หลายคนเคยได้ยินเกี่ยวกับกำแพงเสียงลึกลับที่นักสู้และเครื่องบินทิ้งระเบิดเอาชนะได้รวมถึงขีปนาวุธเหนือเสียง อะไรคือสิ่งกีดขวางนี้สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าและอะไรเป็นสาเหตุของเสียงระเบิดดัง?
กำแพงเสียงคืออะไร
กำแพงเสียง ในสาขาอากาศพลศาสตร์ - ปัญหาทางเทคนิคที่เกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของเครื่องบินด้วยความเร็วเท่ากับหรือมากกว่าความเร็วของเสียง
คุณต้องเข้าใจว่านี่ไม่ใช่อุปสรรคที่แท้จริงที่เครื่องบินต้องเอาชนะเช่นกำแพงที่มองไม่เห็น แต่เป็นแนวคิดที่เป็นนามธรรม มันเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่การบินคิดเพียงเกี่ยวกับเครื่องบินที่สามารถเดินทางด้วยความเร็วสูง - เหนือเสียง หลายคนยืนยันถึงความไม่สามารถบรรลุได้ของผลลัพธ์ดังกล่าว
ความเร็วของเสียงคืออะไร?
ความเร็วของเสียงคือความเร็วที่คลื่นยืดหยุ่นแพร่กระจายในตัวกลางหนึ่ง ตัวบ่งชี้นี้จะแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อม ตัวอย่างเช่น ความเร็วของเสียงในอากาศ - 331 m / s หรือ 1191.6 km / h.
การเอาชนะความเร็วของเสียง
กำแพงเสียงเอาชนะได้อย่างไร เครื่องบินเริ่มขึ้นและค่อย ๆ เร่งความเร็วมากขึ้นเรื่อย ๆ กระแสลมที่ไหลเหนือเสียงนั้นไหลไปรอบ ๆ อันเป็นผลมาจากการที่ธนูก่อตัวขึ้นในจมูก คลื่นกระแทก. อาจมีหลายอย่างขึ้นอยู่กับรูปร่างของเครื่องบิน
ในบริเวณนี้ความดันและความหนาแน่นของอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในช่วงเวลาที่เครื่องบินเกินความเร็วของเสียงมันจะผ่านพื้นที่นี้และเสียงป๊อปดังดังปรากฏซึ่งดูเหมือนจะเป็นภาพ นักบินในห้องนักบินไม่ได้ยินเสียงใด ๆ - เขาเรียนรู้เกี่ยวกับการเอาชนะกำแพงเสียงโดยเซ็นเซอร์พิเศษเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงในการจัดการอากาศยานก็เห็นได้ชัดเจนเช่นกัน
ป๊อประเบิดดังเป็นบูมโซนิค สามารถได้ยินเสียงยืนอยู่บนพื้นผิวของโลกเมื่อเครื่องบินกำลังบินด้วยความเร็วเหนือเสียงในบริเวณใกล้เคียง คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นนั้นสามารถมองเห็นได้ในรูปแบบของกรวยที่มากับเครื่องบิน ด้านบนของกรวยตั้งอยู่ในหัวเรือ คลื่นแพร่กระจายจากมันในระยะทางไกล
ข่าวลือของคนที่ยืนอยู่บนพื้นดินจะหยิบขอบเขตของกรวยรูปกรวยที่ให้มา แรงกระโดดที่แหลมคมถูกมองว่าเป็นฝ้ายที่ระเบิดได้ จากช่วงเวลาแห่งการเอาชนะสิ่งกีดขวางการเกิดเสียงอะคูสติกจะมาพร้อมกับเครื่องบินตลอดเวลา อย่างไรก็ตามฝ้ายจะได้ยินทุกครั้งที่มันบินผ่านจุดคงที่บนพื้นผิว
เนื่องจากเครื่องบินเคลื่อนที่เร็วกว่าเสียงผู้สังเกตการณ์คนแรกจะได้ยินเสียงป๊อปและหลังจากนั้นเสียงเครื่องยนต์จะดังขึ้น
ความจริงที่น่าสนใจ: การเอาชนะกำแพงเสียงมักจะเกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของเมฆขาวในส่วนท้ายของเครื่องบิน อย่างไรก็ตามมันไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับกำแพงเสียง นี่คือเอฟเฟกต์ Prandtl-Gloert - การควบแน่นของความชื้นอยู่ด้านหลังเครื่องบินที่กำลังเคลื่อนที่
ปัญหาการบินเหนือเสียง
ไม่ว่าเครื่องบินจะเร่งความเร็วปกติแค่ไหนมันก็ไม่สามารถบินด้วยความเร็วเหนือเสียงเป็นเวลานาน เครื่องบินเปรี้ยงปร้างมีความนุ่มนวลและโค้งมนมากขึ้น และเมื่อบินด้วยความเร็วเหนือเสียงจะเกิดสภาวะอากาศพลศาสตร์อื่น
ความต้านทานอากาศเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วร่างกายของเครื่องบินร้อนขึ้นเนื่องจากแรงเสียดทาน เป็นผลให้เครื่องบินธรรมดาจะสูญเสียการควบคุมที่มั่นคงและอาจเริ่มยุบตัวในอากาศ
การบินเหนือเสียงที่พัฒนาอย่างแข็งขันเริ่มขึ้นใน 50-60s เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงลำแรกที่ผลิตได้จำนวนมากคือเครื่องบินรบ F-100 Super Saber ในอเมริกาเหนือ รุ่นนี้บินครั้งแรกในปี 1953
สร้างขึ้นและเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงซึ่งดำเนินการเที่ยวบินปกติ แต่มีเพียง 2 ในนั้นคือโซเวียต Tu-144 และคองโกอังกฤษ - ฝรั่งเศส
ข้อได้เปรียบของเครื่องบินลำนี้คือการเอาชนะระยะไกลในช่วงเวลาสั้น ๆ นอกจากนี้เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงก็เคลื่อนที่ด้วยระดับความสูงที่สูงกว่าเครื่องบินทั่วไป ดังนั้นน่านฟ้าไม่ได้โหลด แต่การใช้งานของพวกเขาก็ถูกยกเลิกในไม่ช้าเนื่องจากข้อบกพร่องหลายประการ:
- คลื่นกระแทก;
- สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงสูง
- ความซับซ้อนของการดำเนินงาน
- เสียงดังในสนามบิน
เสียงดังปังเป็นการกระโดดที่คมชัดในด้านหน้าของเครื่องบินซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินเริ่มเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียง คลื่นกระแทกด้านหน้าเครื่องบินแพร่กระจายเป็นรูปทรงกรวย คนที่สังเกตเห็นเที่ยวบินของเครื่องบินจะได้ยินเสียงป๊อปเมื่อคลื่นนี้มาถึงเขาและหลังจากนั้นเครื่องยนต์ก็สามารถทำงานได้ คลื่นกระแทกนั้นมาพร้อมกับเครื่องบินด้วยความเร็วเหนือเสียงตลอดเวลาอย่างไรก็ตามป๊อปจะได้ยินเฉพาะในช่วงเวลาที่เครื่องบินผ่านจุดใดจุดหนึ่ง - ใกล้กับผู้สังเกตการณ์