Určite mnohí počuli o záhadnej zvukovej bariére, ktorú prekonávajú bojovníci a bombardéry, ako aj o nadzvukových raketách. Čo je táto bariéra, je ju možné vidieť vizuálne a čo spôsobuje hlasný výbušný zvuk?
Čo je to zvuková bariéra?
Zvuková bariéra v oblasti aerodynamiky - sú to technické ťažkosti, ktoré vznikajú v dôsledku javov spojených s pohybom lietadla rýchlosťou rovnajúcou sa alebo väčšou ako je rýchlosť zvuku.
Musíte pochopiť, že to nie je skutočná prekážka, ktorú musí letún prekonať, ako nejaký druh neviditeľnej steny, ale skôr abstraktný koncept. Vzniklo v čase, keď letectvo uvažovalo iba o lietadlách, ktoré môžu cestovať vysokou rýchlosťou - nadzvukové. Mnohí dokonca trvali na nedosiahnuteľnosti takýchto výsledkov.
Aká je rýchlosť zvuku?
Rýchlosť zvuku je rýchlosť, s ktorou sa elastické vlny šíria v určitom médiu. Tento indikátor sa líši v závislosti od prostredia. Napríklad, rýchlosť zvuku vo vzduchu - 331 m / s alebo 1191,6 km / h.
Prekonávanie rýchlosti zvuku
Ako je prekonaná zvuková bariéra? Lietadlo vzlietne a postupne sa zrýchľuje. Okolo neho prúdi nadzvukový prúd vzduchu, v dôsledku čoho sa v nose vytvára luk rázová vlna, V závislosti od tvaru lietadla môže byť ich niekoľko.
V tejto oblasti prudko stúpa tlak a hustota vzduchu. V čase, keď lietadlo prekročí rýchlosť zvuku, prechádza touto oblasťou a objaví sa hlasný pop zvuk, ktorý vyzerá ako strela. Pilot v kabíne nepočuje žiadne zvuky - naučil sa prekonávať zvukovú bariéru iba špeciálnymi senzormi. Značné sú aj zmeny v riadení lietadiel.
Hlasný výbušný pop je zvukovým boomom. Keď lietadlo letí nadzvukovou rýchlosťou v okolí, je počuť státie na povrchu Zeme. Rázové vlny, ktoré vytvára, môžu byť vizuálne znázornené vo forme kužeľa sprevádzajúceho lietadlo. Horná časť kužeľa je umiestnená v prove. Vlny sa z nej šíria na veľké vzdialenosti.
Hovorí sa, že osoba stojaca na zemi zdvíha hranice daného imaginárneho kužeľa. Prudký nárast tlaku je vnímaný ako výbušná bavlna. Od okamihu prekonania bariéry lietadlo neustále sprevádza zvukový šok. Bavlna sa však ozve zakaždým, keď letí nad pevným bodom na povrchu.
Pretože sa lietadlo pohybuje rýchlejšie ako zvuk, pozorovateľ najskôr zaznie pop a až potom hluk motora.
Zaujímavý fakt: prekonanie zvukovej bariéry je často spojené s výskytom bieleho oblaku v chvostovej časti lietadla. Nemá však nič spoločné so zvukovou bariérou. Hovoríme o Prandtl-Glauertovom efekte - kondenzácii vlhkosti bezprostredne za pohybujúcim sa lietadlom.
Nadzvukové letové problémy
Bez ohľadu na to, ako normálne sa lietadlo zrýchľuje, nebude môcť dlho lietať nadzvukovou rýchlosťou. Podzvukové lietadlá sú hladšie a zaoblenejšie. A keď lietajú nadzvukovými rýchlosťami, vznikajú ďalšie aerodynamické podmienky.
Vzduchový odpor sa výrazne zvyšuje, telo lietadla sa vplyvom trenia zahrieva. Výsledkom je, že bežné lietadlo stratí stabilnú kontrolu a môže sa začať zrútiť priamo vo vzduchu.
Aktívne vyvinuté nadzvukové letectvo sa začalo v 50. - 60. rokoch. Prvým nadzvukovým lietadlom, ktoré bolo sériovo vyrobené, bol severoamerický F-100 Super Sabre bojovník. Tento model prvý letel v roku 1953.
Vytvorené a osobné nadzvukové lietadlo, ktoré vykonávalo pravidelné lety. Ale boli ich iba 2: sovietsky Tu-144 a anglicko-francúzsky Concorde.
Výhodou tohto lietadla je prekonanie dlhých vzdialeností v krátkom časovom období. Nadzvukové lietadlo sa tiež pohybuje vo vyššej nadmorskej výške ako tradičné. Vzdušný priestor sa preto nenačítava. Ich použitie sa však čoskoro opustilo z dôvodu niekoľkých nedostatkov:
- rázová vlna;
- vysoká spotreba paliva;
- zložitosť prevádzky;
- hluk na letisku.
Hlasitý tresk je prudký skok v tlaku pred rovinou, ku ktorému dochádza, keď sa lietadlo začne pohybovať nadzvukovou rýchlosťou (prekonáva zvukovú bariéru). Rázová vlna pred lietadlom šíri kužeľovitý tvar. Osoba, ktorá pozoruje let lietadla, počuje pop, keď sa k nemu dostane táto vlna, a až potom môže motor fungovať. Rázová vlna neustále sprevádza lietadlo nadzvukovou rýchlosťou.Vyskakovanie však bude počuť iba počas prechodu lietadla v určitom bode - v blízkosti pozorovateľa.
