Co je zvuková bariéra. Překonání zvukové bariéry

Co si představujeme, když uslyšíme výraz "zvukovou bariéru"? Určitý limit a překážka

Překonání této překážky může vyvolat vývoj chronických onemocnění, bolestivých syndromů a alergických reakcí. Jsou tyto názory správné nebo jsou to stereotypy, které byly vytvořeny? Mají skutečný základ? Co je zvuková bariéra? Jak a proč vzniká? To vše a některé další nuance, stejně jako historické fakty související s tímto konceptem, se pokusíme zjistit v tomto článku.

Tato tajemná věda - aerodynamika

Ve vědecké aerodynamice, navržené k vysvětlení jevů doprovázejících hnutí
letadla, existuje pojem "zvukové bariéry". Jedná se o řadu jevů, které vznikají při přesunu nadzvukových letadel nebo střel, které se pohybují rychlostí blízkou rychlosti zvuku nebo velké.

Co je šoková vlna?

Během proudění nadzvukového průtoku kolem zařízení se v aerodynamickém tunelu objevuje rázová vlna. Její stopy jsou viditelné i pouhým okem. Na zemi jsou vyjádřeny žlutou čarou. Mimo kužele rázové vlny, před žlutou čárou, na zemi není letadlo ani slyšitelné. Při překročení rychlosti zvuku jsou těla podrobena průtoku zvukovým proudem, což způsobuje nárazovou vlnu. To nemusí být jedno, v závislosti na tvaru těla.

Transformace šokové vlny

Na přední straně rázové vlny, která se někdy nazývá rázovou vlnu, má poměrně malou tloušťku, což nicméně sledovat náhlé změny tokových vlastností, snížit jeho rychlost vzhledem k tělu a odpovídající zvýšení teploty tlaku a plynu v toku. V tomto případě je kinetická energie částečně přeměněna na vnitřní energii plynu. Počet těchto změn přímo závisí na rychlosti nadzvukového toku. Jak se rázová vlna odvrací od přístroje, klesají tlakové ztráty a rázová vlna se přemění na zvuk. Může se dostat k externímu pozorovateli, který slyší charakteristický zvuk podobný výbuchu. Existuje názor, že to znamená, že přístroj dosáhne rychlosti zvuku, když zvuková bariéra opustí letadlo.

Co se opravdu děje?

Takzvaný okamžik překonání zvukové bariéry v praxi představuje průchod rázové vlny s rostoucím hukotem motorů letadla. Nyní je jednotka před doprovodným zvukem, takže po něm bude slyšet zvuk motoru. Přibližovací rychlost letadla k rychlosti zvuku se stalo možné i během druhé světové války, ale piloti zaznamenali alarmující signály v práci letadel.

Po válce se mnoho návrhářů letadel a pilotů snažilo dosáhnout rychlosti zvuku a překonat zvukovou bariéru, ale mnohé z těchto pokusů skončily tragicky. Pesimističtí vědci argumentovali, že tento limit nemůže být překonán. Daleko než experimentální, ale vědecky, bylo možné vysvětlit povahu koncepce "zvukové bariéry" a najít způsoby, jak je překonat.

Doporučení pro bezpečné lety

Bezpečné lety v transonického a nadzvukové vlny, přičemž se zabrání možnému krize, jejíž výskyt závisí na aerodynamických parametrech letadla a výšce vyráběného filtru. Přechody z jedné úrovně rychlosti do druhé by měly být prováděny co nejrychleji s použitím přídavného spalování, což pomůže zamezit dlouhému letu v oblasti vlnové krize. Wave krize jako koncepce pochází z vodní dopravy. Objevil se v době pohybu lodí rychlostí blízkou rychlosti vln na hladině vody. Kontakt s vlnou krize znamená nárůst o obtížnosti, a pokud je to možné jen proto, aby překonal krizi vlnu, pak můžete jít do skluzové nebo posuvnou režimu na hladině.

Historie řízení letadel

První osobou, která dosáhla nadzvukové rychlosti letu na experimentálním letounu, byl americký pilot Chuck Yeager. Jeho úspěch byl zaznamenán v dějinách 14. října 1947. Na území SSSR byla 26. prosince 1948 překonána zvuková bariéra Sokolovského a Fedorova, který měl zkušeného stíhače.

Z civilních nejprve překonala zvuková bariéra pro cestující Douglas DC-8, která 21. srpna 1961 dosáhla rychlosti 1.012 M nebo 1262 km / h. Posláním bylo shromažďovat data pro návrh křídla. Mezi letadly byl světový rekord vytvořen hypersonickou vzdušnou aerobalistickou raketou, která je v provozu s ruskou armádou. V nadmořské výšce 31,2 km raketa vyvíjela rychlost 6389 km / h.

Po padesáti letech po překonání zvukové bariéry ve vzduchu se angličan Andy Green podařilo podobnému úspěchu v autě. Na volném pádu se pokoušel překonat rekordní americký Joe Kittinger, který porazil výšky 31,5 km. Dnes, 14.října 2012, Felix Baumgartner nastavit světový rekord, bez pomoci dopravě ve volném pádu z výšky 39 kilometrů, lámání zvuková bariéra. Jeho rychlost tak dosáhla 1342,8 kilometrů za hodinu.

Nejvíce neobvyklé překonání zvukové bariéry

Je zvláštní myslet, ale první vynález na světě k prolomení tohoto limitu, se stal obyčejný bič, který vynalezl staré čínské před asi 7000 lety. Téměř před vynálezem okamžité fotografie v roce 1927 nikdo ani nepochyboval, že kliknutí na bič je miniaturní zvukový úder. Ostrý houpaček vytváří smyčku a rychlost se prudce zvyšuje, což potvrzuje kliknutí. Zvuková bariéra je překonána rychlostí přibližně 1200 km / h.

Hádanka nejhlučnějšího města

Není divu, že obyvatelé malých měst jsou šokováni, když poprvé viděli kapitál. Hojnost dopravy, stovky restaurací a zábavních center jsou matoucí a vyřazují z obvyklé rutiny. Začátek jara v hlavním městě zpravidla pochází z dubna, a ne odbojný bouřlivý March. V dubnu je jasná obloha, běh potoků a květy rozkvete. Lidé, unavený z dlouhé zimy, otevřou okna široce směrem k slunci a hluk ulice proniká do domů. Na ulici ohlušující cvrlikání ptáků zpěv umělců recitovat básně veselých studentů, nemluvě o hluk, dopravní zácpy a metrem. Zaměstnanci hygienických oddělení upozorňují, že je dlouhodobě škodlivé být v hlučném městě. Zvukové pozadí hlavního města se skládá z dopravy,
letadla, hluku z průmyslu a domácnosti. Nejškodlivější je pouze hluk z vozu, protože letadla letí dostatečně vysoká a hluk z podniků se rozpouští ve svých budovách. Neustálý zvuk vozidel na zvláště živých dálnicách překračuje dvakrát všechny přípustné normy. Jak překoná zvuková bariéra v hlavním městě? Moskva je nebezpečná s množstvím zvuků, takže obyvatelé hlavního města instalují okna s dvojitým zasklením, která mufluje hluk.

Jak se brání zvuková bariéra?

Až do roku 1947 nebyly k dispozici žádné aktuální údaje o zdraví člověka v kokpitu letadla, které letí rychleji než zvuk. Jak se ukázalo, překonání zvukové bariéry vyžaduje určitou sílu a odvahu. Během letu je zřejmé, že neexistují žádné záruky přežití. Dokonce i profesionální pilot nemůže s jistotou říci, zda konstrukce letounu bude odolávat útoku prvků. Během několika minut se letoun může jednoduše rozpadnout. Jak je to vysvětleno? Mělo by být poznamenáno, že pohyb s podzvukovou rychlostí vytváří akustické vlny, které se rozptylují jako kruhy z padlého kamene. Nadzvukové otáčky vzrušují vlny rázů a osoba stojící na zemi slyší zvuk, který vypadá jako exploze. Bez silných počítačů bylo obtížné vyřešit složitost diferenciální rovnice, a bylo zapotřebí spoléhat se na foukací modely ve větrných tunelech. Někdy, když tam je nedostatečný zrychlení letadlo tlaková vlna dosáhne takovou sílu, že létat okna domů, na nichž je letadlo létání. Překonat zvuková bariéra nemůže všichni, protože v tomto okamžiku třást celou konstrukci, může dojít k významnému poškození upevňovacího zařízení. Proto je pro piloty tak důležitá silná zdravotní a emoční stabilita. V případě, že letový jde zlehka, ale zvuk bariéra překonat tak rychle, jak je to možné, ani pilot, ani případné cestující nebudou cítit velmi nepříjemné pocity. Zvláště pro dobytí zvukové bariéry byl v lednu 1946 vybudován výzkumný letoun. Tvorba stroje byla zahájena na příkaz ministerstva obrany, ale namísto zbraní byla plná vědeckého vybavení, které sledovalo způsob fungování mechanismů a zařízení. Toto letadlo bylo jako moderní řízená střely s vestavěným raketovým motorem. Letoun překonal zvukovou bariéru při maximální rychlosti 2736 km / h.

Slovní a materiální památky na dobytí rychlosti zvuku

Dosavadní úspěchy v překonávání zvukové bariéry jsou velmi ceněné. To znamená, že rovina, ve které Chuck Yeager poprvé to překonat, je nyní na displeji u Národní muzeum letectví a kosmonautiky, která se nachází ve Washingtonu. Ale technické parametry tohoto lidského vynálezu by neměly být hodně hodné bez zásluh samotného pilota. Chuck Yeager prošel létající školou a bojoval v Evropě, po kterém se vrátil do Anglie. Nespravodlivé vyhýbání se letů nepoškodilo Yegerův duch a získal vstup od velitele evropských vojsk. Během let, které zůstalo do konce války, se Yeager zúčastnil 64 bojových bojů, během nichž sestřelil 13 letadel. Doma se Chuck Yeager vrátil s názvem kapitána. Ve svém popisu je naznačena fenomenální intuice, neuvěřitelná chladnost a vytrvalost v kritických situacích. Více než jednou Yeager nastavil záznamy v jeho letadle. Jeho další kariéra byla ve vzdušných silách, kde vedl školení pro piloty. Naposledy Chuck Yeager překonal zvukovou bariéru ve věku 74 let, což bylo padesáté výročí jeho letové historie a v roce 1997.

Komplexní úkoly tvůrců letadel

MiG-15 letadla jsou známé po celém světě začal vytvářet v okamžiku, kdy vývojáři si uvědomil, že nemůže být založena pouze na lámání zvuková bariéra, a měla by řešit složité technické problémy. V důsledku toho byl stroj vytvořen tak úspěšně, že jeho úpravy byly přijaty různými zeměmi. Několik různých projekční kanceláře zapojené do jakési soutěže, kde cena byla patent na nejúspěšnější a funkční letadla. Vyvinutá letadla se zdviženými křídly, která byla revolucí v jejich designu. Ideální přístroj musel být silný, rychlý a neuvěřitelně odolný vůči poškození zvenčí. Zamotané křídla letadla se staly prvkem, který jim pomohl ztrojnásobit rychlost zvuku. Příště rychlost letadla pokračoval v růstu, což bylo vysvětleno zvýšením výkonu motoru, používáním inovativních materiálů a optimalizací aerodynamických parametrů. Překonání zvukové bariéry se stalo možným a reálným i pro laika, ale nestalo se méně nebezpečným, proto by každý extremist měl rozumně posoudit svou sílu předtím, než rozhodne o takovém experimentu.