بالتأكيد سمع الكثير عن حاجز الصوت الغامض الذي يتغلب عليه المقاتلون والقاذفون ، وكذلك الصواريخ الأسرع من الصوت. ما هو هذا الحاجز ، هل يمكن رؤيته بصريا وما هو سبب انفجار الصوت العالي؟
ما هو حاجز الصوت؟
حاجز الصوت في مجال الديناميكا الهوائية - هذه صعوبات فنية تنشأ نتيجة لظواهر مرتبطة بحركة طائرة بسرعة مساوية أو أكبر من سرعة الصوت.
عليك أن تفهم أن هذه ليست عقبة حقيقية يجب على الطائرة التغلب عليها ، مثل نوع من الجدار غير المرئي ، بل مفهوم تجريدي. نشأت في وقت كان فيه الطيران يفكر فقط في الطائرات التي يمكنها السفر بسرعة عالية - أسرع من الصوت. وأصر الكثيرون على عدم إمكانية تحقيق مثل هذه النتائج.
ما هي سرعة الصوت؟
سرعة الصوت هي السرعة التي تنتشر بها الموجات المرنة في وسط معين. يختلف هذا المؤشر حسب البيئة. على سبيل المثال، سرعة الصوت في الهواء - 331 م / ث أو 1191.6 كم / ساعة.
التغلب على سرعة الصوت
كيف يتم التغلب على حاجز الصوت؟ تقلع الطائرة وتتسارع تدريجياً أكثر فأكثر. يتدفق تيار هواء أسرع من الصوت حوله ، ونتيجة لذلك يتشكل القوس في الأنف هزة أرضية. قد يكون هناك العديد ، اعتمادًا على شكل الطائرة.
في هذه المنطقة ، يرتفع ضغط وكثافة الهواء بشكل حاد. في الوقت الذي تتجاوز فيه الطائرة سرعة الصوت ، فإنها تمر عبر هذه المنطقة ويظهر صوت البوب العالي الذي يبدو وكأنه لقطة. لا يسمع الطيار في قمرة القيادة أي أصوات - يتعلم كيفية التغلب على حاجز الصوت فقط عن طريق أجهزة استشعار خاصة. التغييرات في إدارة الطائرات ملحوظة أيضا.
البوب المتفجر المرتفع هو طفرة صوتية. يمكن سماعها وهي تقف على سطح الأرض عندما تحلق الطائرة بسرعات تفوق سرعة الصوت المجاورة. يمكن تمثيل موجات الصدمة التي تشكلها بصريًا في شكل مخروط مصاحب للطائرة. يقع الجزء العلوي من المخروط في القوس. تنتشر الموجات منه لمسافات طويلة.
شائعة الشخص الواقف على الأرض تلتقط حدود مخروط وهمي معين. يُنظر إلى القفزة الحادة في الضغط على أنها قطن متفجر. من لحظة التغلب على الحاجز ، ترافق الطائرة صدمة صوتية باستمرار. ومع ذلك ، سيتم سماع القطن في كل مرة يطير فيها فوق نقطة ثابتة على السطح.
نظرًا لأن الطائرة تتحرك بشكل أسرع من الصوت ، فسيسمع المراقب أولاً صوت فرقعة وفقط بعد ذلك ضجيج المحرك.
حقيقة مثيرة للاهتمام: غالبًا ما يرتبط التغلب على حاجز الصوت بمظهر سحابة بيضاء في الجزء الخلفي من الطائرة. ومع ذلك ، لا علاقة لها بحاجز الصوت. هذا هو تأثير Prandtl-Gloert - تكثيف الرطوبة مباشرة خلف طائرة متحركة.
قضايا الطيران الأسرع من الصوت
بغض النظر عن مدى سرعة الطائرة ، لن تتمكن من الطيران بسرعة تفوق سرعة الصوت لفترة طويلة. الطائرات دون سرعة الصوت أكثر سلاسة وتقريبًا. وعندما تطير بسرعة تفوق سرعة الصوت ، تنشأ ظروف ديناميكية هوائية أخرى.
تزداد مقاومة الهواء بشكل حاد ، يسخن جسم الطائرة بسبب الاحتكاك. ونتيجة لذلك ، ستفقد طائرة عادية تحكمًا مستقرًا وقد تبدأ في الانهيار مباشرة في الهواء.
بدأ الطيران الأسرع من الصوت الذي تم تطويره بنشاط في 50-60. كانت أول طائرة أسرع من الصوت يتم إنتاجها بكميات كبيرة هي مقاتلة F-100 Super Sabre في أمريكا الشمالية. طار هذا النموذج لأول مرة في عام 1953.
إنشاء طائرة الأسرع من الصوت والركاب ، والتي تقوم برحلات منتظمة. ولكن لم يكن هناك سوى اثنين منهم: السوفيتية تو -144 والكونكورد الإنجليزي الفرنسي.
ميزة هذه الطائرات هي التغلب على مسافات طويلة في فترة زمنية قصيرة. أيضا ، تتحرك الطائرة الأسرع من الصوت على ارتفاع أعلى من الطائرات التقليدية. وفقا لذلك ، لم يتم تحميل المجال الجوي. لكن سرعان ما تم التخلي عن استخدامها بسبب العديد من أوجه القصور:
- هزة أرضية؛
- استهلاك مرتفع للوقود
- تعقيد العملية ؛
- ضجيج فوق مطار.
الانفجار العالي هو قفزة حادة في الضغط أمام الطائرة ، والتي تحدث عندما تبدأ الطائرة في التحرك بسرعة تفوق سرعة الصوت (تتغلب على حاجز الصوت). موجة الصدمة أمام الطائرة تنتشر على شكل مخروطي. يسمع الشخص الذي يراقب رحلة الطائرة صوت فرقعة عندما تصل إليها هذه الموجة ، وبعد ذلك فقط يمكن أن يعمل المحرك. ترافق موجة الصدمة الطائرة باستمرار بسرعة تفوق سرعة الصوت.ومع ذلك ، سيتم سماع الملوثات العضوية الثابتة فقط أثناء مرور الطائرة في نقطة معينة - بالقرب من المراقب.
