Určitě mnoho lidí slyšelo o záhadné zvukové bariéře, kterou překonávají bojovníci a bombardéry, stejně jako o nadzvukových střelách. Co je tato bariéra, lze ji vidět vizuálně a co je příčinou hlasitého výbušného zvuku?
Co je to zvuková bariéra?
Zvuková bariéra v oblasti aerodynamiky - jedná se o technické obtíže, které vznikají v důsledku jevů souvisejících s pohybem letadla rychlostí rovnou nebo větší než je rychlost zvuku.
Musíte pochopit, že to není skutečná překážka, kterou musí letoun překonat, jako nějaký druh neviditelné zdi, ale spíše abstraktní pojem. Vzniklo v době, kdy letectví uvažovalo pouze o letadlech, která mohou cestovat vysokou rychlostí - nadzvukovou. Mnozí dokonce trvali na nedosažitelnosti takových výsledků.
Jaká je rychlost zvuku?
Rychlost zvuku je rychlost, s níž se elastické vlny šíří v určitém médiu. Tento indikátor se liší v závislosti na prostředí. Například, rychlost zvuku ve vzduchu - 331 m / s nebo 1191,6 km / h.
Překonání rychlosti zvuku
Jak je překonána zvuková bariéra? Letadlo vzlétne a postupně zrychluje. Kolem něj protéká nadzvukový proud vzduchu, v důsledku čehož se v nose tvoří příď rázová vlna. V závislosti na tvaru letadla může být několik.
V této oblasti prudce stoupá tlak a hustota vzduchu. V době, kdy letadlo překročí rychlost zvuku, prochází touto oblastí a objeví se hlasitý pop zvuk, který vypadá jako výstřel. Pilot v kokpitu neslyší žádné zvuky - o překonání zvukové bariéry se dozví pouze speciální senzory. Znatelné jsou také změny ve správě letadel.
Hlasitý výbušný pop je zvukový rozmach. Je slyšet, jak stojí na povrchu Země, když letadlo letí nadzvukovou rychlostí poblíž. Rázové vlny, které tvoří, mohou být vizuálně znázorněny ve formě kužele doprovázejícího letadlo. Vrchol kužele je umístěn v přídi. Vlny se z ní šíří na velké vzdálenosti.
Pověsti o osobě stojící na zemi zvednou hranice daného imaginárního kužele. Prudký skok v tlaku je vnímán jako výbušná bavlna. Od okamžiku překonání bariéry doprovází letadlo akustický šok. Bavlna však bude slyšet pokaždé, když letí nad pevným bodem na povrchu.
Protože se letadlo pohybuje rychleji než zvuk, pozorovatel nejprve uslyší pop a až poté hluk motoru.
Zajímavý fakt: překonání zvukové bariéry je často spojeno s výskytem bílého mraku v zadní části letadla. Se zvukovou bariérou však nemá nic společného. Toto je Prandtl-Gloertův efekt - kondenzace vlhkosti bezprostředně za pohybujícím se letadlem.
Nadzvukové letové problémy
Bez ohledu na to, jak normální letadlo zrychluje, nebude schopen dlouho létat nadzvukovou rychlostí. Podzvuková letadla jsou plynulejší a zaoblenější. A když letí nadzvukovou rychlostí, vznikají další aerodynamické podmínky.
Odpor vzduchu prudce roste, tělo letadla se zahřívá kvůli tření. Výsledkem je, že běžné letadlo ztratí stabilní kontrolu a může začít padat přímo ve vzduchu.
Aktivně rozvinuté nadzvukové letectví začalo v 50. - 60. letech. Prvním nadzvukovým letadlem, které bylo sériově vyrobeno, byl severoamerický stíhací letoun Super-Saber. Tento model poprvé létal v roce 1953.
Vytvořeno a osobní nadzvukové letadlo, které provádělo pravidelné lety. Byly však pouze dva: sovětský Tu-144 a anglicko-francouzský Concorde.
Výhodou takových letadel je překonání dlouhých vzdáleností v krátkém časovém období. Také nadzvukový letoun se pohybuje ve vyšší nadmořské výšce než konvenční. Vzdušný prostor tedy není načten. Jejich použití však bylo brzy opuštěno kvůli několika nedostatkům:
- rázová vlna;
- vysoká spotřeba paliva;
- složitost provozu;
- hluk na letišti.
Hlasitý třesk je prudký skok v tlaku před rovinou, ke kterému dochází, když se letadlo začne pohybovat nadzvukovou rychlostí (překonává zvukovou bariéru). Rázová vlna před letadlem šíří kónický tvar. Osoba pozorující let letounu uslyší pop, když se k němu vlna dostane, a teprve poté může motor fungovat. Rázová vlna neustále doprovází letadlo nadzvukovou rychlostí.Vyskakování však bude slyšet pouze během průchodu letadla v určitém bodě - v blízkosti pozorovatele.