Bakit nangyayari ang popping? Sino ang unang bumasag sa sound barrier? Ano ang isang shock wave

Nalampasan ang sound barrier :-)...

Bago natin simulan ang pag-uusap tungkol sa paksa, bigyan natin ng kaunting kalinawan ang tanong ng katumpakan ng mga konsepto (kung ano ang gusto ko :-)). Sa ngayon, ang dalawang termino ay malawak na ginagamit: harang sa tunog At supersonic na hadlang . Magkatulad sila, ngunit hindi pa rin pareho. Gayunpaman, walang punto sa pagiging partikular na mahigpit: sa esensya, ang mga ito ay iisa at ang parehong bagay. Ang kahulugan ng sound barrier ay kadalasang ginagamit ng mga taong mas may kaalaman at mas malapit sa aviation. At ang pangalawang kahulugan ay karaniwang lahat ng iba.

Sa tingin ko na mula sa punto ng view ng pisika (at ang wikang Ruso :-)) mas tama na sabihin ang sound barrier. Mayroong simpleng lohika dito. Pagkatapos ng lahat, mayroong isang konsepto ng bilis ng tunog, ngunit, mahigpit na pagsasalita, walang nakapirming konsepto ng supersonic na bilis. Pagtingin sa unahan ng kaunti, sasabihin ko na kapag sasakyang panghimpapawid lumilipad sa supersonic na bilis, pagkatapos ay nalampasan na niya ang hadlang na ito, at kapag nalampasan niya ito (nagtagumpay), pagkatapos ay dumaan siya sa isang tiyak na oras. halaga ng threshold bilis na katumbas ng bilis ng tunog (hindi supersonic).

May ganyan :-). Bukod dito, ang unang konsepto ay ginagamit nang mas madalas kaysa sa pangalawa. Ito ay tila dahil ang salitang supersonic ay mukhang mas kakaiba at kaakit-akit. At sa supersonic na paglipad, ang exotic ay tiyak na naroroon at, natural, umaakit sa marami. Gayunpaman, hindi lahat ng tao na nalalasahan ang mga salitang " supersonic na hadlang“Naiintindihan talaga nila kung ano iyon. Nakumbinsi na ako dito ng higit sa isang beses, tumitingin sa mga forum, nagbabasa ng mga artikulo, kahit na nanonood ng TV.

Ang tanong na ito ay talagang kumplikado mula sa isang punto ng physics. Ngunit, siyempre, hindi kami mag-abala sa pagiging kumplikado. Susubukan lang namin, gaya ng dati, na linawin ang sitwasyon gamit ang prinsipyo ng "pagpapaliwanag ng aerodynamics sa iyong mga daliri" :-).

Kaya, sa hadlang (tunog :-))!... Ang isang eroplanong lumilipad, na kumikilos sa tulad ng isang nababanat na daluyan bilang hangin, ay nagiging isang malakas na pinagmumulan ng mga sound wave. Sa tingin ko alam ng lahat kung ano ang mga sound wave sa hangin :-).

Mga sound wave (tuning fork).

Ito ay isang kahalili ng mga lugar ng compression at rarefaction, na kumakalat sa magkaibang panig mula sa pinagmulan ng tunog. Isang bagay na parang mga bilog sa tubig, na mga alon din (hindi lang tunog :-)). Ang mga lugar na ito, na kumikilos sa eardrum ng tainga, na nagpapahintulot sa amin na marinig ang lahat ng mga tunog ng mundong ito, mula sa mga bulong ng tao hanggang sa dagundong ng mga jet engine.

Isang halimbawa ng sound wave.

Ang mga punto ng pagpapalaganap ng mga sound wave ay maaaring iba't ibang bahagi ng sasakyang panghimpapawid. Halimbawa, ang isang makina (ang tunog nito ay kilala ng sinuman :-)), o mga bahagi ng katawan (halimbawa, ang busog), na kung saan, ang pagsiksik ng hangin sa harap nila habang sila ay gumagalaw, ay lumilikha ng isang tiyak na uri ng presyon ( compression) alon na tumatakbo pasulong.

Ang lahat ng mga sound wave na ito ay kumakalat sa hangin sa bilis ng tunog na alam na natin. Iyon ay, kung ang eroplano ay subsonic, at kahit na lumilipad sa mababang bilis, pagkatapos ay tila sila ay tumakas mula dito. Bilang isang resulta, kapag ang naturang sasakyang panghimpapawid ay lumalapit, una nating marinig ang tunog nito, at pagkatapos ay ito mismo ang lumilipad.

Gagawa ako ng reserbasyon, gayunpaman, na ito ay totoo kung ang eroplano ay hindi lumilipad nang napakataas. Pagkatapos ng lahat, ang bilis ng tunog ay hindi ang bilis ng liwanag :-). Ang magnitude nito ay hindi gaanong kalaki at ang mga sound wave ay nangangailangan ng oras upang maabot ang nakikinig. Samakatuwid, ang pagkakasunud-sunod ng tunog na hitsura para sa nakikinig at ang eroplano, kung ito ay lilipad mataas na altitude maaaring magbago.

At dahil ang tunog ay hindi masyadong mabilis, pagkatapos ay sa pagtaas ng sarili nitong bilis ang eroplano ay nagsisimulang mahabol ang mga alon na ibinubuga nito. Iyon ay, kung siya ay hindi gumagalaw, kung gayon ang mga alon ay maghihiwalay sa kanya sa anyo concentric na bilog parang mga alon sa tubig na dulot ng itinapon na bato. At dahil gumagalaw ang eroplano, sa sektor ng mga bilog na ito na tumutugma sa direksyon ng paglipad, ang mga hangganan ng mga alon (kanilang mga harapan) ay nagsisimulang lumapit sa isa't isa.

Subsonic na paggalaw ng katawan.

Alinsunod dito, ang agwat sa pagitan ng sasakyang panghimpapawid (ilong nito) at ang harap ng pinakaunang (ulo) na alon (iyon ay, ito ang lugar kung saan unti-unti, sa isang tiyak na lawak, nangyayari ang pagpepreno. libreng stream kapag nakikipagkita sa ilong ng sasakyang panghimpapawid (pakpak, buntot) at, bilang isang resulta, pagtaas ng presyon at temperatura) ay nagsisimula sa pagkontrata at mas mabilis mas mataas ang bilis ng paglipad.

Dumating ang isang sandali kapag ang puwang na ito ay halos nawawala (o nagiging minimal), nagiging isang espesyal na uri ng lugar na tinatawag shock wave. Nangyayari ito kapag ang bilis ng paglipad ay umabot sa bilis ng tunog, iyon ay, ang eroplano ay gumagalaw sa parehong bilis ng mga alon na inilalabas nito. Ang numero ng Mach ay katumbas ng pagkakaisa (M=1).

Tunog na paggalaw ng katawan (M=1).

Shock shock, ay isang napakakitid na rehiyon ng daluyan (mga 10 -4 mm), kapag dumadaan kung saan wala nang unti-unti, ngunit isang matalim (tulad ng pagtalon) na pagbabago sa mga parameter ng daluyan na ito - bilis, presyon, temperatura, density. Sa aming kaso, ang bilis ay bumababa, presyon, temperatura at pagtaas ng density. Kaya ang pangalan - shock wave.

Sa medyo pinasimpleng paraan, sasabihin ko ito tungkol sa lahat ng ito. Imposibleng biglang pabagalin ang isang supersonic na daloy, ngunit kailangan itong gawin, dahil wala na ang posibilidad ng unti-unting pagpepreno sa bilis ng daloy sa harap ng pinakadulo ng ilong ng sasakyang panghimpapawid, tulad ng sa katamtamang bilis ng subsonic. Tila nakatagpo ito ng isang subsonic na seksyon sa harap ng ilong ng sasakyang panghimpapawid (o ang dulo ng pakpak) at bumagsak sa isang makitid na pagtalon, na inililipat dito ang mahusay na enerhiya ng paggalaw na taglay nito.

Sa pamamagitan ng paraan, maaari nating sabihin ang kabaligtaran: inililipat ng eroplano ang bahagi ng enerhiya nito sa pagbuo ng mga shock wave upang pabagalin ang supersonic na daloy.

Supersonic na paggalaw ng katawan.

May isa pang pangalan para sa shock wave. Ang paglipat kasama ang sasakyang panghimpapawid sa kalawakan, mahalagang kumakatawan ito sa harap ng isang matalim na pagbabago sa nabanggit na mga parameter ng kapaligiran (iyon ay, daloy ng hangin). At ito ang kakanyahan ng isang shock wave.

Shock shock at shock wave, sa pangkalahatan, ay katumbas na mga kahulugan, ngunit sa aerodynamics ang una ay mas ginagamit.

Ang shock wave (o shock wave) ay maaaring halos patayo sa direksyon ng paglipad, kung saan ang mga ito ay humigit-kumulang sa hugis ng isang bilog sa kalawakan at tinatawag na mga tuwid na linya. Karaniwan itong nangyayari sa mga mode na malapit sa M=1.

Mga mode ng paggalaw ng katawan. ! - subsonic, 2 - M=1, supersonic, 4 - shock wave (shock).

Sa M numero > 1, ang mga ito ay matatagpuan na sa isang anggulo sa direksyon ng paglipad. Ibig sabihin, nahihigitan na ng eroplano ang sarili nitong tunog. Sa kasong ito, sila ay tinatawag na pahilig at sa kalawakan ay kinukuha nila ang hugis ng isang kono, na, sa pamamagitan ng paraan, ay tinatawag na Mach cone, na pinangalanan sa isang siyentipiko na nag-aral ng mga supersonic na daloy (binanggit siya sa isa sa kanila).

Mach cone.

Ang hugis ng kono na ito (ang “slimness” nito, kung sabihin) ay tiyak na nakasalalay sa bilang na M at nauugnay dito sa pamamagitan ng kaugnayan: M = 1/sin α, kung saan ang α ay ang anggulo sa pagitan ng axis ng kono at nito. generatrix. At ang conical surface ay humipo sa mga harapan ng lahat ng sound wave, ang pinagmulan kung saan ay ang eroplano, at kung saan ito "na-overtake", na umaabot sa supersonic na bilis.

Bukod sa shock waves maaari din nakadugtong, kapag ang mga ito ay katabi ng ibabaw ng isang katawan na gumagalaw sa supersonic na bilis, o lumalayo, kung hindi sila nakikipag-ugnayan sa katawan.

Mga uri ng shock wave sa panahon ng supersonic na daloy sa paligid ng mga katawan na may iba't ibang hugis.

Karaniwang nakakabit ang mga shocks kung ang supersonic na daloy ay dumadaloy sa paligid ng anumang matulis na ibabaw. Para sa isang eroplano, halimbawa, ito ay maaaring isang matangos na ilong, isang high-pressure air intake, o isang matalim na gilid ng air intake. Sa parehong oras sinasabi nila "ang tumalon ay nakaupo", halimbawa, sa ilong.

At ang isang hiwalay na shock ay maaaring mangyari kapag umaagos sa paligid ng mga bilugan na ibabaw, halimbawa, ang nangungunang bilugan na gilid ng isang makapal na airfoil ng isang pakpak.

Ang iba't ibang bahagi ng katawan ng sasakyang panghimpapawid ay lumikha ng isang medyo kumplikadong sistema ng mga shock wave sa paglipad. Gayunpaman, ang pinakamatindi sa kanila ay dalawa. Ang isa ay ang ulo sa busog at ang pangalawa ay ang buntot sa mga elemento ng buntot. Sa ilang distansya mula sa sasakyang panghimpapawid, ang mga intermediate shock ay maaaring abutin ang ulo ng isa at sumanib dito, o ang buntot ay naabutan sila.

Shock shock sa isang modelong sasakyang panghimpapawid habang naglilinis sa isang wind tunnel (M=2).

Bilang isang resulta, dalawang pagtalon ang nananatili, na, sa pangkalahatan, ay nakikita ng isang makalupang tagamasid bilang isa dahil sa maliit na sukat ng sasakyang panghimpapawid kumpara sa taas ng paglipad at, nang naaayon, ang maikling panahon sa pagitan nila.

Ang intensity (sa madaling salita, enerhiya) ng isang shock wave (shock wave) ay nakasalalay sa iba't ibang mga parameter (ang bilis ng sasakyang panghimpapawid, mga tampok ng disenyo nito, mga kondisyon sa kapaligiran, atbp.) at tinutukoy ng pagbaba ng presyon sa harap nito.

Habang lumalayo ito mula sa tuktok ng Mach cone, iyon ay, mula sa sasakyang panghimpapawid, bilang pinagmumulan ng kaguluhan, humihina ang shock wave, unti-unting nagiging isang ordinaryong sound wave at tuluyang nawala.

At sa anong antas ng intensity magkakaroon ito shock wave(o shock wave) ang pag-abot sa lupa ay depende sa epektong maidudulot nito doon. Hindi lihim na ang kilalang Concorde ay lumipad sa supersonic na bilis lamang sa ibabaw ng Atlantiko, at ang supersonic na sasakyang panghimpapawid ng militar ay lumilipad ng supersonic sa matataas na lugar o sa mga lugar kung saan walang mga populated na lugar (kahit na tila sila ay dapat na gawin ito :-) ).

Ang mga paghihigpit na ito ay lubos na makatwiran. Para sa akin, halimbawa, ang mismong kahulugan ng isang shock wave ay nauugnay sa isang pagsabog. At ang mga bagay na maaaring gawin ng isang sapat na matinding shock wave ay maaaring tumutugma dito. Hindi bababa sa ang salamin mula sa mga bintana ay madaling lumipad palabas. Mayroong sapat na katibayan nito (lalo na sa kasaysayan aviation ng Sobyet, noong medyo marami at matindi ang mga flight). Ngunit maaari kang gumawa ng mas masahol pa. Kailangan mo lang lumipad pababa :-)…

Gayunpaman, sa karamihan, ang natitira sa mga shock wave kapag umabot sila sa lupa ay hindi na mapanganib. Ang isang tagamasid sa labas lamang sa lupa ay makakarinig ng tunog na katulad ng isang dagundong o pagsabog. Ito ay sa katotohanang ito na ang isang karaniwan at medyo patuloy na maling kuru-kuro ay nauugnay.

Ang mga taong hindi masyadong nakaranas sa aviation science, nakakarinig ng ganoong tunog, ay nagsasabi na ang eroplano ay nagtagumpay harang sa tunog (supersonic na hadlang). Sa totoo lang hindi ito totoo. Ang pahayag na ito ay walang kinalaman sa katotohanan sa hindi bababa sa dalawang dahilan.

Shock wave (shock wave).

Una, kung ang isang tao sa lupa ay nakarinig ng malakas na dagundong sa langit, nangangahulugan lamang ito (uulitin ko :-)) na ang kanyang mga tainga ay umabot na. shock wave sa harap(o shock wave) mula sa isang eroplano na lumilipad sa isang lugar. Ang eroplanong ito ay lumilipad na sa supersonic na bilis, at hindi lang lumipat dito.

At kung ang parehong taong ito ay biglang nahanap ang kanyang sarili ng ilang kilometro sa unahan ng eroplano, muli niyang maririnig ang parehong tunog mula sa parehong eroplano, dahil malantad siya sa parehong shock wave na gumagalaw kasama ng eroplano.

Ito ay gumagalaw sa supersonic na bilis, at samakatuwid ay lumalapit nang tahimik. At pagkatapos nitong magkaroon ng hindi palaging kaaya-ayang epekto sa eardrums (maganda ito, kapag sa kanila lang :-)) at ligtas na naipasa, maririnig ang dagundong ng mga tumatakbong makina.

Isang tinatayang flight diagram ng isang sasakyang panghimpapawid sa iba't ibang mga halaga ng numero ng Mach gamit ang halimbawa ng Saab 35 "Draken" fighter. Ang wika, sa kasamaang-palad, ay Aleman, ngunit ang pamamaraan ay karaniwang malinaw.

Bukod dito, ang paglipat sa supersonic na tunog mismo ay hindi sinamahan ng anumang isang beses na "boom", pop, pagsabog, atbp. Sa isang modernong supersonic na sasakyang panghimpapawid, ang piloto ay kadalasang natututo tungkol sa gayong paglipat lamang mula sa mga pagbabasa ng instrumento. Sa kasong ito, gayunpaman, ang isang tiyak na proseso ay nangyayari, ngunit kung ang ilang mga panuntunan sa pagpipiloto ay sinusunod, ito ay halos hindi nakikita sa kanya.

Ngunit hindi lang iyon :-). sasabihin ko pa. sa anyo ng ilang nasasalat, mabigat, mahirap-tawid na balakid kung saan ang eroplano ay nakasalalay at kung saan ay kailangang "butas" (narinig ko ang gayong mga paghatol :-)) ay hindi umiiral.

Mahigpit na nagsasalita, walang hadlang sa lahat. Noong unang panahon, sa bukang-liwayway ng pag-unlad ng mataas na bilis sa aviation, ang konsepto na ito ay nabuo sa halip bilang isang sikolohikal na paniniwala tungkol sa kahirapan ng paglipat sa supersonic na bilis at paglipad dito. Mayroong kahit na mga pahayag na ito ay karaniwang imposible, lalo na dahil ang mga kinakailangan para sa gayong mga paniniwala at mga pahayag ay medyo tiyak.

Gayunpaman, una sa lahat...

Sa aerodynamics, may isa pang termino na tumpak na naglalarawan sa proseso ng pakikipag-ugnayan sa daloy ng hangin ng isang katawan na gumagalaw sa daloy na ito at may posibilidad na maging supersonic. Ito krisis sa alon. Siya ang gumagawa ng ilang masamang bagay na tradisyonal na nauugnay sa konsepto harang sa tunog.

Kaya isang bagay tungkol sa krisis :-). Ang anumang sasakyang panghimpapawid ay binubuo ng mga bahagi, ang daloy ng hangin sa paligid na sa panahon ng paglipad ay maaaring hindi pareho. Kunin natin, halimbawa, ang isang pakpak, o sa halip ay isang ordinaryong klasiko subsonic na profile.

Mula sa pangunahing kaalaman sa kung paano nabuo ang pag-angat, alam na alam namin na ang bilis ng daloy sa katabing layer ng itaas na hubog na ibabaw ng profile ay iba. Kung saan ang profile ay mas matambok, ito ay mas malaki kaysa sa pangkalahatang bilis ng daloy, pagkatapos, kapag ang profile ay na-flatten, ito ay bumababa.

Kapag gumagalaw ang pakpak sa daloy sa bilis na malapit sa bilis ng tunog, maaaring dumating ang isang sandali kapag sa ganoong matambok na lugar, halimbawa, ang bilis ng layer ng hangin, na mas malaki na kaysa sa kabuuang bilis ng daloy, ay nagiging sonik at kahit supersonic.

Lokal na shock wave na nangyayari sa transonics sa panahon ng wave crisis.

Sa kahabaan ng profile, ang bilis na ito ay bumababa at sa ilang mga punto ay muling nagiging subsonic. Ngunit, tulad ng sinabi namin sa itaas, ang isang supersonic na daloy ay hindi maaaring mabilis na bumagal, kaya ang paglitaw ng shock wave.

Lumilitaw ang gayong mga pagtalon iba't ibang lugar naka-streamline na mga ibabaw, at sa una ay medyo mahina ang mga ito, ngunit ang kanilang bilang ay maaaring malaki, at sa pagtaas ng pangkalahatang bilis ng daloy, ang mga supersonic na zone ay tumataas, ang mga shocks ay "lumalakas" at lumipat sa trailing na gilid ng profile. Sa ibang pagkakataon, ang parehong mga shock wave ay lilitaw sa ibabang ibabaw ng profile.

Buong supersonic na daloy sa paligid ng wing profile.

Ano ang ibig sabihin ng lahat ng ito? Narito kung ano. Una- ito ay makabuluhan pagtaas sa aerodynamic drag sa transonic speed range (tungkol sa M=1, higit pa o mas kaunti). Ang paglaban na ito ay lumalaki dahil sa isang matalim na pagtaas sa isa sa mga bahagi nito - paglaban ng alon. Ang parehong bagay na dati ay hindi namin isinasaalang-alang kapag isinasaalang-alang ang mga flight sa subsonic na bilis.

Upang bumuo ng maraming shock waves (o shock waves) sa panahon ng deceleration ng isang supersonic na daloy, tulad ng sinabi ko sa itaas, ang enerhiya ay nasasayang, at ito ay kinuha mula sa kinetic energy ng paggalaw ng sasakyang panghimpapawid. Iyon ay, ang eroplano ay bumagal lamang (at kapansin-pansin!). Iyon na iyon paglaban ng alon.

Bukod dito, ang mga shock wave, dahil sa matalim na pagbabawas ng daloy sa kanila, ay nag-aambag sa paghihiwalay ng boundary layer sa likod nito at ang pagbabago nito mula sa laminar hanggang sa magulong. Ito ay higit na nagpapataas ng aerodynamic drag.

Profile swelling sa iba't ibang Mach na mga shocks, mga lokal na supersonic na zone, mga magulong zone.

Pangalawa. Dahil sa paglitaw ng mga lokal na supersonic zone sa profile ng pakpak at ang kanilang karagdagang paglipat sa bahagi ng buntot ng profile na may pagtaas ng bilis ng daloy at, sa gayon, binabago ang pattern ng pamamahagi ng presyon sa profile, ang punto ng aplikasyon ng mga puwersa ng aerodynamic (ang sentro ng pressure) ay lumilipat din sa trailing edge. Bilang resulta, lumilitaw ito sandali ng pagsisid kaugnay sa sentro ng masa ng sasakyang panghimpapawid, na nagiging sanhi ng pagbaba nito ng ilong.

Ano ang resulta ng lahat ng ito sa... Dahil sa isang medyo matalim na pagtaas sa aerodynamic drag, ang sasakyang panghimpapawid ay nangangailangan ng isang kapansin-pansin reserba ng lakas ng makina upang madaig ang transonic zone at maabot, wika nga, ang tunay na supersonic na tunog.

Isang matalim na pagtaas sa aerodynamic drag sa transonics (wave crisis) dahil sa pagtaas ng wave drag. Сd - koepisyent ng paglaban.

Dagdag pa. Dahil sa paglitaw ng isang sandali ng diving, ang mga paghihirap ay lumitaw sa kontrol ng pitch. Bilang karagdagan, dahil sa kaguluhan at hindi pagkakapantay-pantay ng mga proseso na nauugnay sa paglitaw ng mga lokal na supersonic zone na may mga shock wave, nagiging mahirap ang kontrol. Halimbawa, sa roll, dahil sa iba't ibang mga proseso sa kaliwa at kanang mga eroplano.

Bukod dito, mayroong paglitaw ng mga panginginig ng boses, kadalasang medyo malakas dahil sa lokal na kaguluhan.

Sa pangkalahatan, isang kumpletong hanay ng mga kasiyahan, na tinatawag krisis sa alon. Ngunit, ang totoo, lahat sila ay nagaganap (nagkaroon, kongkreto :-)) kapag gumagamit ng tipikal na subsonic na sasakyang panghimpapawid (na may makapal na straight wing profile) upang makamit ang supersonic na bilis.

Sa una, kapag wala pang sapat na kaalaman, at ang mga proseso ng pag-abot sa supersonic ay hindi komprehensibong pinag-aralan, ang mismong set na ito ay itinuturing na halos hindi malulutas at tinawag na harang sa tunog(o supersonic na hadlang, kung gusto mo:-)).

Nagkaroon ng maraming kalunos-lunos na mga insidente kapag sinusubukang pagtagumpayan ang bilis ng tunog sa maginoo piston sasakyang panghimpapawid. Ang malakas na panginginig ng boses kung minsan ay humantong sa pagkasira ng istruktura. Ang mga eroplano ay walang sapat na lakas para sa kinakailangang acceleration. Sa pahalang na paglipad ito ay imposible dahil sa epekto, na may parehong kalikasan bilang krisis sa alon.

Samakatuwid, ang isang dive ay ginamit upang mapabilis. Ngunit ito ay maaaring nakamamatay. Ang diving moment na lumitaw sa panahon ng wave crisis ay nagpatagal sa dive, at kung minsan ay walang paraan. Pagkatapos ng lahat, upang maibalik ang kontrol at maalis ang krisis sa alon, kinakailangan upang bawasan ang bilis. Ngunit ang paggawa nito sa isang dive ay napakahirap (kung hindi imposible).

Ang paghila sa isang dive mula sa pahalang na paglipad ay itinuturing na isa sa mga pangunahing dahilan ng sakuna sa USSR noong Mayo 27, 1943 ng sikat na eksperimentong manlalaban na BI-1 na may likidong rocket engine. Ang mga pagsubok ay isinagawa para sa pinakamataas na bilis ng paglipad, at ayon sa mga pagtatantya ng mga taga-disenyo, ang bilis na nakamit ay higit sa 800 km/h. Pagkatapos nito ay nagkaroon ng pagkaantala sa pagsisid, kung saan ang eroplano ay hindi nakabawi.

Pang-eksperimentong manlalaban BI-1.

Sa ating panahon krisis sa alon ay medyo pinag-aralan at nagtagumpay harang sa tunog(kung kinakailangan :-)) ay hindi mahirap. Sa mga eroplano na idinisenyo upang lumipad sa medyo mataas na bilis, ang ilang mga solusyon sa disenyo at mga paghihigpit ay inilalapat upang mapadali ang kanilang operasyon sa paglipad.

Tulad ng nalalaman, ang krisis sa alon ay nagsisimula sa M na mga numero na malapit sa isa. Samakatuwid, halos lahat ng mga subsonic jet airliner (mga pasahero, lalo na) ay may flight limitasyon sa bilang ng M. Kadalasan ito ay nasa rehiyon ng 0.8-0.9M. Inutusan ang piloto na subaybayan ito. Bilang karagdagan, sa maraming sasakyang panghimpapawid, kapag naabot ang antas ng limitasyon, pagkatapos nito ay dapat bawasan ang bilis ng paglipad.

Halos lahat ng sasakyang panghimpapawid na lumilipad sa bilis na hindi bababa sa 800 km/h pataas ay mayroon nagwalis ng pakpak(hindi bababa sa kahabaan ng nangungunang gilid :-)). Pinapayagan ka nitong maantala ang pagsisimula ng opensiba krisis sa alon hanggang sa mga bilis na katumbas ng M=0.85-0.95.

Nagwalis ng pakpak. Pangunahing aksyon.

Ang dahilan para sa epekto na ito ay maaaring ipaliwanag nang simple. Sa isang tuwid na pakpak, ang daloy ng hangin na may bilis na V ay lumalapit halos sa tamang anggulo, at sa isang swept wing (sweep angle χ) sa isang tiyak na gliding angle β. Ang Velocity V ay maaaring mabulok ng vector sa dalawang daloy: Vτ at Vn.

Ang daloy ng Vτ ay hindi nakakaapekto sa pamamahagi ng presyon sa pakpak, ngunit ang daloy ng Vn, na tiyak na tumutukoy sa mga katangian ng pagkarga ng pakpak. At ito ay malinaw na mas maliit sa magnitude ng kabuuang daloy V. Samakatuwid, sa isang swept wing, ang simula ng isang wave crisis at isang pagtaas paglaban ng alon nangyayari nang mas huli kaysa sa isang tuwid na pakpak sa parehong bilis ng free-stream.

Pang-eksperimentong manlalaban E-2A (hinalinhan ng MIG-21). Karaniwang swept wing.

Ang isa sa mga pagbabago ng swept wing ay ang pakpak na may superkritikal na profile(binanggit siya). Ginagawa rin nitong posible na ilipat ang simula ng krisis sa alon sa mas mataas na bilis, at bilang karagdagan, ginagawang posible upang madagdagan ang kahusayan, na mahalaga para sa mga pampasaherong airliner.

SuperJet 100. Swept wing na may supercritical na profile.

Kung ang eroplano ay inilaan para sa pagpasa harang sa tunog(dumaan at krisis sa alon masyadong :-)) at supersonic na paglipad, karaniwan itong palaging naiiba sa ilang partikular na feature ng disenyo. Sa partikular, ito ay karaniwang mayroon manipis na profile ng pakpak at empennage na may matulis na mga gilid(kabilang ang hugis diyamante o tatsulok) at isang tiyak na hugis ng pakpak sa plano (halimbawa, tatsulok o trapezoidal na may overflow, atbp.).

Supersonic MIG-21. Tagasunod E-2A. Isang tipikal na delta wing.

MIG-25. Isang halimbawa ng isang tipikal na sasakyang panghimpapawid na idinisenyo para sa supersonic na paglipad. Manipis na mga profile ng pakpak at buntot, matalim na mga gilid. Trapezoidal na pakpak. profile

Pagpasa ng salawikain harang sa tunog, ibig sabihin, ang naturang sasakyang panghimpapawid ay gumagawa ng paglipat sa supersonic na bilis sa afterburner na operasyon ng makina dahil sa pagtaas ng aerodynamic resistance, at, siyempre, upang mabilis na makapasa sa zone krisis sa alon. At ang mismong sandali ng paglipat na ito ay kadalasang hindi nararamdaman sa anumang paraan (uulitin ko :-)) alinman sa piloto (maaaring makaranas lamang siya ng pagbaba sa antas ng presyon ng tunog sa sabungan), o ng isang tagamasid sa labas, kung , siyempre, mapapansin niya ito :-).

Gayunpaman, narito ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit ng isa pang maling kuru-kuro na nauugnay sa mga tagamasid sa labas. Tiyak na marami ang nakakita ng ganitong uri ng mga larawan, ang mga caption sa ilalim nito ay nagsasabi na ito na ang sandali na nagtagumpay ang eroplano. harang sa tunog, kumbaga, biswal.

Prandtl-Gloert effect. Hindi kasama ang pagsira sa sound barrier.

Una, alam na natin na walang sound barrier tulad nito, at ang paglipat sa supersonic mismo ay hindi sinamahan ng anumang hindi pangkaraniwang bagay (kabilang ang isang putok o isang pagsabog).

Pangalawa. Ang nakita namin sa larawan ay ang tinatawag Prandtl-Gloert effect. Nagsulat na ako tungkol sa kanya. Ito ay hindi direktang nauugnay sa paglipat sa supersonic. Kaya lang sa mataas na bilis (subsonic, sa pamamagitan ng paraan :-)) ang eroplano, na gumagalaw ng isang tiyak na masa ng hangin sa harap nito, ay lumilikha ng isang tiyak na dami ng hangin sa likod nito rehiyon ng rarefaction. Kaagad pagkatapos ng paglipad, ang lugar na ito ay nagsisimulang mapuno ng hangin mula sa kalapit na natural na espasyo. isang pagtaas sa dami at isang matalim na pagbaba sa temperatura.

Kung kahalumigmigan ng hangin sapat at ang temperatura ay bumaba sa ibaba ng dew point ng nakapaligid na hangin, pagkatapos paghalay ng kahalumigmigan mula sa singaw ng tubig sa anyo ng fog, na nakikita natin. Sa sandaling maibalik ang mga kondisyon sa orihinal na antas, agad na mawawala ang fog na ito. Ang buong prosesong ito ay medyo maikli ang buhay.

Ang prosesong ito sa mataas na transonic na bilis ay maaaring mapadali ng lokal shock waves Ako, kung minsan ay tumutulong sa pagbuo ng isang bagay tulad ng isang magiliw na kono sa paligid ng eroplano.

Ang mga matataas na bilis ay pinapaboran ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, gayunpaman, kung ang halumigmig ng hangin ay sapat, maaari itong (at nangyayari) sa medyo mababang bilis. Halimbawa, sa itaas ng ibabaw ng mga reservoir. Karamihan, sa pamamagitan ng paraan, magagandang larawan ng ganitong kalikasan ay ginawa sa isang sasakyang panghimpapawid carrier, iyon ay, sa medyo mahalumigmig na hangin.

Ito ay kung paano ito gumagana. Ang footage, siyempre, ay cool, ang spectacle ay kamangha-manghang :-), ngunit hindi ito ang madalas na tawag dito. walang kinalaman dito (at supersonic na hadlang Pareho:-)). At ito ay mabuti, sa palagay ko, kung hindi, ang mga nagmamasid na kumukuha ng ganitong uri ng larawan at video ay maaaring hindi masaya. Shock wave, alam mo ba:-)…

Sa konklusyon, mayroong isang video (nagamit ko na ito dati), ang mga may-akda ay nagpapakita ng epekto ng isang shock wave mula sa isang sasakyang panghimpapawid na lumilipad sa mababang altitude sa supersonic na bilis. Mayroong, siyempre, isang tiyak na pagmamalabis doon :-), ngunit Pangkalahatang prinsipyo naiintindihan. At muli kamangha-manghang :-)…

Yan lamang para sa araw na ito. Salamat sa pagbabasa ng artikulo hanggang sa dulo :-). Hanggang sa muli...

Naki-click ang mga larawan.

Ang isang hindi pangkaraniwang larawan ay minsan ay mapapansin sa panahon ng paglipad ng jet aircraft, na tila lumilitaw mula sa isang ulap ng fog. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na Prandtl-Gloert effect at binubuo ng hitsura ng isang ulap sa likod ng isang bagay na gumagalaw sa transonic na bilis sa mga kondisyon ng mataas na kahalumigmigan ng hangin.

Ang dahilan para sa hindi pangkaraniwang kababalaghan na ito ay ang paglipad ng tao mataas na bilis Ang isang eroplano ay lumilikha ng isang lugar na may mataas na presyon ng hangin sa harap nito at isang lugar na may mababang presyon sa likod nito. Matapos lumipas ang eroplano, ang lugar ng mababang presyon ay nagsisimulang punan ng nakapaligid na hangin. Sa kasong ito, dahil sa sapat na mataas na pagkawalang-kilos ng mga masa ng hangin, una ang buong lugar ng mababang presyon ay napuno ng hangin mula sa mga kalapit na lugar na katabi ng lugar ng mababang presyon.

Ang prosesong ito ay lokal na isang prosesong adiabatic, kung saan tumataas ang volume na inookupahan ng hangin at bumababa ang temperatura nito. Kung ang halumigmig ng hangin ay sapat na mataas, ang temperatura ay maaaring bumaba sa isang halaga na ito ay mas mababa sa punto ng hamog. Pagkatapos, ang singaw ng tubig na nasa hangin ay namumuo sa maliliit na patak, na bumubuo ng isang maliit na ulap.

Naki-click na 2600 px

Habang ang presyon ng hangin ay normalize, ang temperatura sa loob nito ay tumataas at muling tumataas sa ibabaw ng dew point, at ang ulap ay mabilis na natunaw sa hangin. Karaniwan ang buhay nito ay hindi lalampas sa isang bahagi ng isang segundo. Samakatuwid, kapag lumipad ang isang eroplano, lumilitaw na sinusundan ito ng ulap - dahil sa ang katunayan na ito ay patuloy na bumubuo kaagad sa likod ng eroplano at pagkatapos ay nawawala.

Mayroong karaniwang maling kuru-kuro na ang paglitaw ng isang ulap dahil sa Prandtl-Glauert effect ay nangangahulugan na ito ang sandali na sinira ng sasakyang panghimpapawid ang sound barrier. Sa ilalim ng mga kondisyon ng normal o bahagyang tumaas na kahalumigmigan, ang isang ulap ay nabubuo lamang sa mataas na bilis, malapit sa bilis ng tunog. Kasabay nito, kapag lumilipad sa mababang altitude at sa mga kondisyon ng napakataas na kahalumigmigan (halimbawa, sa ibabaw ng karagatan), ang epektong ito ay maaaring maobserbahan sa mga bilis na makabuluhang mas mababa kaysa sa bilis ng tunog.

Naki-click na 2100 px

May hindi pagkakaunawaan sa "clap" na dulot ng hindi pagkakaunawaan sa terminong "sound barrier." Ang "pop" na ito ay tama na tinatawag na "sonic boom." Ang isang eroplano na gumagalaw sa supersonic na bilis ay lumilikha ng mga shock wave at presyon ng hangin sa paligid ng hangin. Sa isang pinasimpleng paraan, ang mga alon na ito ay maiisip bilang isang kono na kasama ng paglipad ng isang sasakyang panghimpapawid, na ang tuktok, kumbaga, ay nakatali sa ilong ng fuselage, at ang mga generatrice na nakadirekta laban sa paggalaw ng sasakyang panghimpapawid at kumakalat nang medyo malayo. , halimbawa, sa ibabaw ng lupa.

Naki-click na 2500 px

Kapag ang hangganan ng haka-haka na kono, na nagmamarka sa harap ng pangunahing alon ng tunog, ay umabot sa tainga ng tao, isang matalim na pagtalon sa presyon ang maririnig bilang isang palakpak. Ang sonic boom, na parang nakatali, ay sumasabay sa buong paglipad ng sasakyang panghimpapawid, sa kondisyon na ang sasakyang panghimpapawid ay gumagalaw nang sapat na mabilis, kahit na sa patuloy na bilis. Ang palakpak ay tila ang daanan ng pangunahing alon ng isang sonic boom sa isang nakapirming punto sa ibabaw ng lupa, kung saan, halimbawa, ang nakikinig ay matatagpuan.

Sa madaling salita, kung ang isang supersonic na eroplano ay nagsimulang lumipad pabalik-balik sa ibabaw ng tagapakinig sa isang pare-pareho ngunit supersonic na bilis, kung gayon ang putok ay maririnig sa bawat oras, ilang oras pagkatapos lumipad ang eroplano sa ibabaw ng tagapakinig sa medyo malapit na distansya.

Ngunit tingnan kung anong kawili-wiling kuha! Ito ang unang pagkakataon na nakita ko ito!

Naki-click na 1920 px - kanino sa mesa!

Ano ang naiisip natin kapag narinig natin ang pananalitang “sound barrier”? Ang isang tiyak na limitasyon ay maaaring seryosong makaapekto sa pandinig at kagalingan. Karaniwan ang sound barrier ay nauugnay sa pagsakop ng airspace at

Ang pagtagumpayan ng balakid na ito ay maaaring makapukaw ng pag-unlad ng mga lumang sakit, mga sakit na sindrom at mga reaksiyong alerdyi. Tama ba ang mga ideyang ito o kinakatawan ba nila ang mga itinatag na stereotype? May factual basis ba sila? Ano ang sound barrier? Paano at bakit ito nangyayari? Susubukan naming malaman ang lahat ng ito at ilang karagdagang mga nuances, pati na rin ang mga makasaysayang katotohanan na may kaugnayan sa konseptong ito, sa artikulong ito.

Ang mahiwagang agham na ito ay aerodynamics

Sa agham ng aerodynamics, na idinisenyo upang ipaliwanag ang mga phenomena na kasama ng paggalaw
sasakyang panghimpapawid, mayroong konsepto ng "sound barrier". Ito ay isang serye ng mga phenomena na nangyayari sa panahon ng paggalaw ng supersonic na sasakyang panghimpapawid o mga rocket na gumagalaw sa bilis na malapit sa o mas mataas kaysa sa bilis ng tunog.

Ano ang shock wave?

Habang dumadaloy ang supersonic na daloy sa paligid ng sasakyan, lumilitaw ang isang shock wave sa wind tunnel. Ang mga bakas nito ay makikita kahit sa mata. Sa lupa sila ay ipinahayag ng isang dilaw na linya. Sa labas ng shock wave cone, sa harap ng dilaw na linya, ni hindi mo maririnig ang eroplano sa lupa. Sa bilis na lumalampas sa tunog, ang mga katawan ay sumasailalim sa isang daloy ng daloy ng tunog, na nagsasangkot ng isang shock wave. Maaaring mayroong higit sa isa, depende sa hugis ng katawan.

Pagbabago ng shock wave

Ang shock wave front, na kung minsan ay tinatawag na shock wave, ay may medyo maliit na kapal, na gayunpaman ay ginagawang posible na subaybayan ang mga biglaang pagbabago sa mga katangian ng daloy, isang pagbawas sa bilis nito na nauugnay sa katawan at isang kaukulang pagtaas sa presyon at temperatura ng gas sa daloy. Sa kasong ito, ang kinetic energy ay bahagyang na-convert sa panloob na enerhiya ng gas. Ang bilang ng mga pagbabagong ito ay direktang nakasalalay sa bilis ng supersonic na daloy. Habang lumalayo ang shock wave mula sa apparatus, bumababa ang pressure at nagiging sound wave ang shock wave. Maaari itong umabot sa isang tagamasid sa labas, na makakarinig ng isang katangian ng tunog na kahawig ng isang pagsabog. May isang opinyon na ito ay nagpapahiwatig na ang aparato ay naabot ang bilis ng tunog, kapag ang eroplano ay umalis sa sound barrier sa likod.

Ano ba talaga ang nangyayari?

Ang tinatawag na sandali ng pagsira sa sound barrier sa pagsasanay ay kumakatawan sa pagpasa ng isang shock wave sa pagtaas ng dagundong ng mga makina ng sasakyang panghimpapawid. Ngayon ang aparato ay nauuna sa kasamang tunog, kaya ang ugong ng makina ay maririnig pagkatapos nito. Ang paglapit sa bilis ng tunog ay naging posible sa panahon ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ngunit sa parehong oras nabanggit ng mga piloto ang mga nakababahala na signal sa pagpapatakbo ng sasakyang panghimpapawid.

Pagkatapos ng digmaan, maraming mga taga-disenyo at piloto ng sasakyang panghimpapawid ang naghangad na maabot ang bilis ng tunog at masira ang sound barrier, ngunit marami sa mga pagtatangka na ito ay natapos nang malungkot. Nagtalo ang mga pesimistikong siyentipiko na ang limitasyong ito ay hindi maaaring lumampas. Hindi nangangahulugang eksperimental, ngunit siyentipiko, posible na ipaliwanag ang likas na katangian ng konsepto ng "sound barrier" at makahanap ng mga paraan upang mapagtagumpayan ito.

Ang mga ligtas na flight sa transonic at supersonic na bilis ay posible sa pamamagitan ng pag-iwas sa isang krisis sa alon, ang paglitaw nito ay nakasalalay sa mga aerodynamic na parameter ng sasakyang panghimpapawid at ang altitude ng flight. Ang mga paglipat mula sa isang antas ng bilis patungo sa isa pa ay dapat na isagawa nang mabilis hangga't maaari gamit ang afterburner, na makakatulong upang maiwasan ang isang mahabang paglipad sa wave crisis zone. Ang krisis sa alon bilang isang konsepto ay nagmula sa transportasyon ng tubig. Ito ay bumangon nang ang mga barko ay gumalaw sa bilis na malapit sa bilis ng mga alon sa ibabaw ng tubig. Ang pagpasok sa isang krisis sa alon ay nangangailangan ng kahirapan sa pagtaas ng bilis, at kung mapagtagumpayan mo ang krisis sa alon hangga't maaari, maaari kang pumasok sa mode ng pagpaplano o pag-slide sa ibabaw ng tubig.

Kasaysayan sa kontrol ng sasakyang panghimpapawid

Ang unang taong nakarating sa supersonic na bilis ng paglipad sa isang pang-eksperimentong sasakyang panghimpapawid ay ang American pilot na si Chuck Yeager. Ang kanyang tagumpay ay nabanggit sa kasaysayan noong Oktubre 14, 1947. Sa teritoryo ng USSR, ang sound barrier ay nasira noong Disyembre 26, 1948 nina Sokolovsky at Fedorov, na lumilipad ng isang bihasang manlalaban.

Sa mga sibilyan, sinira ng pampasaherong airliner na Douglas DC-8 ang sound barrier, na noong Agosto 21, 1961 ay umabot sa bilis na 1.012 Mach, o 1262 km/h. Ang layunin ng paglipad ay upang mangolekta ng data para sa disenyo ng pakpak. Sa mga sasakyang panghimpapawid, ang rekord ng mundo ay itinakda ng isang hypersonic air-to-ground aeroballistic missile, na nasa serbisyo kasama ang hukbo ng Russia. Sa taas na 31.2 kilometro, ang rocket ay umabot sa bilis na 6389 km/h.

50 taon matapos masira ang sound barrier sa hangin, nakamit ng Englishman na si Andy Green ang katulad na tagumpay sa isang kotse. Sinubukan ng Amerikanong si Joe Kittinger na basagin ang rekord sa libreng pagkahulog, na umabot sa taas na 31.5 kilometro. Ngayon, noong Oktubre 14, 2012, nagtakda si Felix Baumgartner ng isang world record, nang walang tulong ng transportasyon, sa isang libreng pagkahulog mula sa taas na 39 kilometro, na sinira ang sound barrier. Ang bilis nito ay umabot sa 1342.8 kilometro kada oras.

Ang pinaka-hindi pangkaraniwang pagsira ng sound barrier

Kakatwang isipin, ngunit ang unang imbensyon sa mundo na nalampasan ang limitasyong ito ay ang ordinaryong latigo, na naimbento ng sinaunang Tsino halos 7 libong taon na ang nakalilipas. Halos hanggang sa naimbento ang instant photography noong 1927, walang sinuman ang naghinala na ang crack ng isang latigo ay isang miniature sonic boom. Ang isang matalim na swing ay bumubuo ng isang loop, at ang bilis ay tumataas nang husto, na kung saan ay nakumpirma sa pamamagitan ng pag-click. Nasira ang sound barrier sa bilis na humigit-kumulang 1200 km/h.

Ang misteryo ng pinakamaingay na lungsod

Hindi nakakagulat na ang mga residente ng maliliit na bayan ay nabigla nang makita nila ang kabisera sa unang pagkakataon. Maraming transportasyon, daan-daang mga restawran at mga entertainment center lituhin at itapon ka sa iyong karaniwang gulo. Ang simula ng tagsibol sa kabisera ay karaniwang napetsahan sa Abril, sa halip na ang mapanghimagsik, blizzardy Marso. Sa Abril ay may maaliwalas na kalangitan, umaagos ang mga batis at namumulaklak ang mga putot. Ang mga tao, pagod sa mahabang taglamig, ay nagbubukas ng kanilang mga bintana nang malapad patungo sa araw, at ang ingay sa kalye ay sumabog sa kanilang mga bahay. Nagbibingi-bingihan ang mga ibon sa kalye, kumakanta ang mga artista, nagbibigkas ng tula ang mga masasayang estudyante, pati na ang ingay sa mga traffic jam at sa subway. Ang mga empleyado ng kagawaran ng kalinisan ay nagpapansin na ang pananatili sa isang maingay na lungsod nang mahabang panahon ay nakakapinsala sa kalusugan. Ang tunog na background ng kabisera ay binubuo ng transportasyon,
abyasyon, pang-industriya at ingay sa bahay. Ang pinakanakakapinsala ay ang ingay ng sasakyan, dahil ang mga eroplano ay lumilipad nang napakataas, at ang ingay mula sa mga negosyo ay natutunaw sa kanilang mga gusali. Ang patuloy na dagundong ng mga sasakyan sa mga partikular na abalang highway ay higit na doble sa lahat ng pinahihintulutang pamantayan. Paano nalampasan ng kapital ang sound barrier? Mapanganib ang Moscow na may maraming tunog, kaya ang mga residente ng kabisera ay nag-install ng mga double-glazed na bintana upang pigilin ang ingay.

Paano binagyo ang sound barrier?

Hanggang 1947, walang aktwal na data sa kagalingan ng isang tao sa sabungan ng isang eroplano na lumilipad nang mas mabilis kaysa sa tunog. Tulad ng lumalabas, ang pagsira sa sound barrier ay nangangailangan ng tiyak na lakas at tapang. Sa panahon ng paglipad, nagiging malinaw na walang garantiya ng kaligtasan. Kahit na ang isang propesyonal na piloto ay hindi masasabi kung sigurado kung ang disenyo ng sasakyang panghimpapawid ay makatiis sa isang pag-atake mula sa mga elemento. Sa loob ng ilang minuto, ang eroplano ay maaaring bumagsak. Ano ang nagpapaliwanag nito? Dapat tandaan na ang paggalaw sa subsonic na bilis ay lumilikha ng mga acoustic wave na kumakalat tulad ng mga bilog mula sa isang nahulog na bato. Ang supersonic na bilis ay nakakaganyak ng mga shock wave, at ang isang taong nakatayo sa lupa ay nakarinig ng tunog na katulad ng isang pagsabog. Kung walang makapangyarihang mga computer, mahirap lutasin ang mga kumplikadong problema at ang isa ay kailangang umasa sa mga modelo ng pamumulaklak sa mga wind tunnel. Minsan, kapag hindi sapat ang acceleration ng eroplano, ang shock wave ay umaabot sa isang puwersa na ang mga bintana ay lumilipad palabas sa mga bahay kung saan lumilipad ang eroplano. Hindi lahat ay magagawang pagtagumpayan ang sound barrier, dahil sa sandaling ito ang buong istraktura ay umuuga, at ang mga mounting ng device ay maaaring makatanggap ng malaking pinsala. Ito ang dahilan kung bakit napakahalaga ng mabuting kalusugan at emosyonal na katatagan para sa mga piloto. Kung ang paglipad ay maayos at ang sound barrier ay nalampasan nang mabilis hangga't maaari, kung gayon ang piloto o anumang posibleng mga pasahero ay hindi makakaramdam ng anumang partikular na hindi kasiya-siyang sensasyon. Ang isang sasakyang panghimpapawid ng pananaliksik ay partikular na itinayo upang basagin ang sound barrier noong Enero 1946. Ang paglikha ng makina ay sinimulan ng isang utos mula sa Ministri ng Depensa, ngunit sa halip na mga sandata ay pinalamanan ito ng mga kagamitang pang-agham na sinusubaybayan ang operating mode ng mga mekanismo at instrumento. Ang eroplanong ito ay parang modernong cruise missile na may built-in na rocket engine. Nabasag ng eroplano ang sound barrier noong pinakamataas na bilis 2736 km/h.

Verbal at materyal na mga monumento sa pagsakop sa bilis ng tunog

Ang mga tagumpay sa paglabag sa sound barrier ay lubos na pinahahalagahan ngayon. Kaya, ang eroplano kung saan unang nagtagumpay si Chuck Yeager ay naka-display na ngayon sa National Air and Space Museum, na matatagpuan sa Washington. Pero teknikal na mga detalye ang imbensyon ng tao na ito ay magiging maliit na halaga kung wala ang mga merito ng piloto mismo. Si Chuck Yeager ay dumaan sa flight school at nakipaglaban sa Europa, pagkatapos ay bumalik siya sa England. Ang hindi patas na pagbubukod sa paglipad ay hindi nasira ang espiritu ni Yeager, at nakamit niya ang isang pagtanggap sa pinuno ng komandante ng mga tropang European. Sa mga taon na natitira hanggang sa katapusan ng digmaan, si Yeager ay nakibahagi sa 64 na misyon ng labanan, kung saan binaril niya ang 13 sasakyang panghimpapawid. Si Chuck Yeager ay bumalik sa kanyang tinubuang-bayan na may ranggo ng kapitan. Ang kanyang mga katangian ay nagpapahiwatig ng kahanga-hangang intuwisyon, hindi kapani-paniwalang pagtitiis at pagtitiis sa mga kritikal na sitwasyon. Higit sa isang beses nagtakda si Yeager ng mga tala sa kanyang eroplano. Ang kanyang karagdagang karera ay sa mga yunit ng Air Force, kung saan nagsanay siya ng mga piloto. Ang huling beses na sinira ni Chuck Yeager ang sound barrier ay 74 taong gulang, na noong ikalimampung anibersaryo ng kanyang flight history at noong 1997.

Mga kumplikadong gawain ng mga tagalikha ng sasakyang panghimpapawid

Ang sikat sa mundo na MiG-15 na sasakyang panghimpapawid ay nagsimulang malikha sa sandaling napagtanto ng mga developer na imposibleng umasa lamang sa pagsira sa sound barrier, ngunit ang mga kumplikadong teknikal na problema ay kailangang malutas. Bilang isang resulta, ang isang makina ay nilikha nang matagumpay na ang mga pagbabago nito ay pumasok sa serbisyo iba't-ibang bansa. Iba't iba mga tanggapan ng disenyo sumali sa isang uri ng kompetisyon, na ang premyo ay isang patent para sa pinakamatagumpay at functional na sasakyang panghimpapawid. Ang mga sasakyang panghimpapawid na may swept wings ay binuo, na isang rebolusyon sa kanilang disenyo. Ang perpektong aparato ay kailangang maging malakas, mabilis at hindi kapani-paniwalang lumalaban sa anumang panlabas na pinsala. Ang mga swept wings ng mga eroplano ay naging isang elemento na nakatulong sa kanila na triplehin ang bilis ng tunog. Pagkatapos ay patuloy itong tumaas, na ipinaliwanag ng pagtaas ng lakas ng makina, ang paggamit ng mga makabagong materyales at pag-optimize ng mga aerodynamic na parameter. Ang pagtagumpayan sa sound barrier ay naging posible at totoo kahit para sa isang hindi propesyonal, ngunit hindi ito ginagawang mas mapanganib, kaya ang sinumang matinding mahilig sa sports ay dapat na matino na suriin ang kanilang mga lakas bago magpasya sa naturang eksperimento.

Sa kasalukuyan, ang problema ng "paglabag sa sound barrier" ay lumilitaw na mahalagang problema para sa mga high-power na propulsion engine. Kung may sapat na thrust upang madaig ang pagtaas ng drag na nakatagpo hanggang at kaagad sa sound barrier, upang ang sasakyang panghimpapawid ay mabilis na makadaan sa hanay ng kritikal na bilis, kung gayon walang partikular na kahirapan ang dapat na asahan. Maaaring mas madali para sa isang sasakyang panghimpapawid na lumipad sa supersonic speed range kaysa sa transition range sa pagitan ng subsonic at supersonic na bilis.

Ang sitwasyon ay medyo katulad ng nangyari sa simula ng siglong ito, nang mapatunayan ng magkapatid na Wright ang posibilidad ng powered flight dahil mayroon silang magaan na makina na may sapat na thrust. Kung mayroon tayong wastong mga makina, ang supersonic na paglipad ay magiging karaniwan. Hanggang kamakailan, ang pagsira sa sound barrier sa pahalang na paglipad ay posible lamang gamit ang medyo hindi matipid na propulsion system, tulad ng rocket at ramjet engine na may napakataas na pagkonsumo ng gasolina. Ang mga pang-eksperimentong sasakyang panghimpapawid gaya ng X-1 at Sky-rocket ay nilagyan ng mga rocket engine na maaasahan lamang sa ilang minutong paglipad, o turbo mga jet engine may mga afterburner, ngunit sa oras ng pagsulat na ito, maraming sasakyang panghimpapawid ang nalikha na maaaring lumipad sa supersonic na bilis sa loob ng kalahating oras. Kung nabasa mo sa isang pahayagan na ang isang eroplano ay "lumampas sa sound barrier," iyon ay madalas na nangangahulugan na ginawa ito sa pamamagitan ng pagsisid. Sa kasong ito, dinagdagan ng gravity ang hindi sapat na puwersa ng traksyon.

May kakaibang phenomenon na nauugnay sa mga figure na ito aerobatics na nais kong ituro. Ipagpalagay natin na ang eroplano

lumalapit sa tagamasid sa subsonic na bilis, sumisid, umabot sa supersonic na bilis, pagkatapos ay lumabas sa dive at muling patuloy na lumipad sa subsonic na bilis. Sa kasong ito, ang isang tagamasid sa lupa ay madalas na nakakarinig ng dalawang malakas na tunog ng booming, medyo mabilis na sumusunod sa isa't isa: "Boom, boom!" Ang ilang mga siyentipiko ay nagmungkahi ng mga paliwanag para sa pinagmulan ng double hum. Parehong iminungkahi ni Ackeret sa Zurich at Maurice Roy sa Paris na ang ugong ay dahil sa akumulasyon ng mga pulso ng tunog, tulad ng ingay ng makina, na ibinubuga habang ang sasakyang panghimpapawid ay dumadaan sa bilis ng tunog. Kung ang isang eroplano ay gumagalaw patungo sa isang tagamasid, kung gayon ang ingay na ginawa ng eroplano ay makakarating sa tagamasid sa mas maikling panahon kumpara sa pagitan kung saan ito ibinubuga. Kaya, palaging may ilang akumulasyon ng mga pulso ng tunog, sa kondisyon na ang pinagmumulan ng tunog ay gumagalaw patungo sa tagamasid. Gayunpaman, kung ang pinagmulan ng tunog ay gumagalaw sa isang bilis na malapit sa bilis ng tunog, kung gayon ang akumulasyon ay tumindi nang walang katiyakan. Ito ay nagiging halata kung isasaalang-alang natin na ang lahat ng tunog na ibinubuga ng isang pinagmumulan na gumagalaw nang eksakto sa bilis ng tunog nang direkta patungo sa nagmamasid ay makakarating sa huli sa isang maikling sandali, ibig sabihin, kapag ang pinagmumulan ng tunog ay lumalapit sa lokasyon ng nagmamasid. Ang dahilan ay ang tunog at ang pinagmulan ng tunog ay maglalakbay sa parehong bilis. Kung ang tunog ay gumagalaw sa supersonic na bilis sa panahong ito, ang pagkakasunud-sunod ng mga nakikita at ibinubuga na mga pulso ng tunog ay mababaligtad; ang tagamasid ay makikilala ang mga senyas na ilalabas sa ibang pagkakataon bago niya maramdaman ang mga senyas na ibinubuga nang mas maaga.

Ang proseso ng double hum, alinsunod sa teoryang ito, ay maaaring ilarawan ng diagram sa Fig. 58. Ipagpalagay na ang isang eroplano ay gumagalaw nang diretso patungo sa tagamasid, ngunit sa isang variable na bilis. Ang AB curve ay nagpapakita ng paggalaw ng sasakyang panghimpapawid bilang isang function ng oras. Ang anggulo ng tangent sa curve ay nagpapahiwatig ng agarang bilis ng sasakyang panghimpapawid. Ang mga parallel na linya na ipinapakita sa diagram ay nagpapahiwatig ng pagpapalaganap ng tunog; ang anggulo ng pagkahilig sa mga tuwid na linyang ito ay tumutugma sa bilis ng tunog. Una, sa segment ang bilis ng sasakyang panghimpapawid ay subsonic, pagkatapos ay sa segment ito ay supersonic, at sa wakas, sa segment ito ay subsonic muli. Kung ang tagamasid ay nasa paunang distansya D, kung gayon ang mga puntos na ipinapakita sa pahalang na linya ay tumutugma sa pagkakasunud-sunod ng pinaghihinalaang

kanin. 58. Distance-time diagram ng isang eroplano na lumilipad sa variable na bilis. Ang mga parallel na linya na may anggulo ng pagkahilig ay nagpapakita ng pagpapalaganap ng tunog.

mga impulses ng tunog. Nakikita natin na ang tunog na ginawa ng sasakyang panghimpapawid sa panahon ng ikalawang pagpasa nito ng sound barrier (punto ) ay mas maagang umabot sa tagamasid kaysa sa tunog na ginawa sa unang daanan (punto ). Sa dalawang sandaling ito, nakikita ng nagmamasid, sa pamamagitan ng isang napakaliit na agwat ng oras, ang mga impulses na ibinubuga sa loob ng limitadong yugto ng panahon. Dahil dito, nakarinig siya ng boom na parang pagsabog. Sa pagitan ng dalawang tunog ng dagundong, sabay-sabay nitong nakikita ang tatlong pulso na ibinubuga sa magkaibang oras ng sasakyang panghimpapawid.

Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 59 ang eskematiko na intensity ng ingay na maaaring asahan sa pinasimpleng kaso na ito. Dapat tandaan na ang akumulasyon ng mga pulso ng tunog sa kaso ng papalapit na pinagmumulan ng tunog ay ang parehong proseso na kilala bilang ang Doppler effect; gayunpaman, ang katangian ng huling epekto ay karaniwang limitado sa pagbabago sa pitch na nauugnay sa proseso ng akumulasyon. Ang intensity ng perceived na ingay ay mahirap kalkulahin dahil ito ay depende sa sound production mechanism, na hindi masyadong kilala. Bilang karagdagan, ang proseso ay kumplikado sa pamamagitan ng hugis ng tilapon, posibleng mga dayandang, pati na rin ang mga shock wave na naobserbahan sa iba't ibang bahagi ng sasakyang panghimpapawid sa panahon ng paglipad at ang enerhiya na kung saan ay na-convert sa mga sound wave pagkatapos na mabawasan ang bilis ng sasakyang panghimpapawid. Sa ilang

kanin. 59. Schematic na representasyon ng intensity ng ingay na nakikita ng isang tagamasid.

Iniuugnay ng mga kamakailang artikulo sa paksang ito ang phenomenon ng double hum, minsan triple, na naobserbahan sa mga high-speed dives sa mga shock wave na ito.

Ang problema ng "pagsira sa sound barrier" o "sound wall" ay tila nakukuha ang imahinasyon ng publiko (isang Ingles na pelikula na tinatawag na "Breaking the Sound Barrier" ay nagbibigay ng ilang ideya ng mga hamon na nauugnay sa flight ng Mach 1); pinag-uusapan ng mga piloto at inhinyero ang problema nang seryoso at pabiro. Ang sumusunod na "scientific report" ng transonic flight ay nagpapakita ng magandang kumbinasyon ng teknikal na kaalaman at patula na lisensya:

Maayos kaming dumausdos sa himpapawid sa bilis na 540 milya kada oras. Palagi kong nagustuhan ang maliit na XP-AZ5601-NG para sa mga simpleng kontrol nito at ang katotohanan na ang indicator ng Prandtl-Reynolds ay nakatago sa kanang sulok sa tuktok ng panel. Tinignan ko ang mga instrument. Tubig, gasolina, rebolusyon kada minuto, Carnot efficiency, ground speed, enthalpy. OK lahat. Kurso 270°. Ang kahusayan ng pagkasunog ay normal - 23 porsyento. Ang lumang turbojet engine ay mahinang umungol gaya ng dati, at halos hindi nag-click ang mga ngipin ni Tony mula sa kanyang 17 pinto, itinapon sa ibabaw ng Schenectady. Isang manipis na patak lamang ng langis ang tumagas mula sa makina. Ito ang buhay!

Alam kong maganda ang makina ng eroplano para sa mga bilis na mas mataas kaysa sa nasubukan namin. Napakaaliwalas ng panahon, asul ang langit, napakatahimik ng hangin na hindi ko napigilan at pinabilis ang aking bilis. Dahan-dahan kong inilipat ang pingga sa isang posisyon. Bahagyang gumalaw ang regulator, at pagkatapos ng limang minuto o higit pa ay kalmado na ang lahat. 590 mph. Pinindot ko ulit ang lever. Dalawang nozzle lang ang barado. Pinindot ko ang makitid na butas na panlinis. Buksan muli. 640 mph. Tahimik. Ang tambutso ay halos ganap na nakabaluktot, na may ilang square inches na nakalabas pa rin sa isang gilid. Nangangati ang mga kamay ko sa pingga, kaya pinindot ko ulit. Ang eroplano ay bumilis sa 690 milya bawat oras, na dumaan sa kritikal na bahagi nang hindi nasira ang isang bintana. Nagiinit ang cabin, kaya nagdagdag ako ng hangin sa vortex cooler. Mach 0.9! Hindi ako lumipad nang mas mabilis. May nakita akong bahagyang pag-alog sa labas ng porthole kaya inayos ko ang hugis ng pakpak at nawala ito.

Si Tony ay natutulog ngayon, at bumuga ako ng usok mula sa kanyang tubo. Hindi ko na napigilan at tinaasan ko ng isang level ang bilis. Sa eksaktong sampung minuto ay katumbas na kami ng Mach 0.95. Sa likuran, sa mga silid ng pagkasunog, ang pangkalahatang presyon ay bumaba tulad ng impiyerno. Ito ang buhay! Ang indicator ng Pocket ay nagpakita ng pula, ngunit wala akong pakialam. Nagniningas pa rin ang kandila ni Tony. Alam kong zero ang gamma, pero wala akong pakialam.

Nahihilo ako sa excitement. Kaunti pa! Inilagay ko ang aking kamay sa pingga, ngunit sa sandaling iyon ay lumapit si Tony at tumama ang kanyang tuhod sa aking kamay. Ang pingga ay tumalon ng sampung antas! Fuck! Ang maliit na eroplano ay nanginginig sa buong haba nito, at ang napakalaking pagkawala ng bilis ay naghulog sa amin ni Tony sa panel. Para kaming natamaan ng solidong brick wall! Nakita kong durog ang ilong ng eroplano. Napatingin ako sa speedometer at natigilan! 1:00 na! God, sa isang iglap naisip ko, nasa maximum na tayo! Kung hindi ko siya pabagalin bago siya madulas, mauuwi kami sa lumiliit na drag! Huli na! Mach 1.01! 1.02! 1.03! 1.04! 1.06! 1.09! 1.13! 1.18! Desperado ako, ngunit alam ni Tony ang gagawin. Sa isang kisap-mata ay napaatras siya

galaw! Ang mainit na hangin ay sumugod sa tambutso, ito ay na-compress sa turbine, muling nasira sa mga silid, at pinalawak ang compressor. Nagsimulang dumaloy ang gasolina sa mga tangke. Ang entropy meter ay umilaw sa zero. Mach 1.20! 1.19! 1.18! 1.17! Kami ay naligtas. Nadulas ito, nadulas habang nagdadasal kami ni Tony na sana hindi dumikit ang flow divider. 1.10! 1.08! 1.05!

Fuck! Tumama kami sa kabilang side ng pader! Nakulong kami! Walang sapat na negatibong tulak para makabawi!

Habang nangangamba kami sa takot sa pader, nalaglag ang buntot ng maliit na eroplano at sumigaw si Tony, “Sindihan ang mga rocket booster!” Ngunit lumiko sila sa maling direksyon!

Inabot ni Tony at tinulak sila pasulong, umaagos ang mga linya ng Mach mula sa kanyang mga daliri. Sinunog ko sila! Ang suntok ay napakaganda. Nawalan kami ng malay.

Nang matauhan ako, ang aming maliit na eroplano, lahat ng sira, ay dumadaan sa zero Mach! Hinila ko palabas si Tony at malakas kaming bumagsak sa lupa. Bumagal ang takbo ng eroplano patungong silangan. Makalipas ang ilang segundo ay nakarinig kami ng kalabog, para siyang nabangga sa isa pang pader.

Wala ni isang turnilyo ang natagpuan. Nagsimulang maghabi ng lambat si Tony at naglibot ako sa MIT.

Ang sound barrier ay isang phenomenon na nangyayari sa panahon ng paglipad ng isang sasakyang panghimpapawid o rocket sa sandali ng paglipat mula sa subsonic hanggang supersonic na bilis ng paglipad sa atmospera. Habang papalapit ang bilis ng sasakyang panghimpapawid sa bilis ng tunog (1200 km/h), lumilitaw ang isang manipis na rehiyon sa hangin sa harap nito, kung saan nangyayari ang isang matalim na pagtaas sa presyon at density ng hangin. Ang compaction na ito ng hangin sa harap ng isang lumilipad na sasakyang panghimpapawid ay tinatawag na shock wave. Sa lupa, ang pagpasa ng shock wave ay nakikita bilang isang putok, katulad ng tunog ng isang putok ng baril. Ang pagkakaroon ng lumampas sa bilis ng tunog, ang eroplano ay dumaan sa lugar na ito ng tumaas na density ng hangin, na parang tinusok ito - sinira ang sound barrier. Sa loob ng mahabang panahon, ang pagsira sa sound barrier ay tila isang seryosong problema sa pag-unlad ng aviation. Upang malutas ito, kinakailangang baguhin ang profile at hugis ng pakpak ng sasakyang panghimpapawid (ito ay naging mas payat at swept-back), gawing mas matulis ang harap na bahagi ng fuselage at magbigay ng kasangkapan sa sasakyang panghimpapawid ng mga jet engine. Ang bilis ng tunog ay unang nalampasan noong 1947 ni Charles Yeager sa isang Bell X-1 aircraft (USA) na may likidong rocket engine na inilunsad mula sa isang Boeing B-29 na sasakyang panghimpapawid. Sa Russia, ang unang bumagsak sa sound barrier noong 1948 ay ang piloto ng O.V.

Video.

Bilis ng tunog.

Ang bilis ng pagpapalaganap (kamag-anak sa daluyan) ng mga maliliit na kaguluhan sa presyon. Sa isang perpektong gas (halimbawa, sa hangin sa katamtamang temperatura at presyon) S. z. ay hindi nakasalalay sa likas na katangian ng nagpapalaganap ng maliit na kaguluhan at pareho ito para sa mga monochromatic oscillations ng iba't ibang frequency () at para sa mahinang shock waves. Sa isang perpektong gas sa itinuturing na punto sa kalawakan, ang S. z. a ay nakasalalay lamang sa komposisyon ng gas at ang ganap na temperatura nito T:
a = (dp/d(())1/2 = ((()p/(())1/2 = ((()RT/(())1/2,
kung saan dp/d(() - density derivative ng pressure para sa isang isentropic na proseso, (-) - adiabatic exponent, R - unibersal na gas constant, (-) - molecular weight (sa hangin isang 20.1T1/2 m/s sa 0 ( °)C a = 332 m/s).
Sa isang gas na may physicochemical transformations, halimbawa, sa isang dissociating gas, S. z. ay depende sa kung paano - equilibrium o nonequilibrium - ang mga prosesong ito ay nangyayari sa disturbance wave. Sa thermodynamic equilibrium S. z. depende lamang sa komposisyon ng gas, temperatura at presyon nito. Kapag naganap ang mga prosesong physicochemical sa paraang hindi balanse, nangyayari ang pagpapakalat ng tunog, iyon ay, pagpapakalat ng tunog. nakasalalay hindi lamang sa estado ng daluyan, kundi pati na rin sa dalas ng mga oscillation (). Ang mga high-frequency oscillations ((tm), ()) - relaxation time) ay kumakalat mula sa frozen solar system. aj, low-frequency ((,) 0) - na may equilibrium S. z. ae, at aj > ae. Ang pagkakaiba sa pagitan ng aj at ai ay, bilang panuntunan, maliit (sa hangin sa T = 6000(°)C at p = 105 Pa ito ay halos 15%). Sa mga likido S. z. makabuluhang mas mataas kaysa sa gas (sa tubig isang 1500 m/s)