Velen hebben vast wel gehoord van de mysterieuze geluidsbarrière die jagers en bommenwerpers overwinnen, evenals supersonische raketten. Wat is deze barrière, is deze visueel te zien en wat veroorzaakt een luid explosief geluid?
Wat is een geluidsbarrière?
Geluidsbarriere op het gebied van aerodynamica - dit zijn technische problemen die ontstaan als gevolg van verschijnselen die verband houden met de beweging van een vliegtuig met een snelheid gelijk aan of groter dan de geluidssnelheid.
Je moet begrijpen dat dit geen echt obstakel is dat een vliegtuig moet overwinnen, zoals een soort onzichtbare muur, maar eerder een abstract concept. Het is ontstaan in een tijd dat de luchtvaart alleen dacht aan vliegtuigen die met hoge snelheid kunnen reizen - supersonisch. Velen stonden zelfs op de onbereikbaarheid van dergelijke resultaten.
Wat is de geluidssnelheid?
De geluidssnelheid is de snelheid waarmee elastische golven zich voortplanten in een bepaald medium. Deze indicator is afhankelijk van de omgeving. Bijvoorbeeld, de geluidssnelheid in de lucht - 331 m / s of 1191,6 km / h.
De snelheid van geluid overwinnen
Hoe wordt de geluidsbarrière overwonnen? Het vliegtuig stijgt op en versnelt geleidelijk meer en meer. Eromheen stroomt een supersonische luchtstroom, waardoor in de neus een boog ontstaat schokgolf. Er kunnen er meerdere zijn, afhankelijk van de vorm van het vliegtuig.
In dit gebied stijgen de druk en dichtheid van de lucht sterk. Op een moment dat het vliegtuig de geluidssnelheid overschrijdt, passeert het dit gebied en verschijnt er een luid popgeluid, dat op een schot lijkt. De piloot in de cockpit hoort geen geluid - hij leert alleen door speciale sensoren de geluidsbarrière te overwinnen. Ook veranderingen in het vliegtuigbeheer zijn merkbaar.
Een luide explosieve pop is een sonische knal. Het is te horen op het aardoppervlak wanneer het vliegtuig met supersonische snelheden in de buurt vliegt. De schokgolven die het vormt, kunnen visueel worden weergegeven in de vorm van een kegel die het vliegtuig vergezelt. De bovenkant van de kegel bevindt zich in de boeg. Golven verspreiden zich ervan over lange afstanden.
Het gerucht van een persoon die op de grond staat, pikt de grenzen op van een bepaalde denkbeeldige kegel. Een scherpe druksprong wordt gezien als explosief katoen. Vanaf het moment dat de barrière is overwonnen, vergezelt het vliegtuig voortdurend een akoestische schok. Katoen zal echter elke keer te horen zijn wanneer het over een vast punt op het oppervlak vliegt.
Omdat het vliegtuig sneller beweegt dan geluid, hoort eerst de waarnemer een plop en pas daarna het motorgeluid.
Interessant feit: het overwinnen van de geluidsbarrière wordt vaak geassocieerd met het verschijnen van een witte wolk in het staartgedeelte van het vliegtuig. Het heeft echter niets te maken met de geluidsbarrière. Dit is het Prandtl-Gloert-effect - vochtcondensatie direct achter een bewegend vliegtuig.
Supersonische vluchtproblemen
Het maakt niet uit hoe gewoon een vliegtuig accelereert, het zal niet lang in staat zijn om supersonisch te vliegen. Subsonische vliegtuigen zijn soepeler en ronder. En bij het vliegen met supersonische snelheden ontstaan andere aerodynamische omstandigheden.
De luchtweerstand neemt sterk toe, het vliegtuiglichaam warmt op door wrijving. Als gevolg hiervan verliest een gewoon vliegtuig de stabiele controle en kan het in de lucht instorten.
De actief ontwikkelde supersonische luchtvaart begon in de jaren 50-60. Het eerste supersonische vliegtuig dat in massa werd geproduceerd, was de Noord-Amerikaanse F-100 Super Sabre-jager. Dit model vloog voor het eerst in 1953.
Gemaakt en passagiers supersonische vliegtuigen, die regelmatig vluchten uitgevoerd. Maar er waren er maar 2: de Sovjet Tu-144 en de Engels-Franse Concorde.
Het voordeel van dergelijke vliegtuigen is dat ze in korte tijd lange afstanden kunnen overbruggen. Ook beweegt een supersonisch vliegtuig op een grotere hoogte dan conventionele vliegtuigen. Dienovereenkomstig wordt het luchtruim niet geladen. Maar hun gebruik werd al snel stopgezet vanwege verschillende tekortkomingen:
- schokgolf;
- hoog brandstofverbruik;
- complexiteit van de operatie;
- lawaai over het vliegveld.
Een luide knal is een scherpe sprong in druk voor het vliegtuig, die optreedt wanneer het vliegtuig met supersonische snelheid begint te bewegen (het overwint de geluidsbarrière). De schokgolf voor het vliegtuig plant zich kegelvormig voort. Een persoon die de vlucht van een vliegtuig observeert, hoort een knal wanneer deze golf het bereikt, en pas daarna kan de motor werken. De schokgolf vergezelt het vliegtuig constant met supersonische snelheid.Pops zijn echter alleen te horen tijdens het passeren van het vliegtuig op een bepaald punt - dicht bij de waarnemer.