Što je zvučna barijera. Prevladavanje zvučne barijere

Što možemo zamisliti kad čujemo izraz "zvučna barijera"? Određena ograničenja i prepreka da prevlada

Prevladavanje ove prepreke može izazvati razvoj kroničnih bolesti, sindroma boli i alergijskih reakcija. Jesu li ti stavovi ispravni ili su oni stereotipi koji su uspostavljeni? Imaju li stvarni temelj? Što je zvučna barijera? Kako i zašto nastaje? Sve ovo i neke dodatne nijanse, kao i povijesne činjenice povezane s ovim konceptom, pokušat ćemo saznati u ovom članku.

Ova tajanstvena znanost - aerodinamika

U znanosti o aerodinamici, dizajniranoj da objasni fenomene koji prate kretanje
zrakoplova, postoji koncept "zvučne barijere". Ovo je niz pojava koje se pojavljuju pri premještanju nadzvučnih zrakoplova ili projektila koji se kreću pri brzinama blizu brzine zvuka ili velike.

Što je udarni val?

Tijekom strujanja nadzvučnog protoka oko aparata pojavljuje se udarni val u tunelu vjetra. Njezine otiske mogu se vidjeti čak i golim okom. Na tlu su izraženi u žutoj liniji. Izvan konusa udarnog vala, ispred žute linije, na tlu zrakoplov se čak ne čuje. Pri brzini koja prelazi zvuk, tijela su podvrgnuta strujanju oko zvuka, što uzrokuje udarni val. On ne mora biti jedan, ovisno o obliku tijela.

Shock wave transformacija

Prednja strana udarnog vala, ponekad nazivana udarnim valom, ima prilično malu debljinu koja ipak dopušta da prati iznenadne promjene svojstava protoka, smanjenje njegove brzine u odnosu na tijelo i odgovarajuće povećanje tlaka i temperature plina u toku. U ovom slučaju, kinetička energija se djelomično transformira u unutarnju energiju plina. Broj tih promjena izravno ovisi o brzini nadzvučnog protoka. Kako se udarni val odmakne od aparata, pad tlaka se smanjuje, a udarni val se pretvara u zvuk. Može doći do vanjskog promatrača koji će čuti karakterističan zvuk nalik eksploziji. Postoji mišljenje da to znači da uređaj postiže brzinu zvuka, kada zvučna barijera napusti zrakoplov.

Što se stvarno događa?

Takozvani trenutak prevladavanja zvučne barijere u praksi predstavlja prolazak udarnog vala s rastućim zujama motora zrakoplova. Sada je jedinica ispred pratećeg zvuka, pa će se nakon njega čuti zvuk motora. Brzina približavanja zrakoplova do brzine zvuka postalo je moguće čak iu Drugom svjetskom ratu, ali piloti su uočili alarmantne signale u radu zrakoplova.

Nakon rata mnogi su dizajneri zrakoplova i piloti pokušavali postići brzinu zvuka i prevladati zvučnu barijeru, ali mnogi od tih pokušaja završavaju tragično. Pesimistični znanstvenici tvrde da to ograničenje ne može biti nadmašeno. Daleko od eksperimentalnih, ali znanstveno, bilo je moguće objasniti prirodu koncepta "zvučne barijere" i pronaći načine kako to prevladati.

Preporuke za sigurne letove

Sigurni letovi pri gotovo zvučnoj i nadzvučnoj brzini moguće su izbjegavati valnu krizu, čiji nastanak ovisi o aerodinamičkim parametrima zrakoplova i visini leta. Prijelaz s jedne razine brzine na drugu treba biti što brže izveden primjenom postrojenja, koji će pomoći da se izbjegne dugi let u zoni valne krize. Kriza vala kao koncept je došla iz vodenog prometa. Pojavio se u trenutku kretanja brodova brzinom blizu brzine valova na površini vode. Padanje u valnu krizu podrazumijeva poteškoće u rastu brzine i ako je moguće što je moguće jednostavnije prevladati valnu krizu, tada je moguće ući u režim klizanja ili klizanja na površini vode.

Povijest u upravljanju zrakoplovima

Prva osoba koja je dosegla brzinu nadzvučnog leta na eksperimentalnom avionu bio je američki pilot Chuck Yeager. Njegovo postignuće zabilježeno je u povijesti 14. listopada 1947. Na području SSSR-a zvučna barijera je 26. prosinca 1948. prevladala Sokolovsky i Fedorov, koji su vodili iskusan borac.

Od građana prvi zrakoplov pobijedio je Douglas DC-8, koji je 21. kolovoza 1961. godine dostigao brzinu od 1.012 M ili 1262 km / h. Misija je prikupiti podatke za dizajn krila. Među zrakoplovima, svjetski rekord postavljen je hipersoničnom zrakoplovnom raketom zrakoplovom, koja je u službi s ruskom vojskom. Na visini od 31,2 km, raketa je razvila brzinu od 6389 km / h.

Nakon 50 godina nakon prevladavanja zvučne barijere u zraku, Englez Andy Green napravio je slično postignuće na automobilu. U slobodnom pada pokušao je oboriti rekord American Joe Kittinger, koji je osvojio visinu od 31,5 kilometara. Danas, 14. listopada 2012., Felix Baumgartner postavio je svjetski rekord, bez pomoći prijevoza, u slobodnom padu s visine od 39 kilometara, prekinuvši zvučnu barijeru. Njegova brzina je tako postigla 1342,8 kilometara na sat.

Najneobičnije prevladavanje zvučne barijere

Čudno je razmišljati, ali prvi je izum na svijetu koji je nadvladao tu granicu bio uobičajeni bič, koji je drevni kineski izumio prije gotovo 7 tisuća godina. Gotovo prije izuma instant fotografije 1927, nitko nije ni sumnjao da je klikom bičem bio minijaturni zvuk udaraca. Oštar jeku formira petlju, a brzina se diže, što potvrđuje klik. Zvučna barijera prevladana je brzinom od oko 1200 km / h.

Zagonetka najglasnijeg grada

Nije ni čudo da su stanovnici malih gradova šokirani kada su prvi put vidjeli glavni grad. Obilje transporta, stotine restorana i zabavnih centara zbunjuju se i ispadaju iz uobičajene rute. Početak proljeća u glavnom gradu najčešće potječe iz travnja, a ne pobunjenog olujnog ožujka. U travnju je vedro nebo, potoci i pupoljci cvjetaju. Ljudi, umorni od duga zime, otvaraju prozore široko prema suncu, a ulična buka prodire u kuće. Na ulici, ptice pjevaju gluho, umjetnici pjevaju, veseli studenti recituju pjesme, a da ne spominjemo buku u prometnim gužvama i metrou. Zaposlenici higijenskih odjela smatraju da je štetno za dugo vremena biti u bučnom gradu. Zvučna pozadina glavnog grada sastoji se od prijevoza,
zrakoplova, buke industrije i kućanstva. Najštetnija je samo buka automobila, jer zrakoplov leti dovoljno visok, a buka iz poduzeća rastvara u svojim zgradama. Konstantna tutnjava automobila na posebno živahnim autocestama dvaput prelazi sve dopuštene norme. Kako zvučna barijera prevladava u glavnom gradu? Moskva je opasna s obiljem zvukova, tako da stanovnici glavnog grada ugrađuju prozore s dvostrukim staklom kako bi prigušili buku.

Kako je ušla zvučna barijera?

Do 1947. nije bilo stvarnih podataka o zdravlju osobe u kokpitu zrakoplova, koji leti brže nego zvuk. Kao što se ispostavilo, prevladavanje zvučne barijere zahtijeva određenu snagu i hrabrost. Tijekom leta postaje jasno da nema jamstava za preživljavanje. Čak i profesionalni pilot ne može sigurno reći hoće li dizajn zrakoplova podnijeti napad elemenata. Za nekoliko minuta zrakoplov se jednostavno može raspasti. Kako se to objašnjava? Treba napomenuti da kretanje podsvjetskom brzinom stvara akustične valove koji se raspršuju poput krugova iz pada kamena. Supersonska brzina uzbuđuje udarne valove, a osoba koja stoji na zemlji čuje zvuk koji izgleda kao eksplozija. Bez snažnih računala bilo je teško riješiti kompleks diferencijalne jednadžbe, i bilo je potrebno oslanjati se na modele puhanja u vjetrenim tunelima. Ponekad, s nedovoljnim ubrzanjem zrakoplova, udarni val dosegne takvu razinu da prozori iz kuća prolaze preko kojih zrakoplov leti. Prevladavanje zvučne barijere ne može svatko, jer u ovom trenutku trese cijelu strukturu, značajna oštećenja mogu dobiti privitak uređaj. Zato je snažna zdravstvena i emocionalna stabilnost tako važna za pilote. Ako let letjeti lagano, a zvučna barijera prevlada što je brže moguće, ni pilot niti mogući putnici neće osjetiti posebno neugodne senzacije. Posebno za osvajanje zvučne barijere, u siječnju 1946. godine izgrađen je istraživački zrakoplov. Stvaranje stroja pokrenuto je po nalogu Ministarstva obrane, no umjesto oružja bilo je napunjeno znanstvenom opremom koja je pratila način djelovanja mehanizama i uređaja. Ovaj je zrakoplov bio poput modernog raketnog krstaša s ugrađenim raketnim motorom. Zrakoplov je prešao zvučnu barijeru maksimalnom brzinom od 2736 km / h.

Verbalni i materijalni spomenici do osvajanja brzine zvuka

Postignuća u prevladavanju zvučne barijere danas su visoko cijenjena. Zato je zrakoplov na kojemu je Chuck Yeager prvo pobijedio, sada je izložen u Nacionalnom muzeju za zrakoplovstvo i kozmonautiku, koji je u Washingtonu. Ali tehnički parametri ovog ljudskog izuma ne bi bili vrijedni mnogo bez zasluga samog pilota. Chuck Yeager prošao je letačku školu i borio se u Europi, nakon čega se vratio u Englesku. Nelojalna iseljavanja iz letova nije razbila Yegerov duh i dobio je priznanje od glavnog zapovjednika europskih snaga. Tijekom godina koje su ostale do kraja rata, Yeager je sudjelovao u 64 borbene borbe, tijekom kojih je pucao za 13 zrakoplova. Chuck Yeager se vratio kući s naslovom kapetana. U svom opisu pokazuju fenomenalnu intuiciju, nevjerojatnu hladnoću i izdržljivost u kritičnim situacijama. Više puta je Yeager postavio zapise na njegovu avionu. Njegova daljnja karijera bila je u Zrakoplovstvu, gdje je vodio obuku za pilote. Posljednji put Chuck Yeager je prešao zvučnu barijeru na 74 godine, što je bilo na pedesetoj obljetnici povijesti leta i 1997. godine.

Kompleksni zadaci kreatora zrakoplova

Svjetski poznati zrakoplov MiG-15 započeo je stvarati u vrijeme kada su programeri shvatili da se nemoguće temeljiti samo na prevladavanju zvučne barijere, ali bi trebalo riješiti složene tehničke zadatke. Kao rezultat toga, stroj je stvoren tako uspješan da su njegove izmjene usvojile različite zemlje. Nekoliko je različitih dizajnerskih ureda bilo uključeno u neku vrstu konkurentne borbe, nagrada u kojoj je bio patent za najuspješnije i funkcionalnije zrakoplove. Razvijeni zrakoplovi s krilima, što je bila revolucija u njihovom dizajnu. Idealni aparat morao je biti snažan, brz i nevjerojatno otporan na bilo kakvu štetu izvana. Zamrljane krila zrakoplova postale su element koji im je pomogao utrostručiti brzinu zvuka. Sljedeći put brzina aviona nastavio se povećavati što je objašnjeno povećanjem snage motora, korištenjem inovativnih materijala i optimizacijom aerodinamičkih parametara. Razbijanje zvučni zid je moguće i realno, čak i za laik, ali to je manje opasno to ne postane, tako da bilo ekstremal mora trezveno procijeniti njihovu snagu, prije nego što odluči na takav eksperiment.