ხმის ბარიერის გარღვევის ეფექტი. რა ხდება, როდესაც თვითმფრინავი არღვევს ხმის ბარიერს. რუსული სამგზავრო ზებგერითი თვითმფრინავი

ილუსტრაციის საავტორო უფლებები SPL

ხშირად ამბობენ, რომ საბრძოლო თვითმფრინავების სანახაობრივი ფოტოები წყლის ორთქლის მკვრივ კონუსში წარმოადგენენ თვითმფრინავს, რომელიც არღვევს ხმის ბარიერს. მაგრამ ეს შეცდომაა. მიმომხილველი საუბრობს ფენომენის ნამდვილ მიზეზზე.

ეს სანახაობრივი ფენომენი არაერთხელ იქნა გადაღებული ფოტოგრაფებისა და ვიდეოგრაფების მიერ. სამხედრო თვითმფრინავი გადის მიწაზე დიდი სიჩქარით, საათში რამდენიმე ასეული კილომეტრით.

მებრძოლის აჩქარებისას მის გარშემო იწყება კონდენსაციის მკვრივი კონუსის წარმოქმნა; როგორც ჩანს, თვითმფრინავი კომპაქტურ ღრუბელშია.

ასეთი ფოტოების წარმოსახვითი წარწერები ხშირად ამტკიცებს, რომ ეს არის ბგერის ბუმის ვიზუალური მტკიცებულება, როდესაც თვითმფრინავი აღწევს ზებგერით სიჩქარეს.

სინამდვილეში ეს სიმართლეს არ შეესაბამება. ჩვენ ვაკვირდებით ეგრეთ წოდებულ პრანდტლ-გლაუერტის ეფექტს - ფიზიკურ ფენომენს, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც თვითმფრინავი უახლოვდება ხმის სიჩქარეს. მას არაფერი აქვს საერთო ხმის ბარიერის გარღვევასთან.

• სხვა სტატიები BBC Future-ის ვებსაიტზე რუსულ ენაზე

თვითმფრინავების წარმოების განვითარებით, აეროდინამიკური ფორმები უფრო დახვეწილი და სიჩქარე გახდა თვითმფრინავისტაბილურად იზრდებოდა - თვითმფრინავებმა ირგვლივ არსებული ჰაერით დაიწყეს ისეთი რამის კეთება, რისი გაკეთებაც მათ უფრო ნელ და მოცულობით წინამორბედებს არ შეეძლოთ.

იდუმალი დარტყმითი ტალღები, რომლებიც წარმოიქმნება დაბალ მფრინავი თვითმფრინავების გარშემო, როდესაც ისინი მიუახლოვდებიან და შემდეგ არღვევენ ხმის ბარიერს, ვარაუდობენ, რომ ჰაერი უცნაურად იქცევა ასეთ სიჩქარეზე.

რა არის კონდენსაციის ეს იდუმალი ღრუბლები?

ილუსტრაციის საავტორო უფლებებიგეტისურათის წარწერა პრანდტლ-გლოერტის ეფექტი ყველაზე მეტად გამოხატულია თბილ, ნოტიო ატმოსფეროში ფრენისას.

სამეფო აერონავტიკული საზოგადოების აეროდინამიკის ჯგუფის თავმჯდომარის, როდ ირვინის თქმით, პირობები, რომლებშიც ორთქლის კონუსი წარმოიქმნება, დაუყოვნებლივ წინ უსწრებს თვითმფრინავს, რომელიც არღვევს ხმის ბარიერს. თუმცა, ეს ფენომენი ჩვეულებრივ გადაღებულია ოდნავ სიჩქარით ნაკლები სიჩქარეხმა.

ჰაერის ზედაპირული ფენები უფრო მკვრივია, ვიდრე ატმოსფერო მაღალ სიმაღლეებზე. დაბალ სიმაღლეზე ფრენისას ხდება ხახუნის და წევის მომატება.

სხვათა შორის, პილოტებს ხმელეთზე ხმის ბარიერის გატეხვა ეკრძალებათ. ”შეგიძლიათ ზებგერითი გადახვიდეთ ოკეანეზე, მაგრამ არა მყარ ზედაპირზე”, - განმარტავს ირვინი, ”სხვათა შორის, ეს გარემოება პრობლემას წარმოადგენდა ზებგერითი სამგზავრო ლაინერისთვის Concorde - აკრძალვა დაწესდა მას შემდეგ, რაც იგი ექსპლუატაციაში შევიდა, და ეკიპაჟს მიეცა ზებგერითი სიჩქარის განვითარების უფლება მხოლოდ წყლის ზედაპირზე."

უფრო მეტიც, უკიდურესად რთულია ხმის ბუმის ვიზუალურად დაფიქსირება, როდესაც თვითმფრინავი აღწევს ზებგერით სიჩქარეს. მისი დანახვა შეუიარაღებელი თვალით შეუძლებელია - მხოლოდ სპეციალური აღჭურვილობის დახმარებით.

ქარის გვირაბებში ზებგერითი სიჩქარით აფეთქებული მოდელების გადასაღებად, ჩვეულებრივ გამოიყენება სპეციალური სარკეები, რათა აღმოაჩინონ დარტყმითი ტალღის წარმოქმნით გამოწვეული სინათლის არეკვლის განსხვავება.

ილუსტრაციის საავტორო უფლებებიგეტისურათის წარწერა როდესაც ჰაერის წნევა იცვლება, ჰაერის ტემპერატურა ეცემა და მასში შემავალი ტენიანობა კონდენსაციად იქცევა.

ეგრეთ წოდებული შლირენის მეთოდით (ან ტოპლერის მეთოდით) მიღებული ფოტოები გამოიყენება მოდელის გარშემო წარმოქმნილი დარტყმითი ტალღების (ან, როგორც მათ ასევე უწოდებენ, დარტყმის ტალღებს) ვიზუალიზაციას.

აფეთქებისას მოდელების ირგვლივ არ იქმნება კონდენსაციის კონუსები, ვინაიდან ქარის გვირაბებში გამოყენებული ჰაერი წინასწარ გაშრება.

წყლის ორთქლის კონუსები დაკავშირებულია დარტყმის ტალღებთან (რომლებიც რამდენიმეა), რომლებიც წარმოიქმნება თვითმფრინავის გარშემო სიჩქარის მატებისას.

როდესაც თვითმფრინავის სიჩქარე უახლოვდება ხმის სიჩქარეს (დაახლოებით 1234 კმ/სთ ზღვის დონეზე), ლოკალური წნევისა და ტემპერატურის სხვაობა ხდება მის ირგვლივ მიმავალ ჰაერში.

შედეგად, ჰაერი კარგავს ტენიანობის შენარჩუნების უნარს და კონდენსაცია წარმოიქმნება კონუსის სახით, როგორიცაა ამ ვიდეოზე.

„ხილული ორთქლის კონუსი გამოწვეულია დარტყმითი ტალღით, რომელიც ქმნის წნევისა და ტემპერატურის განსხვავებას თვითმფრინავის მიმდებარე ჰაერში“, - ამბობს ირვინი.

ფენომენის ბევრი საუკეთესო ფოტო გადაღებულია აშშ-ს საზღვაო ძალების თვითმფრინავებიდან - გასაკვირი არ არის, იმის გათვალისწინებით, რომ თბილი, ტენიანი ჰაერი ზღვის ზედაპირთან ახლოს უფრო გამოხატავს პრანდტლ-გლაუერტის ეფექტს.

ასეთ ტრიუკებს ხშირად ასრულებენ F/A-18 Hornet გამანადგურებელ-ბომბდამშენები - ეს არის ამერიკული თვითმფრინავის მთავარი ტიპის გადამზიდავი. საზღვაო ავიაცია.

ილუსტრაციის საავტორო უფლებები SPLსურათის წარწერა შოკი, როდესაც თვითმფრინავი აღწევს ზებგერით სიჩქარეს, ძნელია შეუიარაღებელი თვალით აღმოაჩინოს.

იგივე საბრძოლო მანქანებს იყენებენ აშშ-ს საზღვაო საზღვაო Blue Angels აერობატული გუნდის წევრები, რომლებიც ოსტატურად ასრულებენ მანევრებს, რომლებშიც საჰაერო ხომალდის გარშემო წარმოიქმნება კონდენსაციის ღრუბელი.

ფენომენის სანახაობრივი ბუნების გამო, მას ხშირად იყენებენ საზღვაო ავიაციის პოპულარიზაციისთვის. პილოტები განზრახ მანევრირებენ ზღვაზე, სადაც ყველაზე ოპტიმალურია Prandtl-Gloert ეფექტის წარმოქმნის პირობები, ხოლო პროფესიონალი საზღვაო ფოტოგრაფები მორიგეობენ იქვე - ბოლოს და ბოლოს, შეუძლებელია რეაქტიული თვითმფრინავის მკაფიო სურათის გადაღება, რომელიც დაფრინავს. ჩვეულებრივი სმარტფონით 960 კმ/სთ სიჩქარე.

კონდენსაციის ღრუბლები ყველაზე შთამბეჭდავად გამოიყურება ეგრეთ წოდებულ ტრანსონური ფრენის რეჟიმში, როდესაც ჰაერი ნაწილობრივ მიედინება თვითმფრინავის გარშემო ზებგერითი სიჩქარით, ნაწილობრივ კი ქვებგერითი სიჩქარით.

„თვითმფრინავი სულაც არ დაფრინავს ზებგერითი სიჩქარით, მაგრამ ჰაერი მიედინება ფრთის ზედა ზედაპირზე უფრო მაღალი სიჩქარით, ვიდრე ქვედა ზედაპირზე, რაც იწვევს ადგილობრივ დარტყმის ტალღას“, - ამბობს ირვინი.

მისი თქმით, პრანდტლ-გლაუერტის ეფექტი რომ მოხდეს, გარკვეულია კლიმატური პირობები(კერძოდ, თბილი და ნოტიო ჰაერი), რომელსაც გადამზიდავებზე დაფუძნებული მებრძოლები სხვა თვითმფრინავებთან შედარებით უფრო ხშირად ხვდებიან.

ყველაფერი რაც თქვენ უნდა გააკეთოთ არის სიკეთის თხოვნა პროფესიონალი ფოტოგრაფიდა - ვოილა! - თქვენი თვითმფრინავი დაიჭირეს გარშემორტყმული წყლის ორთქლის თვალწარმტაცი ღრუბლით, რომელსაც ბევრი ჩვენგანი შეცდომით აღიქვამს ზებგერითი სიჩქარის მიღწევის ნიშნად.

• შეგიძლიათ წაიკითხოთ საიტზე

რას წარმოვიდგენთ, როდესაც გვესმის გამოთქმა „ხმოვანი ბარიერი“? გარკვეულმა ზღვარმა შეიძლება სერიოზულად იმოქმედოს სმენაზე და კეთილდღეობაზე. ჩვეულებრივ ხმის ბარიერი კორელაციაშია საჰაერო სივრცის დაპყრობასთან და

ამ დაბრკოლების გადალახვამ შეიძლება გამოიწვიოს ძველი დაავადებების, ტკივილის სინდრომების და ალერგიული რეაქციების განვითარების პროვოცირება. ეს იდეები სწორია თუ ისინი წარმოადგენენ დამკვიდრებულ სტერეოტიპებს? აქვთ თუ არა მათ ფაქტობრივი საფუძველი? რა არის ხმის ბარიერი? როგორ და რატომ ჩნდება? ჩვენ შევეცდებით ამ სტატიაში გავარკვიოთ ეს ყველაფერი და რამდენიმე დამატებითი ნიუანსი, ასევე ამ კონცეფციასთან დაკავშირებული ისტორიული ფაქტები.

ეს იდუმალი მეცნიერება არის აეროდინამიკა

აეროდინამიკის მეცნიერებაში, შექმნილია მოძრაობის თანმხლები ფენომენების ასახსნელად
თვითმფრინავი, არსებობს "ხმის ბარიერის" კონცეფცია. ეს არის ფენომენების სერია, რომელიც ხდება ზებგერითი თვითმფრინავების ან რაკეტების მოძრაობის დროს, რომლებიც მოძრაობენ ბგერის სიჩქარესთან ახლოს ან მეტი სიჩქარით.

რა არის შოკის ტალღა?

როდესაც ზებგერითი ნაკადი მიედინება მანქანის გარშემო, ქარის გვირაბში ჩნდება დარტყმითი ტალღა. მისი კვალი შეუიარაღებელი თვალითაც კი ჩანს. ადგილზე ისინი გამოხატულია ყვითელი ხაზით. დარტყმის ტალღის კონუსის გარეთ, ყვითელი ხაზის წინ, ადგილზე თვითმფრინავიც კი არ გესმის. ბგერაზე მეტი სიჩქარით, სხეულები ექვემდებარება ხმის ნაკადს, რაც იწვევს დარტყმის ტალღას. შეიძლება იყოს ერთზე მეტი, სხეულის ფორმის მიხედვით.

შოკის ტალღის ტრანსფორმაცია

დარტყმის ტალღის ფრონტს, რომელსაც ზოგჯერ დარტყმის ტალღას უწოდებენ, აქვს საკმაოდ მცირე სისქე, რაც, მიუხედავად ამისა, შესაძლებელს ხდის თვალყური ადევნოთ ნაკადის თვისებებში მკვეთრ ცვლილებებს, სხეულთან მიმართებაში მისი სიჩქარის დაქვეითებას და შესაბამის ზრდას. გაზის წნევა და ტემპერატურა ნაკადში. ამ შემთხვევაში კინეტიკური ენერგია ნაწილობრივ გარდაიქმნება გაზის შიდა ენერგიად. ამ ცვლილებების რაოდენობა პირდაპირ დამოკიდებულია ზებგერითი დინების სიჩქარეზე. როდესაც დარტყმითი ტალღა შორდება აპარატს, წნევის ვარდნა მცირდება და დარტყმითი ტალღა გარდაიქმნება ხმის ტალღად. მას შეუძლია მიაღწიოს გარე დამკვირვებელს, რომელიც მოისმენს აფეთქების მსგავს დამახასიათებელ ხმას. არსებობს მოსაზრება, რომ ეს მიუთითებს იმაზე, რომ მოწყობილობამ მიაღწია ხმის სიჩქარეს, როდესაც თვითმფრინავი ტოვებს ხმის ბარიერს.

მართლა რა ხდება?

ხმის ბარიერის გარღვევის ეგრეთ წოდებული მომენტი პრაქტიკაში წარმოადგენს დარტყმითი ტალღის გავლას თვითმფრინავის ძრავების მზარდი ხმაურით. ახლა მოწყობილობა წინ უსწრებს თანმხლებ ხმას, ამიტომ ძრავის გუგუნი ისმის შემდეგ. ხმის სიჩქარის მიახლოება შესაძლებელი გახდა მეორე მსოფლიო ომის დროს, მაგრამ ამავე დროს პილოტებმა შენიშნეს საგანგაშო სიგნალები თვითმფრინავების ექსპლუატაციაში.

ომის დასრულების შემდეგ ბევრი თვითმფრინავის დიზაინერი და მფრინავი ცდილობდა ხმის სიჩქარის მიღწევას და ხმის ბარიერის გარღვევას, მაგრამ ბევრი ეს მცდელობა ტრაგიკულად დასრულდა. პესიმისტი მეცნიერები ამტკიცებდნენ, რომ ამ ლიმიტის გადალახვა არ შეიძლებოდა. არავითარ შემთხვევაში არ იყო ექსპერიმენტული, მაგრამ მეცნიერული, შესაძლებელი გახდა აეხსნა „ხმის ბარიერის“ ცნების ბუნება და მისი დაძლევის გზების პოვნა.

უსაფრთხო ფრენები ტრანსონური და ზებგერითი სიჩქარით შესაძლებელია ტალღის კრიზისის თავიდან აცილებით, რომლის წარმოქმნა დამოკიდებულია თვითმფრინავის აეროდინამიკურ პარამეტრებზე და ფრენის სიმაღლეზე. სიჩქარის ერთი დონიდან მეორეზე გადასვლა უნდა განხორციელდეს რაც შეიძლება სწრაფად, დამწვრობის შემდგომი გამოყენებით, რაც ხელს შეუწყობს ტალღის კრიზისის ზონაში ხანგრძლივი ფრენის თავიდან აცილებას. ტალღის კრიზისი, როგორც კონცეფცია, მოვიდა წყლის ტრანსპორტიდან. ის წარმოიშვა, როდესაც გემები მოძრაობდნენ წყლის ზედაპირზე ტალღების სიჩქარესთან ახლოს. ტალღის კრიზისში მოხვედრა იწვევს სიჩქარის გაზრდას და თუ ტალღის კრიზისს რაც შეიძლება მარტივად გადალახავთ, მაშინ შეგიძლიათ შეხვიდეთ წყლის ზედაპირის გასწვრივ დაგეგმვის ან სრიალის რეჟიმში.

თვითმფრინავების მართვის ისტორია

პირველი ადამიანი, რომელმაც მიაღწია ზებგერითი ფრენის სიჩქარეს ექსპერიმენტულ თვითმფრინავში, იყო ამერიკელი პილოტი ჩაკ იეგერი. მისი მიღწევა ისტორიაში დაფიქსირდა 1947 წლის 14 ოქტომბერს. სსრკ-ს ტერიტორიაზე ხმის ბარიერი 1948 წლის 26 დეკემბერს დაარღვიეს სოკოლოვსკიმ და ფედოროვმა, რომლებიც დაფრინავდნენ გამოცდილი მებრძოლით.

სამოქალაქო პირებს შორის სამგზავრო ავიახაზმა Douglas DC-8-მა გაარღვია ხმის ბარიერი, რომელმაც 1961 წლის 21 აგვისტოს მიაღწია 1.012 მახ სიჩქარეს, ანუ 1262 კმ/სთ. ფრენის მიზანი იყო ფრთის დიზაინის მონაცემების შეგროვება. თვითმფრინავებს შორის მსოფლიო რეკორდი დაამყარა ჰიპერბგერითი ჰაერი-მიწა აერობალისტური რაკეტით, რომელიც ემსახურება რუსეთის არმიას. 31,2 კილომეტრის სიმაღლეზე რაკეტამ მიაღწია 6389 კმ/სთ სიჩქარეს.

ჰაერში ხმის ბარიერის გარღვევიდან 50 წლის შემდეგ ინგლისელმა ენდი გრინმა მსგავს მიღწევას მანქანაში მიაღწია. ამერიკელმა ჯო კიტინგერმა თავისუფალ ვარდნაში რეკორდის მოხსნა სცადა და 31,5 კილომეტრს მიაღწია. დღეს, 2012 წლის 14 ოქტომბერს, ფელიქს ბაუმგარტნერმა დაამყარა მსოფლიო რეკორდი, ტრანსპორტის დახმარების გარეშე, თავისუფალ ვარდნაში 39 კილომეტრის სიმაღლიდან, დაარღვია ხმის ბარიერი. მისი სიჩქარე საათში 1342,8 კილომეტრს აღწევდა.

ხმის ბარიერის ყველაზე უჩვეულო რღვევა

უცნაურია ფიქრი, მაგრამ პირველი გამოგონება მსოფლიოში, რომელმაც გადალახა ეს ზღვარი, იყო ჩვეულებრივი მათრახი, რომელიც გამოიგონეს ძველმა ჩინელებმა თითქმის 7 ათასი წლის წინ. თითქმის მყისიერი ფოტოგრაფიის გამოგონებამდე 1927 წელს, არავის ეჭვი არ ეპარებოდა, რომ მათრახის ბზარი მინიატურული ხმის ბუმი იყო. მკვეთრი რხევა ქმნის მარყუჟს და სიჩქარე მკვეთრად იზრდება, რაც დასტურდება დაჭერით. ხმის ბარიერიგადალახავს დაახლოებით 1200 კმ/სთ სიჩქარით.

ყველაზე ხმაურიანი ქალაქის საიდუმლო

გასაკვირი არ არის, რომ პატარა ქალაქების მაცხოვრებლები შოკში არიან, როდესაც დედაქალაქს პირველად ხედავენ. უამრავი ტრანსპორტი, ასობით რესტორანი და გასართობი ცენტრებიდაგაბნევთ და აგიხსნით თქვენი ჩვეული გაფუჭებიდან. გაზაფხულის დასაწყისი დედაქალაქში ჩვეულებრივ თარიღდება აპრილით, ვიდრე მეამბოხე, ქარიშხლიანი მარტით. აპრილში ცა მოწმენდილია, ნაკადულები მოედინება და კვირტები ყვავის. გრძელი ზამთრისგან დაღლილი ხალხი ფართოდ ხსნის ფანჯრებს მზისკენ და მათ სახლებში ქუჩების ხმაური შემოდის. ჩიტები ყრუდ ჭიკჭიკებენ ქუჩაში, მხატვრები მღერიან, მხიარული სტუდენტები კითხულობენ პოეზიას, რომ აღარაფერი ვთქვათ საცობებში და მეტროში ხმაურზე. ჰიგიენის დეპარტამენტის თანამშრომლები აღნიშნავენ, რომ ხმაურიან ქალაქში დიდხანს ყოფნა ჯანმრთელობისთვის საზიანოა. დედაქალაქის ხმის ფონი ტრანსპორტისგან შედგება,
საავიაციო, სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო ხმაური. ყველაზე მავნე მანქანის ხმაურია, რადგან თვითმფრინავები საკმაოდ მაღლა დაფრინავენ და საწარმოების ხმაური იშლება მათ შენობებში. განსაკუთრებით გადატვირთულ მაგისტრალებზე მანქანების მუდმივი ღრიალი ორჯერ აჭარბებს ყველა დასაშვებ სტანდარტს. როგორ გადალახავს დედაქალაქი ხმის ბარიერს? მოსკოვი საშიშია ბგერების სიმრავლით, ამიტომ დედაქალაქის მაცხოვრებლები ხმაურის ჩასახშობად ორმაგი მინის ფანჯრებს აყენებენ.

როგორ ავიღოთ ხმის ბარიერი?

1947 წლამდე არ არსებობდა რეალური მონაცემები იმ თვითმფრინავის კაბინაში მყოფი ადამიანის კეთილდღეობის შესახებ, რომელიც ხმაზე სწრაფად დაფრინავს. როგორც ირკვევა, ხმის ბარიერის გარღვევა გარკვეულ ძალასა და გამბედაობას მოითხოვს. ფრენის დროს ირკვევა, რომ გადარჩენის გარანტია არ არსებობს. პროფესიონალ პილოტსაც კი არ შეუძლია დანამდვილებით თქვას, გაუძლებს თუ არა თვითმფრინავის დიზაინი ელემენტების შეტევას. რამდენიმე წუთში თვითმფრინავი უბრალოდ დაიშლება. რა ხსნის ამას? უნდა აღინიშნოს, რომ ქვებგერითი სიჩქარით მოძრაობა ქმნის აკუსტიკურ ტალღებს, რომლებიც წრეებივით იშლება ჩამოვარდნილი ქვისგან. ზებგერითი სიჩქარე აღაგზნებს დარტყმის ტალღებს და მიწაზე მდგარ ადამიანს ესმის აფეთქების მსგავსი ხმა. ძლიერი კომპიუტერების გარეშე რთული პრობლემების გადაჭრა რთული იყო და ქარის გვირაბებში აფეთქების მოდელებს უნდა დაეყრდნო. ზოგჯერ, როდესაც თვითმფრინავი არასაკმარისად აჩქარებს, დარტყმის ტალღა აღწევს ისეთ ძალას, რომ ფანჯრები ფრინავს იმ სახლებიდან, რომლებზეც თვითმფრინავი დაფრინავს. ყველას არ შეეძლება ხმის ბარიერის გადალახვა, რადგან ამ მომენტში მთელი სტრუქტურა ირხევა და მოწყობილობის სამონტაჟოებმა შეიძლება მნიშვნელოვანი ზიანი მიაყენონ. სწორედ ამიტომ არის კარგი ჯანმრთელობა და ემოციური სტაბილურობა პილოტებისთვის. თუ ფრენა გლუვია და ხმის ბარიერი რაც შეიძლება სწრაფად გადალახულია, მაშინ არც პილოტი და არც რომელიმე შესაძლო მგზავრი არ იგრძნობს განსაკუთრებულ უსიამოვნო შეგრძნებებს. კვლევითი თვითმფრინავი აშენდა სპეციალურად ხმის ბარიერის გასარღვევად 1946 წლის იანვარში. აპარატის შექმნა თავდაცვის სამინისტროს ბრძანებით დაიწყო, მაგრამ იარაღის ნაცვლად იგი ივსებოდა სამეცნიერო აღჭურვილობით, რომელიც აკონტროლებდა მექანიზმებისა და ინსტრუმენტების მუშაობის რეჟიმს. ეს თვითმფრინავი თანამედროვე საკრუიზო რაკეტას ჰგავდა ჩაშენებული სარაკეტო ძრავით. თვითმფრინავმა ხმის ბარიერი გაარღვია, როდესაც მაქსიმალური სიჩქარე 2736 კმ/სთ.

სიტყვიერი და მატერიალური ძეგლები ბგერის სიჩქარის დასაპყრობად

ხმის ბარიერის გარღვევის მიღწევები დღესაც ძალიან დაფასებულია. ასე რომ, თვითმფრინავი, რომელშიც ჩაკ იეგერმა პირველად დაძლია, ახლა გამოფენილია ეროვნულ საჰაერო და კოსმოსურ მუზეუმში, რომელიც მდებარეობს ვაშინგტონში. მაგრამ ტექნიკური მახასიათებლებიადამიანის ეს გამოგონება თავად პილოტის დამსახურების გარეშე ცოტათი ღირდა. ჩაკ იეგერმა გაიარა ფრენის სკოლა და იბრძოდა ევროპაში, რის შემდეგაც ინგლისში დაბრუნდა. ფრენისგან უსამართლო გამორიცხვამ არ დაარღვია იეგერის სული და მან მიაღწია მიღებას ევროპის შეიარაღებული ძალების მთავარსარდალთან. ომის დასრულებამდე დარჩენილი წლების განმავლობაში იეგერმა მონაწილეობა მიიღო 64 საბრძოლო მისიაში, რომლის დროსაც ჩამოაგდო 13 თვითმფრინავი. ჩაკ იაგერი სამშობლოში კაპიტნის წოდებით დაბრუნდა. მისი მახასიათებლები მიუთითებს ფენომენალურ ინტუიციაზე, წარმოუდგენელ სიმშვიდესა და გამძლეობაზე კრიტიკულ სიტუაციებში. იეგერმა არაერთხელ დაამყარა რეკორდები თავის თვითმფრინავში. მისი შემდგომი კარიერა იყო საჰაერო ძალების ქვედანაყოფებში, სადაც ამზადებდა პილოტებს. ბოლოს ჩაკ იეგერმა ხმის ბარიერი 74 წლის ასაკში დაარღვია, რაც მისი ფრენის ისტორიის ორმოცდამეათე წლისთავზე და 1997 წელს იყო.

თვითმფრინავის შემქმნელების რთული ამოცანები

მსოფლიოში ცნობილი MiG-15 თვითმფრინავის შექმნა დაიწყო იმ მომენტში, როდესაც დეველოპერებმა გააცნობიერეს, რომ შეუძლებელი იყო დაეყრდნოთ მხოლოდ ხმის ბარიერის გარღვევას, მაგრამ რთული ტექნიკური პრობლემების მოგვარება იყო საჭირო. შედეგად, მანქანა შეიქმნა იმდენად წარმატებული, რომ მისი მოდიფიკაციები შევიდა მომსახურებაში სხვა და სხვა ქვეყნები. რამდენიმე განსხვავებული დიზაინის ბიუროებიშეუერთდა ერთგვარ კონკურსი, რომლის პრიზი იყო ყველაზე წარმატებული და ფუნქციონალური თვითმფრინავის პატენტი. შემუშავდა თვითმფრინავები ფრთებით, რაც რევოლუცია იყო მათ დიზაინში. იდეალური მოწყობილობა უნდა ყოფილიყო ძლიერი, სწრაფი და წარმოუდგენლად მდგრადი ნებისმიერი გარეგანი დაზიანების მიმართ. თვითმფრინავების ფრთები გახდა ელემენტი, რომელიც დაეხმარა მათ ხმის სიჩქარის გასამმაგებლად. შემდეგ ის აგრძელებდა ზრდას, რაც აიხსნებოდა ძრავის სიმძლავრის ზრდით, ინოვაციური მასალების გამოყენებით და აეროდინამიკური პარამეტრების ოპტიმიზაციით. ხმის ბარიერის გადალახვა შესაძლებელი და რეალური გახდა არაპროფესიონალისთვისაც კი, მაგრამ ეს არ ხდის მას ნაკლებად სახიფათო, ამიტომ ექსტრემალური სპორტის ნებისმიერმა მოყვარულმა გონივრულად უნდა შეაფასოს თავისი ძლიერი მხარეები, სანამ გადაწყვეტს ასეთი ექსპერიმენტის ჩატარებას.

ზოგჯერ, როდესაც რეაქტიული თვითმფრინავი დაფრინავს ცაში, გესმით ძლიერი აფეთქება, რომელიც აფეთქებას ჰგავს. ეს „აფეთქება“ თვითმფრინავის ხმის ბარიერის გარღვევის შედეგია.

რა არის ხმის ბარიერი და რატომ გვესმის აფეთქება? და ვინც პირველმა გაარღვია ხმის ბარიერი ? ამ კითხვებს ქვემოთ განვიხილავთ.

რა არის ხმის ბარიერი და როგორ ყალიბდება იგი?

აეროდინამიკური ხმის ბარიერი არის ფენომენების სერია, რომელიც თან ახლავს ნებისმიერი თვითმფრინავის მოძრაობას (თვითმფრინავი, რაკეტა და ა.შ.), რომლის სიჩქარე უდრის ან აღემატება ბგერის სიჩქარეს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აეროდინამიკური "ხმის ბარიერი" არის ჰაერის წინააღმდეგობის მკვეთრი ნახტომი, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც თვითმფრინავი აღწევს ხმის სიჩქარეს.

ბგერითი ტალღები სივრცეში მოძრაობენ გარკვეული სიჩქარით, რომელიც მერყეობს სიმაღლის, ტემპერატურისა და წნევის მიხედვით. მაგალითად, ზღვის დონიდან ხმის სიჩქარე დაახლოებით 1220 კმ/სთ-ია, 15 ათასი მ სიმაღლეზე – 1000 კმ/სთ-მდე და ა.შ. როდესაც თვითმფრინავის სიჩქარე უახლოვდება ხმის სიჩქარეს, მასზე გარკვეული დატვირთვები ვრცელდება. ნორმალური სიჩქარით (ქვებგერითი) თვითმფრინავის ცხვირი მის წინ „ამოძრავებს“ შეკუმშული ჰაერის ტალღას, რომლის სიჩქარე შეესაბამება ხმის სიჩქარეს. ტალღის სიჩქარე აღემატება თვითმფრინავის ნორმალურ სიჩქარეს. ამის შედეგად ჰაერი თავისუფლად მიედინება თვითმფრინავის მთელ ზედაპირზე.

მაგრამ, თუ თვითმფრინავის სიჩქარე შეესაბამება ხმის სიჩქარეს, შეკუმშვის ტალღა იქმნება არა ცხვირთან, არამედ ფრთის წინ. შედეგად, წარმოიქმნება დარტყმის ტალღა, რაც ზრდის დატვირთვას ფრთებზე.

იმისათვის, რომ თვითმფრინავმა გადალახოს ხმის ბარიერი, გარდა გარკვეული სიჩქარისა, მას უნდა ჰქონდეს სპეციალური დიზაინი. სწორედ ამიტომ, თვითმფრინავის დიზაინერებმა შეიმუშავეს და გამოიყენეს სპეციალური აეროდინამიკური ფრთის პროფილი და სხვა ხრიკები თვითმფრინავების მშენებლობაში. ხმის ბარიერის გარღვევის მომენტში თანამედროვე ზებგერითი თვითმფრინავის პილოტი გრძნობს ვიბრაციას, „ხტუნვას“ და „აეროდინამიკურ შოკს“, რასაც ადგილზე აღვიქვამთ, როგორც პოპს ან აფეთქებას.

ვინ იყო პირველი, ვინც დაარღვია ხმის ბარიერი?

ხმის ბარიერის „პიონერების“ საკითხი იგივეა, რაც პირველი კოსმოსური მკვლევარების კითხვა. კითხვაზე " ვინ იყო პირველი, ვინც დაარღვია ზებგერითი ბარიერი? ? შეგიძლიათ სხვადასხვა პასუხის გაცემა. ეს არის პირველი ადამიანი, ვინც არღვევს ხმის ბარიერს, პირველი ქალი და, უცნაურად საკმარისია, პირველი მოწყობილობა...

პირველი ადამიანი, ვინც ხმის ბარიერი დაარღვია, იყო საცდელი პილოტი ჩარლზ ედუარდ იეგერი (ჩაკ იეგერი). 1947 წლის 14 ოქტომბერს, მისი ექსპერიმენტული Bell X-1 თვითმფრინავი, რომელიც აღჭურვილი იყო სარაკეტო ძრავით, ჩაყვინთა ზედაპირულ ჩაყვინთვას ვიქტორვილიდან (კალიფორნია, აშშ) 21,379 მ სიმაღლიდან და მიაღწია ხმის სიჩქარეს. თვითმფრინავის სიჩქარე იმ მომენტში 1207 კმ/სთ იყო.

მთელი თავისი კარიერის განმავლობაში სამხედრო მფრინავმა დიდი წვლილი შეიტანა არა მხოლოდ ამერიკელის განვითარებაში სამხედრო ავიაცია, არამედ ასტრონავტიკა. ჩარლზ ელვუდ იეგერმა დაასრულა თავისი კარიერა, როგორც გენერალი აშშ-ს საჰაერო ძალებში, მას შემდეგ რაც ეწვია მსოფლიოს ბევრ კუთხეს. სამხედრო მფრინავის გამოცდილება ჰოლივუდშიც კი გამოგადგებათ, როდესაც მხატვრულ ფილმში "მფრინავი" სანახაობრივი საჰაერო ტრიუკები დგამდა.

ჩაკ იაგერის ისტორია ხმის ბარიერის გარღვევის შესახებ მოგვითხრობს ფილმში „სწორი ბიჭები“, რომელმაც 1984 წელს ოთხი ოსკარი მოიპოვა.

ხმის ბარიერის სხვა „დამპყრობლები“.

ჩარლზ იეგერის გარდა, რომელმაც პირველმა გაარღვია ხმის ბარიერი, სხვა რეკორდსმენებიც იყვნენ.

1. პირველი საბჭოთა საცდელი პილოტი - სოკოლოვსკი (1948 წლის 26 დეკემბერი).
2. პირველი ქალი იყო ამერიკელი ჟაკლინ კოკრანი (1953 წლის 18 მაისი). ედვარდსის საჰაერო ძალების ბაზაზე (კალიფორნია, აშშ) ფრენისას მისმა F-86 თვითმფრინავმა ხმის ბარიერი 1223 კმ/სთ სიჩქარით გაარღვია.
3. პირველი სამოქალაქო თვითმფრინავი იყო ამერიკული სამგზავრო თვითმფრინავი Douglas DC-8 (1961 წლის 21 აგვისტო). მისი ფრენა, რომელიც განხორციელდა დაახლოებით 12,5 ათასი მ სიმაღლეზე, იყო ექსპერიმენტული და ორგანიზებული იყო ფრთების წინა კიდეების მომავალი დიზაინისთვის საჭირო მონაცემების შეგროვების მიზნით.
4. პირველი მანქანა, რომელმაც გაარღვია ხმის ბარიერი - Thrust SSC (1997 წლის 15 ოქტომბერი).
5. პირველი ადამიანი, ვინც თავისუფალ ვარდნაში ხმის ბარიერი დაარღვია, იყო ამერიკელი ჯო კიტინგერი (1960 წ.), რომელიც პარაშუტით აფრინდა 31,5 კმ სიმაღლიდან. თუმცა, ამის შემდეგ, 2012 წლის 14 ოქტომბერს, ავსტრიელმა ფელიქს ბაუმგარტნერმა, 2012 წლის 14 ოქტომბერს, ამერიკულ ქალაქ როსველზე (ნიუ მექსიკო, აშშ) ფრენის დროს, დაამყარა მსოფლიო რეკორდი, 39 კმ სიმაღლეზე პარაშუტით ბალონის დატოვებით. მისი სიჩქარე იყო დაახლოებით 1342,8 კმ/სთ, ხოლო მიწაზე დაშვება, რომლის უმეტესი ნაწილი თავისუფალ ვარდნაში იყო, მხოლოდ 10 წუთი დასჭირდა.
6. საჰაერო ხომალდის მიერ ხმის ბარიერის გარღვევის მსოფლიო რეკორდი ეკუთვნის ჰიპერბგერით ჰაერ-მიწა აერობალისტურ რაკეტას X-15 (1967), რომელიც ახლა რუსეთის არმიაში ემსახურება. რაკეტის სიჩქარე 31,2 კმ სიმაღლეზე იყო 6389 კმ/სთ. მინდა აღვნიშნო, რომ პილოტირებადი თვითმფრინავების ისტორიაში ადამიანის მოძრაობის მაქსიმალური სიჩქარეა 39897 კმ/სთ, რომელსაც 1969 წელს მიაღწია ამერიკელმა. კოსმოსური ხომალდი"აპოლო 10".

პირველი გამოგონება, რომელიც არღვევს ხმის ბარიერს

უცნაურია, მაგრამ პირველი გამოგონება, რომელმაც ხმის ბარიერი დაარღვია, იყო... უბრალო მათრახი, რომელიც გამოიგონეს ძველმა ჩინელებმა 7 ათასი წლის წინ.

1927 წელს მყისიერი ფოტოგრაფიის გამოგონებამდე ვერავინ იფიქრებდა, რომ მათრახის ბზარი არ იყო მხოლოდ სახელურზე მოხვედრილი თასმა, არამედ მინიატურული ზებგერითი დაწკაპუნება. მკვეთრი რხევის დროს ყალიბდება მარყუჟი, რომლის სიჩქარე რამდენიმე ათჯერ იზრდება და თან ახლავს დაწკაპუნება. მარყუჟი არღვევს ხმის ბარიერს დაახლოებით 1200 კმ/სთ სიჩქარით.

ხმის ბარიერი არის ფენომენი, რომელიც ხდება თვითმფრინავის ან რაკეტის ფრენის დროს ატმოსფეროში ქვებგერითიდან ზებგერითი ფრენის სიჩქარეზე გადასვლის მომენტში. როდესაც თვითმფრინავის სიჩქარე უახლოვდება ხმის სიჩქარეს (1200 კმ/სთ), მის წინ ჰაერში ჩნდება წვრილი რეგიონი, რომელშიც ხდება ჰაერის წნევისა და სიმკვრივის მკვეთრი მატება. მფრინავი თვითმფრინავის წინ ჰაერის ამ დატკეპნას შოკის ტალღა ეწოდება. ადგილზე დარტყმის ტალღის გავლა აღიქმება როგორც აფეთქება, გასროლის ხმის მსგავსი. ბგერის სიჩქარეს გადააჭარბა, თვითმფრინავი გადის ჰაერის გაზრდილი სიმკვრივის ამ ზონაში, თითქოს ხვრეტს - არღვევს ხმის ბარიერს. დიდი ხნის განმავლობაში ხმის ბარიერის გარღვევა სერიოზულ პრობლემად ჩანდა ავიაციის განვითარებაში. მის გადასაჭრელად საჭირო იყო თვითმფრინავის ფრთის პროფილის და ფორმის შეცვლა (ის გახდა თხელი და უკანა მხარეს), ძრავის წინა ნაწილი უფრო წვეტიანი და თვითმფრინავის აღჭურვა. რეაქტიული ძრავები. ხმის სიჩქარე პირველად 1947 წელს გადააჭარბა ჩარლზ იეგერმა Bell X-1 თვითმფრინავზე (აშშ) თხევადი სარაკეტო ძრავით, რომელიც გაშვებული იყო Boeing B-29 თვითმფრინავიდან. რუსეთში პირველი, ვინც 1948 წელს დაარღვია ხმის ბარიერი, იყო პილოტი O.V სოკოლოვსკი ექსპერიმენტულ თვითმფრინავზე ტურბორეაქტიული ძრავით.

ვიდეო.

ხმის სიჩქარე.

მცირე წნევის დარღვევების გავრცელების სიჩქარე (საშუალოსთან შედარებით). სრულყოფილ გაზში (მაგალითად, ჰაერში ზომიერი ტემპერატურისა და წნევის დროს) S. z. არ არის დამოკიდებული გავრცელების მცირე დარღვევის ბუნებაზე და ერთნაირია როგორც სხვადასხვა სიხშირის მონოქრომატული რხევებისთვის () ასევე სუსტი დარტყმის ტალღებისთვის. სრულყოფილ აირში სივრცეში განხილულ წერტილში, S. z. a დამოკიდებულია მხოლოდ გაზის შემადგენლობაზე და მის აბსოლუტურ ტემპერატურაზე T:
a = (dp/d(())1/2 = ((()p/(())1/2 = (()RT/(())1/2,
სადაც dp/d(() - წნევის წარმოებული სიმკვრივის მიმართ იზენტროპული პროცესისთვის, (-) - ადიაბატური ექსპონენტი, R - უნივერსალური აირის მუდმივი, (-) - მოლეკულური წონა (ჰაერში 20,1T1/2 მ/წმ. 0 (°)C a = 332 მ/წმ-ზე.
ფიზიკოქიმიური გარდაქმნების მქონე აირში, მაგალითად, დისოციაციურ აირში, S. z. დამოკიდებული იქნება იმაზე, თუ როგორ - წონასწორული თუ არათანაბარი - ეს პროცესები ხდება არეულობის ტალღაში. თერმოდინამიკური წონასწორობის დროს S. z. დამოკიდებულია მხოლოდ გაზის შემადგენლობაზე, მის ტემპერატურასა და წნევაზე. როდესაც ფიზიკურ-ქიმიური პროცესები ხდება არათანაბარი გზით, ხდება ხმის დისპერსია, ანუ ხმის დისპერსია. დამოკიდებულია არა მხოლოდ საშუალო მდგომარეობაზე, არამედ რხევების სიხშირეზეც (). მაღალი სიხშირის რხევები ((tm), ()) - დასვენების დრო) ვრცელდება გაყინული მზის სისტემიდან. aj, დაბალი სიხშირე ((,) 0) - წონასწორობით S. z. აე და აჯ > აე. aj-სა და ai-ს შორის სხვაობა, როგორც წესი, მცირეა (ჰაერში T = 6000(°)C და p = 105 Pa დაახლოებით 15%). სითხეებში S. z. მნიშვნელოვნად აღემატება გაზს (წყალში 1500 მ/წმ)

არაჩვეულებრივი სურათი ზოგჯერ შეიძლება შეინიშნოს რეაქტიული თვითმფრინავების ფრენისას, რომლებიც თითქოს ნისლის ღრუბლიდან გამოდიან. ამ ფენომენს პრანდტლ-გლოერტის ეფექტს უწოდებენ და შედგება ჰაერის მაღალი ტენიანობის პირობებში ტრანსონური სიჩქარით მოძრავი ობიექტის უკან ღრუბლის გამოჩენისგან.

ამ უჩვეულო ფენომენის მიზეზი ის არის, რომ ადამიანი მფრინავს მაღალი სიჩქარეთვითმფრინავი ქმნის ჰაერის მაღალი წნევის არეალს თავის წინ და დაბალი წნევის არეალს მის უკან. თვითმფრინავის გავლის შემდეგ, დაბალი წნევის ზონა იწყებს ატმოსფერული ჰაერით შევსებას. ამ შემთხვევაში, ჰაერის მასების საკმარისად მაღალი ინერციის გამო, პირველ რიგში მთელი დაბალი წნევის არე ივსება ჰაერით მიმდებარე ტერიტორიებიდან დაბალი წნევის ზონის მიმდებარედ.

ეს პროცესი ადგილობრივად ადიაბატური პროცესია, სადაც ჰაერის მიერ დაკავებული მოცულობა იზრდება და მისი ტემპერატურა იკლებს. თუ ჰაერის ტენიანობა საკმარისად მაღალია, ტემპერატურა შეიძლება დაეცეს ისეთ მნიშვნელობამდე, რომ ის იყოს ნამის წერტილის ქვემოთ. შემდეგ ჰაერში შემავალი წყლის ორთქლი კონდენსირდება პაწაწინა წვეთებად, რომლებიც ქმნიან პატარა ღრუბელს.

დაწკაპუნებადი 2600 px

ჰაერის წნევის ნორმალიზებასთან ერთად, მასში ტემპერატურა თანაბრდება და კვლავ აწვება ნამის წერტილს და ღრუბელი სწრაფად იშლება ჰაერში. როგორც წესი, მისი სიცოცხლე წამის ნაწილს არ აღემატება. ამიტომ, როდესაც თვითმფრინავი დაფრინავს, ღრუბელი მას მიჰყვება - იმის გამო, რომ ის მუდმივად იქმნება თვითმფრინავის უკან და შემდეგ ქრება.

გავრცელებულია მცდარი მოსაზრება, რომ ღრუბლის გამოჩენა პრანდტლ-გლაუერტის ეფექტის გამო ნიშნავს, რომ ეს არის მომენტი, როდესაც თვითმფრინავი არღვევს ხმის ბარიერს. ნორმალური ან ოდნავ მომატებული ტენიანობის პირობებში ღრუბელი იქმნება მხოლოდ მაღალი სიჩქარით, ხმის სიჩქარესთან ახლოს. ამავდროულად, დაბალ სიმაღლეზე ფრენისას და ძალიან მაღალი ტენიანობის პირობებში (მაგალითად, ოკეანის თავზე), ეს ეფექტი შეიძლება შეინიშნოს ხმის სიჩქარეზე მნიშვნელოვნად დაბალი სიჩქარით.

დაწკაპუნებადი 2100 პიქსელი

არსებობს გაუგებრობა "ტაშის" მიმართ, რომელიც გამოწვეულია ტერმინის "ხმოვანი ბარიერის" გაუგებრობით. ამ "პოპს" სწორად უწოდებენ "ხმოვან ბუმს". ზებგერითი სიჩქარით მოძრავი თვითმფრინავი ქმნის დარტყმის ტალღებს და ჰაერის წნევის მატებას გარემომცველ ჰაერში. გამარტივებულად, ეს ტალღები შეიძლება წარმოვიდგინოთ, როგორც თვითმფრინავის ფრენის თანმხლები კონუსი, მწვერვალით, თითქოს, ფიუზელაჟის ცხვირზე მიბმული და გენერატორები, რომლებიც მიმართულია თვითმფრინავის მოძრაობის წინააღმდეგ და საკმაოდ შორს ვრცელდება. მაგალითად, დედამიწის ზედაპირზე.

დაწკაპუნებადი 2500 პიქსელი

როდესაც ამ წარმოსახვითი კონუსის საზღვარი, რომელიც აღნიშნავს მთავარი ხმის ტალღის წინა მხარეს, აღწევს ადამიანის ყურამდე, წნევის მკვეთრი ნახტომი ისმის ტაშის სახით. ხმის ბუმი, თითქოს შეკრული, თან ახლავს თვითმფრინავის მთელ ფრენას, იმ პირობით, რომ თვითმფრინავი მოძრაობს საკმარისად სწრაფად, თუმცა მუდმივი სიჩქარით. ტაში, როგორც ჩანს, არის ბგერითი ბუმის მთავარი ტალღის გავლა დედამიწის ზედაპირზე ფიქსირებულ წერტილზე, სადაც, მაგალითად, მსმენელი მდებარეობს.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ზებგერითი თვითმფრინავი მსმენელზე მუდმივი, მაგრამ ზებგერითი სიჩქარით იწყებდა წინ და უკან ფრენას, მაშინ აფეთქება ისმოდა ყოველ ჯერზე, გარკვეული პერიოდის შემდეგ, რაც თვითმფრინავი გადაფრინდა მსმენელზე საკმაოდ ახლო მანძილზე.

მაგრამ ნახეთ, რა საინტერესო კადრია! ეს პირველად ვნახე!

დაწკაპუნებადი 1920 px - ვის მაგიდაზე!