hornet – to je hlavní typ amerických letadel založených na letadlových lodích. námořního letectví.

Ilustrace autorská práva SPL Popisek obrázku Šok, kdy letadlo dosáhne nadzvukové rychlosti, je pouhým okem těžko zjistitelné.

Stejná bojová vozidla používají členové akrobatického týmu US Navy Blue Angels, kteří dovedně provádějí manévry, při kterých se kolem letadla tvoří kondenzační mrak.

Kvůli velkolepé povaze jevu se často používá k popularizaci námořního letectví. Piloti záměrně manévrují nad mořem, kde jsou nejoptimálnější podmínky pro výskyt Prandtl-Gloertova jevu a poblíž jsou ve službě profesionální námořní fotografové – přeci jen nelze pořídit jasný snímek proudového letadla letícího na rychlost 960 km/h s běžným chytrým telefonem.

Nejpůsobivěji vypadají kondenzační mraky v takzvaném transsonickém režimu letu, kdy vzduch částečně obtéká letadlo nadzvukovou rychlostí, částečně podzvukovou rychlostí.

„Letadlo neletí nutně nadzvukovou rychlostí, ale vzduch proudí přes horní plochu křídla vyšší rychlostí než spodní, což vede k místní rázové vlně,“ říká Irwin.

Pro vznik Prandtl-Glauertova efektu podle něj jisté klimatické podmínky(jmenovitě teplý a vlhký vzduch), se kterým se stíhačky na palubě setkávají častěji než jiná letadla.

Jediné, co musíte udělat, je požádat o laskavost profesionální fotograf, a - voila! - vaše letadlo bylo zachyceno obklopené velkolepým oblakem vodní páry, který mnozí z nás mylně považují za známku dosažení nadzvukové rychlosti.

Můžete si to přečíst na webu

Co si představíme, když slyšíme výraz „zvuková bariéra“? Určitý limit může vážně ovlivnit sluch a pohodu. Obvykle je zvuková bariéra korelována s dobytím vzdušného prostoru a

Překonání této překážky může vyvolat rozvoj starých nemocí, bolestivých syndromů a alergických reakcí. Jsou tyto myšlenky správné nebo představují zavedené stereotypy? Mají faktický základ? Co je to zvuková bariéra? Jak a proč k tomu dochází? To vše a některé další nuance, stejně jako historická fakta související s tímto konceptem, se pokusíme zjistit v tomto článku.

Touto záhadnou vědou je aerodynamika

Ve vědě o aerodynamice, navržený k vysvětlení jevů doprovázejících pohyb
letadla, existuje koncept „zvukové bariéry“. Jedná se o sérii jevů, ke kterým dochází při pohybu nadzvukových letadel nebo raket, které se pohybují rychlostí blízkou rychlosti zvuku nebo větší.

Co je to rázová vlna?

Když kolem vozidla proudí nadzvukové proudění, ve větrném tunelu se objeví rázová vlna. Jeho stopy jsou viditelné i pouhým okem. Na zemi jsou vyjádřeny žlutou čarou. Mimo kužel rázové vlny, před žlutou čárou, není letadlo na zemi ani slyšet. Při rychlostech převyšujících zvuk jsou těla vystavena toku zvuku, který způsobuje rázovou vlnu. V závislosti na tvaru těla jich může být více.

Transformace rázové vlny

Čelo rázové vlny, které se někdy říká rázová vlna, má dosti malou tloušťku, což nicméně umožňuje sledovat prudké změny vlastností proudění, snížení jeho rychlosti vůči tělesu a odpovídající zvýšení proudění. tlak a teplota plynu v proudu. V tomto případě se kinetická energie částečně přemění na vnitřní energii plynu. Počet těchto změn přímo závisí na rychlosti nadzvukového proudění. Jak se rázová vlna vzdaluje od přístroje, poklesy tlaku se snižují a rázová vlna se přeměňuje na zvukovou vlnu. Může se dostat k vnějšímu pozorovateli, který uslyší charakteristický zvuk připomínající výbuch. Existuje názor, že to naznačuje, že zařízení dosáhlo rychlosti zvuku, když letadlo opustí zvukovou bariéru.

co se to vlastně děje?

Takzvaný moment prolomení zvukové bariéry v praxi představuje průchod rázové vlny se sílícím řevem leteckých motorů. Nyní je zařízení před doprovodným zvukem, takže po něm bude slyšet hučení motoru. Přiblížit se rychlosti zvuku bylo možné během druhé světové války, ale zároveň piloti zaznamenali alarmující signály v provozu letadel.

Po skončení války se mnoho leteckých konstruktérů a pilotů snažilo dosáhnout rychlosti zvuku a prolomit zvukovou bariéru, ale mnohé z těchto pokusů skončily tragicky. Pesimističtí vědci tvrdili, že tuto hranici nelze překročit. V žádném případě experimentálně, ale vědecky bylo možné vysvětlit podstatu pojmu „zvuková bariéra“ a najít způsoby, jak ji překonat.

Bezpečné lety transsonickou a nadzvukovou rychlostí jsou možné tím, že se vyhneme vlnové krizi, jejíž vznik závisí na aerodynamických parametrech letadla a výšce letu. Přechody z jedné rychlostní úrovně na druhou by měly být prováděny co nejrychleji pomocí přídavného spalování, které pomůže vyhnout se dlouhému letu v zóně vlnové krize. Vlnová krize jako pojem vzešla z vodní dopravy. Vznikl, když se lodě pohybovaly rychlostí blízkou rychlosti vln na hladině vody. Dostat se do vlnové krize s sebou nese potíže se zvyšováním rychlosti, a pokud vlnovou krizi překonáte co nejjednodušeji, můžete vstoupit do režimu hoblování nebo klouzání po vodní hladině.

Historie v řízení letadel

První člověk, který dosáhl nadzvukové rychlosti letu v experimentálním letadle, byl americký pilot Chuck Yeager. Jeho úspěch byl zaznamenán v historii 14. října 1947. Na území SSSR zvukovou bariéru prolomili 26. prosince 1948 Sokolovský a Fedorov, kteří létali na zkušené stíhačce.

Mezi civilisty prolomilo zvukovou bariéru osobní dopravní letadlo Douglas DC-8, které 21. srpna 1961 dosáhlo rychlosti 1,012 Mach, tedy 1262 km/h. Účelem letu bylo shromáždit data pro konstrukci křídla. Mezi letadly světový rekord vytvořila hypersonická aerobalistická střela vzduch-země, která je ve výzbroji ruské armády. Ve výšce 31,2 kilometru dosáhla raketa rychlosti 6389 km/h.

50 let po prolomení zvukové bariéry ve vzduchu dosáhl Angličan Andy Green podobného úspěchu v autě. Američan Joe Kittinger se pokusil překonat rekord ve volném pádu, dostal se do výšky 31,5 kilometru. Felix Baumgartner dnes, 14. října 2012, vytvořil světový rekord, bez pomoci transportu, ve volném pádu z výšky 39 kilometrů, čímž prolomil zvukovou bariéru. Jeho rychlost dosáhla 1342,8 kilometrů za hodinu.

Nejneobvyklejší prolomení zvukové bariéry

Je zvláštní si to myslet, ale prvním vynálezem na světě, který tuto hranici překonal, byl obyčejný bič, který vynalezli staří Číňané téměř před 7 tisíci lety. Téměř až do vynálezu okamžité fotografie v roce 1927 nikdo netušil, že prásknutí bičem je miniaturní sonický třesk. Prudký švih tvoří smyčku a rychlost se prudce zvyšuje, což potvrzuje cvaknutí. Zvuková bariéra se prolomí při rychlosti asi 1200 km/h.

Záhada nejhlučnějšího města

Není divu, že obyvatelé malých měst jsou šokováni, když poprvé uvidí hlavní město. Spousta dopravy, stovky restaurací a zábavní centra zmást a vyvést z vaší obvyklé vyjeté koleje. Začátek jara v hlavním městě se obvykle datuje na duben, spíše než na vzpurný, sněhový březen. V dubnu je jasná obloha, tečou potoky a kvetou poupata. Lidé unavení dlouhou zimou otevírají okna dokořán směrem ke slunci a do jejich domů se řítí pouliční hluk. Na ulici ohlušující cvrlikání ptáků, umělci zpívají, veselí studenti recitují poezii, nemluvě o hluku v zácpách a metru. Pracovníci hygieny podotýkají, že dlouhodobý pobyt v hlučném městě je zdraví škodlivý. Zvukové zázemí hlavního města tvoří doprava,
hluk z letectví, průmyslu a domácností. Nejškodlivější je hluk automobilů, protože letadla létají poměrně vysoko a hluk z podniků se rozpouští v jejich budovách. Neustálý řev aut na obzvlášť frekventovaných dálnicích dvojnásobně překračuje všechny přípustné normy. Jak hlavní město překonává zvukovou bariéru? Moskva je nebezpečná množstvím zvuků, takže obyvatelé hlavního města instalují okna s dvojitým zasklením, aby hluk tlumili.

Jak se bourá zvuková bariéra?

Až do roku 1947 neexistovaly žádné skutečné údaje o pohodě člověka v kokpitu letadla, které letí rychleji než zvuk. Jak se ukazuje, prolomení zvukové bariéry vyžaduje určitou sílu a odvahu. Během letu se ukáže, že neexistuje žádná záruka přežití. Ani profesionální pilot nemůže s jistotou říci, zda konstrukce letadla odolá útoku živlů. Během několika minut se letadlo může jednoduše rozpadnout. co to vysvětluje? Je třeba poznamenat, že pohyb podzvukovou rychlostí vytváří akustické vlny, které se šíří jako kruhy z padlého kamene. Nadzvuková rychlost vybudí rázové vlny a člověk stojící na zemi slyší zvuk podobný výbuchu. Bez výkonných počítačů bylo složité řešit složité problémy a člověk se musel spoléhat na foukací modely v aerodynamických tunelech. Někdy při nedostatečném zrychlení letadla dosáhne rázová vlna takové síly, že z domů, nad kterými letadlo letí, vylétají okna. Ne každý bude schopen překonat zvukovou bariéru, protože v tuto chvíli se celá konstrukce otřese a upevnění zařízení může utrpět značné poškození. Proto jsou pro piloty tak důležité dobré zdraví a emoční stabilita. Pokud je let plynulý a zvuková bariéra je překonána co nejrychleji, pak pilot ani případní cestující nepocítí žádné zvlášť nepříjemné pocity. Výzkumné letadlo bylo postaveno speciálně k prolomení zvukové bariéry v lednu 1946. Vznik stroje inicioval příkaz ministerstva obrany, ale místo zbraní byl napěchován vědeckým vybavením, které sledovalo provozní režim mechanismů a přístrojů. Toto letadlo bylo jako moderní řízená střela s vestavěným raketovým motorem. Letadlo prolomilo zvukovou bariéru, když maximální rychlost 2736 km/h.

Slovní a hmotné památky na dobytí rychlosti zvuku

Úspěchy v prolomení zvukové bariéry jsou i dnes vysoce ceněny. Takže letadlo, ve kterém ji Chuck Yeager poprvé překonal, je nyní vystaveno v Národním muzeu letectví a kosmonautiky, které se nachází ve Washingtonu. Ale Technické specifikace tento lidský vynález by neměl žádnou cenu bez zásluh samotného pilota. Chuck Yeager prošel leteckou školou a bojoval v Evropě, poté se vrátil do Anglie. Nespravedlivé vyloučení z létání nezlomilo Yeagerova ducha a dosáhl přijetí u vrchního velitele evropských jednotek. V letech zbývajících do konce války se Yeager zúčastnil 64 bojových misí, během kterých sestřelil 13 letadel. Chuck Yeager se vrátil do své vlasti v hodnosti kapitána. Jeho vlastnosti svědčí o fenomenální intuici, neuvěřitelné vyrovnanosti a vytrvalosti v kritických situacích. Yeager nejednou vytvořil rekordy ve svém letadle. Jeho další kariéra byla u jednotek letectva, kde cvičil piloty. Naposledy Chuck Yeager prolomil zvukovou bariéru ve věku 74 let, což bylo v den padesátého výročí jeho letové historie a v roce 1997.

Komplexní úkoly tvůrců letadel

Světoznámý letoun MiG-15 začal vznikat v okamžiku, kdy vývojáři pochopili, že nelze spoléhat pouze na prolomení zvukové bariéry, ale že je třeba vyřešit složité technické problémy. V důsledku toho byl vytvořen stroj tak úspěšný, že jeho modifikace vstoupily do služby rozdílné země. Několik různých designové kanceláře připojil se k jakési soutěž, jehož cenou byl patent na nejúspěšnější a nejfunkčnější letoun. Byly vyvinuty letouny se šikmými křídly, což znamenalo revoluci v jejich konstrukci. Ideální zařízení muselo být výkonné, rychlé a neuvěřitelně odolné vůči jakémukoli vnějšímu poškození. Šikmá křídla letadel se stala prvkem, který jim pomohl ztrojnásobit rychlost zvuku. Poté se dále zvyšoval, což bylo vysvětlováno zvýšením výkonu motoru, použitím inovativních materiálů a optimalizací aerodynamických parametrů. Překonání zvukové bariéry se stalo možným a skutečným i pro neprofesionála, ale to ho nečiní méně nebezpečným, takže každý nadšenec extrémních sportů by měl rozumně zhodnotit své síly, než se rozhodne pro takový experiment.

Někdy, když oblohou proletí tryskové letadlo, můžete slyšet hlasitou ránu, která zní jako výbuch. Tento „výbuch“ je důsledkem toho, že letadlo prolomilo zvukovou bariéru.

Co je to zvuková bariéra a proč slyšíme výbuch? A který jako první prolomil zvukovou bariéru ? Těmito otázkami se budeme zabývat níže.

Co je to zvuková bariéra a jak se tvoří?

Aerodynamická zvuková bariéra je řada jevů, které doprovázejí pohyb jakéhokoli letadla (letadla, rakety atd.), jehož rychlost je rovna nebo přesahuje rychlost zvuku. Jinými slovy, aerodynamická „zvuková bariéra“ je prudký skok v odporu vzduchu, ke kterému dochází, když letadlo dosáhne rychlosti zvuku.

Zvukové vlny se šíří prostorem určitou rychlostí, která se mění v závislosti na výšce, teplotě a tlaku. Například na hladině moře je rychlost zvuku přibližně 1220 km/h, ve výšce 15 tisíc m – až 1000 km/h atd. Když se rychlost letadla blíží rychlosti zvuku, působí na něj určitá zatížení. Příď letadla při normálních rychlostech (podzvukových) před sebou „žene“ vlnu stlačeného vzduchu, jejíž rychlost odpovídá rychlosti zvuku. Rychlost vlny je větší než normální rychlost letadla. Díky tomu vzduch volně proudí po celém povrchu letadla.

Pokud však rychlost letadla odpovídá rychlosti zvuku, kompresní vlna se nevytváří na přídi, ale před křídlem. V důsledku toho se vytváří rázová vlna, která zvyšuje zatížení křídel.

Aby letadlo překonalo zvukovou bariéru, musí mít kromě určité rychlosti speciální konstrukci. Proto konstruktéři letadel vyvinuli a použili speciální aerodynamický profil křídla a další triky při stavbě letadel. V okamžiku prolomení zvukové bariéry pociťuje pilot moderního nadzvukového letadla vibrace, „poskoky“ a „aerodynamické otřesy“, které na zemi vnímáme jako prasknutí nebo výbuch.

Kdo jako první prolomil zvukovou bariéru?

Otázka „průkopníků“ zvukové bariéry je stejná jako otázka prvních vesmírných průzkumníků. Na otázku" Kdo jako první prolomil nadzvukovou bariéru? ? Můžete dát různé odpovědi. Toto je první člověk, který prolomil zvukovou bariéru, a první žena, a kupodivu, první zařízení...

První, kdo prolomil zvukovou bariéru, byl testovací pilot Charles Edward Yeager (Chuck Yeager). Jeho experimentální letoun Bell X-1 vybavený raketovým motorem se 14. října 1947 dostal do mělkého střemhlavého letu z výšky 21 379 m nad Victorville (Kalifornie, USA) a dosáhl rychlosti zvuku. Rychlost letadla v tu chvíli byla 1207 km/h.

Vojenský pilot po celou svou kariéru výrazně přispěl k rozvoji nejen amerického vojenské letectví, ale také kosmonautika. Charles Elwood Yeager ukončil svou kariéru jako generál v americkém letectvu, navštívil mnoho částí světa. Zkušenosti vojenského pilota se hodily i v Hollywoodu při inscenování velkolepých leteckých kousků v celovečerním filmu „Pilot“.

Příběh Chucka Yeagera o prolomení zvukové bariéry vypráví film „The Right Guys“, který v roce 1984 získal čtyři Oscary.

Další „dobyvatelé“ zvukové bariéry

Kromě Charlese Yeagera, který jako první prolomil zvukovou bariéru, byli další rekordmani.

První sovětský zkušební pilot - Sokolovský (26. prosince 1948).
První ženou je Američanka Jacqueline Cochranová (18. května 1953). Její letoun F-86 při letu nad leteckou základnou Edwards (Kalifornie, USA) prolomil zvukovou bariéru rychlostí 1223 km/h.
Prvním civilním letadlem bylo americké dopravní letadlo Douglas DC-8 (21. srpna 1961). Jeho let, který se uskutečnil ve výšce asi 12,5 tisíce m, byl experimentální a byl organizován s cílem shromáždit data nezbytná pro budoucí konstrukci náběžných hran křídel.
První vůz, který prolomil zvukovou bariéru - Thrust SSC (15. října 1997).
První, kdo prolomil zvukovou bariéru volným pádem, byl Američan Joe Kittinger (1960), který seskočil padákem z výšky 31,5 km. Avšak poté, přeletem nad americkým městem Roswell (Nové Mexiko, USA) 14. října 2012 Rakušan Felix Baumgartner vytvořil světový rekord, když nechal balón s padákem ve výšce 39 km. Jeho rychlost byla asi 1342,8 km/h a jeho sestup k zemi, z nichž většina byla volným pádem, trval pouhých 10 minut.
Světový rekord v prolomení zvukové bariéry letadlem patří hypersonické aerobalistické střele vzduch-země X-15 (1967), nyní ve výzbroji ruské armády. Rychlost rakety ve výšce 31,2 km byla 6389 km/h. Dovolím si poznamenat, že maximální možná rychlost lidského pohybu v historii pilotovaných letadel je 39 897 km/h, které dosáhl v roce 1969 americký kosmická loď"Apollo 10".

První vynález, který prolomil zvukovou bariéru

Kupodivu první vynález, který prolomil zvukovou bariéru, byl... jednoduchý bič, který vynalezli staří Číňané před 7 tisíci lety.

Před vynálezem okamžité fotografie v roce 1927 by nikoho nenapadlo, že prásknutí bičem není jen náraz řemínku do rukojeti, ale miniaturní nadzvukové cvaknutí. Při prudkém švihu se vytvoří smyčka, jejíž rychlost se několikanásobně zvýší a je doprovázena cvaknutím. Smyčka prolomí zvukovou bariéru při rychlosti asi 1200 km/h.

Zvuková bariéra je jev, ke kterému dochází při letu letadla nebo rakety v okamžiku přechodu z podzvukové na nadzvukovou rychlost letu v atmosféře. Když se rychlost letadla blíží rychlosti zvuku (1200 km/h), objeví se ve vzduchu před ním tenká oblast, ve které dochází k prudkému nárůstu tlaku a hustoty vzduchu. Toto zhutnění vzduchu před letícím letadlem se nazývá rázová vlna. Na zemi je průchod rázové vlny vnímán jako rána, podobně jako zvuk výstřelu. Po překročení rychlosti zvuku letadlo prochází touto oblastí se zvýšenou hustotou vzduchu, jako by ji prorazilo - prolomilo zvukovou bariéru. Prolomení zvukové bariéry se dlouhou dobu zdálo být vážným problémem ve vývoji letectví. K jeho vyřešení bylo nutné změnit profil a tvar křídla letadla (ztenčilo se a zahnulo dozadu), přední část trupu více zašpičatěla a letoun vybavil proudové motory. Rychlost zvuku poprvé překonal v roce 1947 Charles Yeager na letounu Bell X-1 (USA) s kapalným raketovým motorem startovaným z letadla Boeing B-29. V Rusku jako první prolomil zvukovou bariéru v roce 1948 pilot O.V. Sokolovskij na experimentálním letounu La-176 s proudovým motorem.

Video.

Rychlost zvuku.

Rychlost šíření (vzhledem k médiu) malých tlakových poruch. V dokonalém plynu (například ve vzduchu při mírných teplotách a tlaku) S. z. nezávisí na povaze šířící se drobné poruchy a je stejná jak pro monochromatické kmity různých frekvencí (), tak pro slabé rázové vlny. V dokonalém plynu v uvažovaném bodě prostoru je S.z. a závisí pouze na složení plynu a jeho absolutní teplotě T:
a = (dp/d(())1/2 = ((()p/(())1/2 = ((()RT/(())1/2,
kde dp/d(() - derivace tlaku vzhledem k hustotě pro isentropický děj, (-) - adiabatický exponent, R - univerzální plynová konstanta, (-) - molekulová hmotnost (ve vzduchu a 20,1T1/2 m/s při 0 (°)C a = 332 m/s).
V plynu s fyzikálně-chemickými přeměnami, například v disociačním plynu, S.z. bude záviset na tom, jak - rovnovážné nebo nerovnovážné - tyto procesy probíhají v poruchové vlně. Při termodynamické rovnováze S.z. závisí pouze na složení plynu, jeho teplotě a tlaku. Když fyzikálně-chemické procesy probíhají nerovnovážným způsobem, dochází k disperzi zvuku, tedy k rozptylu zvuku. závisí nejen na stavu média, ale také na frekvenci kmitů (). Ze zamrzlé sluneční soustavy se šíří vysokofrekvenční oscilace ((tm), ()) - doba relaxace. aj, nízkofrekvenční ((,) 0) - s rovnováhou S. z. ae, a aj > ae. Rozdíl mezi aj a ai je zpravidla malý (ve vzduchu při T = 6000(°)C a p = 105 Pa je to asi 15 %). V kapalinách S. z. výrazně vyšší než u plynu (ve vodě 1500 m/s)

Neobvyklý obraz lze někdy pozorovat při letu proudových letadel, která jako by vystupovala z oblaku mlhy. Tento jev se nazývá Prandtl-Gloertův efekt a spočívá ve vzhledu mraku za objektem pohybujícím se transsonickou rychlostí v podmínkách vysoké vlhkosti vzduchu.

Důvodem tohoto neobvyklého jevu je to, že osoba letí vysoká rychlost Letadlo vytváří oblast vysokého tlaku vzduchu před sebou a oblast nízkého tlaku za sebou. Poté, co letadlo projde, se oblast nízkého tlaku začne plnit okolním vzduchem. V tomto případě je v důsledku dostatečně velké setrvačnosti vzduchových hmot nejprve celá oblast nízkého tlaku naplněna vzduchem z blízkých oblastí sousedících s oblastí nízkého tlaku.

Tento proces je lokálně adiabatickým procesem, kdy se zvětšuje objem, který zaujímá vzduch a klesá jeho teplota. Pokud je vlhkost vzduchu dostatečně vysoká, může teplota klesnout až na takovou hodnotu, že je pod rosným bodem. Poté vodní pára obsažená ve vzduchu kondenzuje do drobných kapiček, které tvoří malý obláček.

Klikací 2600 px

Jak se tlak vzduchu normalizuje, teplota se v něm vyrovná a opět stoupne nad rosný bod a mrak se rychle rozpustí ve vzduchu. Jeho životnost obvykle nepřesahuje zlomek sekundy. Když tedy letadlo letí, zdá se, že ho následuje mrak – díky tomu, že se neustále tvoří bezprostředně za letadlem a pak mizí.

Existuje obecná mylná představa, že výskyt mraku v důsledku Prandtl-Glauertova efektu znamená, že toto je okamžik, kdy letadlo prolomí zvukovou bariéru. Za podmínek normální nebo mírně zvýšené vlhkosti se oblak tvoří pouze při vysokých rychlostech, blízkých rychlosti zvuku. Přitom při letu v malé výšce a v podmínkách velmi vysoké vlhkosti (například nad oceánem) lze tento efekt pozorovat při rychlostech výrazně nižších, než je rychlost zvuku.

Klikací 2100 px

Dochází k nedorozumění s výrazem „tlesknutí“ způsobenému nepochopením pojmu „zvuková bariéra“. Tento „pop“ se správně nazývá „zvukový třesk“. Letadlo pohybující se nadzvukovou rychlostí vytváří v okolním vzduchu rázové vlny a rázy tlaku vzduchu. Zjednodušeně si lze tyto vlny představit jako kužel doprovázející let letadla, jehož vrchol je jakoby navázán na příď trupu a tvořící přímky směřují proti pohybu letadla a šíří se poměrně daleko. například na povrch země.

Klikatelné 2500 px

Když hranice tohoto pomyslného kužele, který označuje přední část hlavní zvukové vlny, dosáhne lidského ucha, je slyšet prudký skok v tlaku jako klapnutí. Sonický třesk jakoby upoutaný doprovází celý let letadla za předpokladu, že se letadlo pohybuje dostatečně rychle, byť konstantní rychlostí. Klapka se zdá být průchodem hlavní vlny sonického třesku přes pevný bod na povrchu země, kde se nachází například posluchač.

Jinými slovy, pokud by nadzvukové letadlo začalo létat tam a zpět nad posluchačem konstantní, ale nadzvukovou rychlostí, pak by rána byla slyšet pokaždé, nějakou dobu poté, co letadlo proletělo nad posluchačem v poměrně blízké vzdálenosti.

Ale podívejte se, jaký zajímavý záběr! Tohle je poprvé, co to vidím!

Klikací 1920 px - komu na stůl!