+7 (495) 720-06-54
Пн-пт: с 9:00 до 21:00, сб-вс: 10:00-18:00
Мы принимаем он-лайн заказы 24 часа*
 

Скорость звука самолет: Первым превысивший скорость звука летчик Йегер умер в США

0

Первым превысивший скорость звука летчик Йегер умер в США

Американский летчик Чак Йегер, первым в истории превысивший скорость звука, умер в США в возрасте 97 лет. Он установил свое достижение в 1947 году, а 65 лет спустя повторил его в качестве второго пилота.

Летчик-испытатель Чак Йегер скончался в Лос-Анджелесе на 98-м году жизни. Он первым в истории превысил скорость звука в управляемом горизонтальном полете и внес большой вклад в развитие военной авиации и космонавтики. О смерти легенды сообщила его вдова Виктория Йегер.

«Это большое горе. Я должна рассказать вам, что любовь моей жизни генерал Йегер умер незадолго до 21:00. Невероятно прожитая жизнь, величайший пилот Америки, наследие силы, приключений и патриотизма останутся в памяти навсегда», — написала она в Twitter-аккаунте покойного.

За первые пять часов подписчики оставили под постом 6,3 тыс. комментариев. Многие признались, что считают Йегера настоящим героем. Люди выкладывали свои фото с летчиком и выражали соболезнования вдове.

Рекордный полет со сломанными ребрами

Йегер получил известность еще во время Второй мировой войны, которую он начинал авиамехаником, а затем стал летчиком. Американец защищал воздушное пространство Великобритании и 12 октября 1944 года сбил за один вылет пять немецких самолетов. Всего в его активе 11 воздушных машин люфтваффе, включая реактивный Ме-262.

После войны Йегер остался в ВВС в качестве летчика-испытателя. 14 октября 1947 года он совершил главный полет своей жизни на экспериментальном самолете Bell X-1 в рамках исследовательской программы NASA. За два дня до этого он сломал два ребра, упав с лошади. В назначенный час Йегер испытывал столь сильную боль, что не мог самостоятельно закрыть люк самолета. На помощь ему пришел коллега Джек Ридли, смастеривший специальное устройство, которое летчик мог использовать как рычаг.

Предсказывали, что либо летчик при достижении скорости звука потеряет голос, либо его возраст начнет убывать, либо он будет испытывать невыносимые перегрузки. При скорости 0,9 Маха (90% скорости звука) самолет затрясло и стало крутить. Дойдя до 0,96 Маха, Йегер сообщил на Землю, что снова контролирует X-1. В этот момент стрелка махметра неожиданно заколебалась и резко скакнула за пределы шкалы. Следившие за полетом с Земли услышали знаменитый звуковой удар.

Йегер преодолел звуковой барьер на скорости 1,05 Маха на высоте 13,7 км над озером Роджерс-Драй в пустыне Мохаве.

«Чем большую скорость я набирал, тем более плавно летел самолет, — написал он в своей автобиографии. — И вдруг стрелка шкалы Маха начала колебаться. Она поднялась до отметки 0,965 и ушла вправо — за пределы шкалы. Я не верил своим глазам! Мы летели в сверхзвуковом режиме как по маслу. Моя бабушка могла бы спокойно сидеть и потягивать лимонад. Я был потрясен. После всех тревожных ожиданий преодоление звукового барьера оказалось по сути освобождением. Доселе неведомый звуковой барьер был преодолен, как желе, оказался скоростной дорогой с идеальным покрытием. Впоследствии я понял, что эта миссия и должна была закончиться таким прорывом, потому что истинный барьер был не в небе, а в наших знаниях и ожиданиях относительно сверхзвуковых полетов».

Достижение долго держалось в секрете: об успехе миссии широкой аудитории объявили только в июне 1948 года. Впоследствии Йегер побил и многие другие рекорды скорости и высоты. Он одним из первых среди американских летчиков пилотировал МиГ-15, доставшийся ВВС США после того, как северокореец Но Кум Сок сбежал на нем в Южную Корею.

Вражда с Армстронгом

24 апреля 1962 года Йегер, уже командир Школы летчиков-исследователей воздушно-космического пространства на авиабазе Эдвардс, совершил свой единственный совместный полет с Нилом Армстронгом. Им предстояло проверить пересохшее озеро Смит-Ранч в 610 км от базы на предмет его соответствия требованиям аварийной площадки на трассе следования экспериментального самолета-ракетоплана X-15. Полет на Т-33 сложился неудачно.

Армстронг вспоминал: «Мы поднялись и осмотрели озеро сверху. И нам показалось, что его западная сторона была влажной, но восточная — довольно сухой. Поэтому я сказал Чаку: «Давай попробуем посадку с немедленным взлетом и посмотрим, что получится».

Армстронг опустил самолет, позволил колесам шасси пробежать по поверхности, затем добавил оборотов и взлетел.

Проблемы начались, когда Йегер попросил напарника вернуться и повторить маневр с более резким торможением.

«После этого мы приземлились снова и убрали газ, чтобы как следует замедлиться, и я почувствовал, что почва под колесами размягчается, поэтому добавил немного тяги; но почва просела еще сильнее, и я продолжил наращивать обороты двигателя. В конце концов мы совершенно остановились с ревущим на полной тяге двигателем и начали тонуть. Чак начал хихикать, а затем просто стал ржать, не переставая. Когда самолет совсем остановился, он уже чуть не умирал со смеху», — рассказывал Армстронг.

Отправившиеся на поиски пропавшего Т-33 летчики отмечали, что Йегер высмеивал Армстронга за произошедшее и наслаждался моментом его неловкости. Этот случай испортил их отношения. Впоследствии Йегер высказывался об Армстронге довольно критически: «Может, Нил и был первым человеком на Луне, но на базе Эдвардс он был последним человеком, для кого что-то значили советы военного летчика».

В чем Йегер обвинял Индиру Ганди

В 1969 году Йегера произвели в звание бригадного генерала. Он получил назначение заместителем командующего 17-м экспедиционным корпусом ВВС США. В начале 1970-х Йегер исполнял функции советника ВВС Пакистана. В ходе одного из налетов индийской авиации на пакистанские военные аэродромы его самолет, стоявший в аэропорту Исламабада, был уничтожен. Сам Йегер считал, что эта атака была проведена по личному приказу Индиры Ганди.

В самый разгар холодной войны знаменитый летчик посетил Советский Союз.

Авиационная карьера Йегера продолжалась около 60 лет. Об истории преодоления звукового барьера и о жизни летчика был снят фильм «Парни что надо», получивший в 1984 году четыре Оскара.

14 октября 2012 года, в 65-ю годовщину преодоления звукового барьера, 89-летний Йегер сделал это снова: он полетел вторым пилотом на McDonnell Douglas F-15 под командованием капитана Дэвида Винсента с базы ВВС США Неллис.

Ренессанс сверхзвука.

Когда гражданские самолеты вновь преодолеют звуковой барьер

Пронзая воздух

Впрочем, обо всем по порядку. Впервые звуковой барьер преодолел американский летчик-испытатель Чак Йегер на экспериментальном самолете Bell X-1 (с прямым крылом и ракетным двигателем XLR-11). Это случилось семьдесят с лишним лет назад — в 1947 году. Ему удалось разогнаться быстрее скорости звука, направив самолет в пологое пикирование. Спустя год это же удалось и советским летчикам-испытателям Соколовскому и Федорову на экспериментальном, существовавшем в единственном экземпляре истребителе Ла-176.

Bell X-1, на котором Йегер преодолел сверхзвуковой барьер. Фото: NASA

Это были сложные для авиации времена. Летчики буквально по крупицам собирали опыт, каждый раз рискуя жизнями, чтобы узнать, возможны ли полеты на скоростях выше одного Маха. Флаттер крыла, волновое сопротивление унесли не одну жизнь, до того как конструкторы научились бороться с этими явлениями.

Все дело в том, что при преодолении скорости звука резко возрастает аэродинамическое сопротивление и растет кинетический нагрев конструкции от трения набегающего воздушного потока. Кроме того, в этот момент фиксируется смещение аэродинамического фокуса, что ведет к утрате устойчивости и управляемости самолета.

Шлирен-съемка крыла, обтекаемого воздушным потоком на скорости, близкой 1 М. / NASA

Спустя 12 лет серийные сверхзвуковые истребители МиГ-19 уже охотились за американскими самолетами-шпионами, а еще ни один гражданский самолет не попытался превысить скорость звука. Это произошло лишь 21 августа 1961 года: пассажирский самолет Douglas DC-8, упав в пике, разогнался до 1,1 Маха. Полет был экспериментальным, с целью собрать больше информации об поведении машины на таких скоростях.

Спустя еще некоторое время в воздух поднялись советский Ту-144 и британо-французский «Конкорд». Практически одновременно: наша машина чуть раньше, 31 декабря 1968 года, а европейская — в марте 1969-го. А вот по объему перевезенных пассажиров за все время эксплуатации моделей капиталисты нас сильно перещеголяли. Если на счету Ту-144 всего чуть больше 3000 пассажиров, то «Конкорды», работая до 2003 года, перевезли более 2,5 миллиона человек. Впрочем, и это не помогло проекту. В конечном счете он был закрыт, очень некстати оказалась и громкая катастрофа под Парижем, в которой никакой вины сверхзвукового самолета не было.

Одни из первых снимков близнецов гражданского сверхзвука: Ту-144 (сверху) и «Конкорд» (снизу). Фотохроника ТАСС

Три ответа «нет»

В качестве железной причины бесперспективности коммерческих сверхзвуковых самолетов обычно приводятся три довода — слишком дорого, слишком сложно, слишком громко. И действительно, каждый, кто наблюдал полет реактивного сверхзвукового военного самолета, никогда не забудет ощущение удара по ушам и того дикого грохота, с которым мимо тебя пролетает самолет на сверхзвуке .

К слову, звуковой удар это не одномоментное явление, он сопровождает самолет по всему пути следования, все время, когда скорость летательного аппарата выше скорости звука. Сложно спорить и с тем, что топлива реактивный самолет потребляет столько, что, кажется, проще его сразу заправлять банкнотами.

Говоря о современных проектах сверхзвукового пассажирского самолета в первую очередь нужно ответить на каждый из этих вопросов. Только в этом случае можно надеяться на то, что все существующие проекты окажутся не мертворожденными.

Звук

Конструкторы решили начать со звука. За последние годы появилось много научных работ, доказывающих, что определенная форма фюзеляжа и крыльев может снизить количество ударных волн, создаваемых самолетом, и уменьшить их интенсивность. Подобное решение потребовало полной переработки корпусов, многократной компьютерной проработки моделей и нескольких тысяч часов продувки будущих самолетов в аэротрубе.

QeSST в полете, художественное изображение. Изображение: NASA

Основные проекты, работающие над аэродинамикой самолета будущего, это QueSST от специалистов из NASA и японская разработка D-SEND-2, создаваемая под эгидой местного Агентства аэрокосмических исследований JAXA. Оба эти проекта ведутся уже несколько лет, планомерно подбираясь к «идеальной» для сверхзвуковых полетов аэродинамике.

Предполагается, что новые сверхзвуковые пассажирские самолеты будут создавать не резкий и жесткий звуковой удар, а гораздо более приятные уху мягкие звуковые пульсации. То есть будет, конечно, все равно громко, но не «громко и больно». Еще одним способом решения проблемы звукового барьера стало уменьшение размеров самолета. Почти все разработки, ведущиеся в настоящее время, — это небольшие летательные аппараты, способные на перевозку 10—40 пассажиров максимум.

Однако есть и в этом вопросе компании-выскочки. В сентябре прошлого года бостонская авиакомпания Spike Aerospace объявила о том, что у них уже практически готова модель сверхзвукового пассажирского самолета S-512 Quiet Supersonic Jet. Предполагается, что летные испытания начнутся уже в 2018 году, а первый самолет с пассажирами на борту стартует не позже конца 2023 года.

Еще более дерзким оказалось заявление создателей, что со звуком проблема практически решена и первые испытания покажут это. Думается, что специалисты из NASA и JAXA, потратившие на решение этой проблемы много лет, будут следить за испытаниями более чем внимательно.

Также существует еще одно интересное решение проблемы звука — это преодоление звукового барьера самолетом при практически вертикальном взлете. В таком случае действие ударных волн окажется слабее, а после набора высоты в 20—30 тысяч метров об этой проблеме можно будет забыть — слишком далеко от Земли.

Двигатели

Работа над двигателями для будущих сверхзвуковых самолетов тоже не прекращается. Даже дозвуковые двигатели за последние годы смогли прилично прибавить в мощности и экономичности за счет внедрения специальных редукторов, керамических материалов и введения дополнительного воздушного контура.

Со сверхзвуковыми самолетами все немного сложнее. Дело в том, что при современном уровне технологического развития турбореактивные двигатели способны достигать максимальной скорости в 2,2 Маха (около 2500 километров в час), для достижения же большей скорости требуется использовать прямоточные двигатели, способные разогнать летательный аппарат до гиперзвуковых скоростей (более 5 чисел Маха). Впрочем, это — пока что — скорее фантастика.

По словам разработчиков, им удается уже в настоящее время достигнуть себестоимости полета на 30 процентов меньшей, чем у «Конкорда», даже при небольшом количестве пассажиров. Такие данные обнародовал стартап Boom Technologies в 2016 году. По их мнению, билет по маршруту Лондон—Нью-Йорк будет стоить около $ 5000, что сопоставимо с ценой за билет при полете первым классом на обычном, дозвуковом самолете.

Продув модели XB-1 в аэродинамической трубе. Источник: youtube.com

В прошлом году именно Boom Technologies уже показали свой прототип под названием XB-1 Baby Boom, напоминающий скорее военный истребитель, нежели пассажирский самолет. Его длина чуть больше 20 метров, размах крыльев — 5,2 м, максимальная взлетная масса — 6100 кг. Самолет оснащен тремя турбореактивными двигателями General Electric J85−21 с тягой 1588 кгс каждый.

Овчинка и ее выделка

В настоящее время над созданием сверхзвукового пассажирского самолета работает более десяти различных стартапов и групп разработчиков, зачастую получая финансирование от очень уважаемых в авиационном мире компаний. Но зачем? Зачем нужно летать на сверхзвуке — кроме возможности тратить на перелет на несколько часов меньше?

Дело в том, что авиационное пространство в настоящее время достаточно загружено. А сверхзвуковые самолеты можно пускать за счет их конструкции значительно выше большинства используемых эшелонов, на высоте около 20 000 метров. Это требует меньше времени и сил на управление воздушным движением, а также позволит пускать их по более спрямленным маршрутам, в отличие от устоявшихся аэротрасс. Кроме того, сопротивление воздуха на такой высоте ниже, что положительно скажется и на топливной эффективности будущих сверхзвуковых самолетов.

Так что, скорее всего, первые демонстраторы технологий мы сможем увидеть уже в ближайшие 3—5 лет, а если все пойдет гладко, то — потихоньку копить на билет, приготовившись к перелету во второй половине двадцатых годов. Кроме всего, разработчики обещают, что это будет не так и дорого.

 Михаил Котов

звуковой барьер — это.

.. Что такое звуковой барьер?
звуковой барьер
звуково́й барье́р
явление, возникающее в полёте самолёта или ракеты в момент перехода от дозвуковой к сверхзвуковой скорости полёта в атмосфере. При приближении скорости самолёта к скорости звука (1200 км/ч) в воздухе перед ним возникает тонкая область, в которой происходит резкое увеличение давления и плотности воздушной среды. Это уплотнение воздуха перед летящим самолётом называется ударной волной. На земле прохождение ударной волны воспринимается как хлопок, похожий на звук выстрела. Превысив скорость звука, самолёт проходит сквозь эту область повышенной плотности воздуха, как бы прокалывает её – преодолевает звуковой барьер. Долгое время преодоление звукового барьера представлялось серьёзной проблемой в развитии авиации.
Для её решения потребовалось изменить профиль и форму крыла самолёта (оно стало более тонким и стреловидным), сделать переднюю часть фюзеляжа более заострённой и снабдить самолёты реактивными двигателями. Впервые скорость звука была превышена в 1947 г. Ч. Йигером на самолёте Белл Х-1 (США) с жидкостным ракетным двигателем, запущенном с самолёта Боинг В-29. В России звуковой барьер первым преодолел в 1948 г. лётчик О. В. Соколовский на экспериментальном самолёте Ла-176 с турбореактивным двигателем.

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн. 2006.

Звуковой барьер
резкое увеличение сопротивления аэродинамического летательного аппарата при Маха числах полёта M(∞), несколько превышающих критическое число M*. Причина состоит в том, что при числах M(∞) > M* наступает волновой кризис, сопровождающийся появлением волнового сопротивления. Коэффициент волнового сопротивления летательных аппаратов очень быстро возрастает с ростом числа M, начиная с M(∞) = M*.
Наличие З. б. затрудняет достижение скорости полёта, равной скорости звука, и последующего перехода к сверхзвуковому полёту. Для этого оказалось необходимым создать самолёты с тонкими стреловидными крыльями, что позволило значительно снизить сопротивление, и реактивными двигателями, у которых с ростом скорости тяга возрастает.
В СССР скорость, равная скорости звука, впервые была достигнута на самолёте Ла-176 в 1948.

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.

.

  • звуковая карта
  • землесосный снаряд

Полезное


Смотреть что такое «звуковой барьер» в других словарях:

  • Звуковой барьер — Звуковой барьер в аэродинамике  название ряда явлений, сопровождающих движение летательного аппарата (например, сверхзвукового самолёта, ракеты) на скоростях, близких к скорости звука или превышающих её. Содержание 1 Ударная волна,… …   Википедия

  • ЗВУКОВОЙ БАРЬЕР — ЗВУКОВОЙ БАРЬЕР, причина трудностей в авиации при увеличении скорости полета свыше скорости звука (СВЕРХЗВУКОВАЯ СКОРОСТЬ). Приближаясь к скорости звука, самолет испытывает неожиданное увеличение сопротивления и потерю аэродинамической ПОДЪЕМНОЙ… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • звуковой барьер — garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. sonic barrier; sound barrier vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. звуковой барьер, m pranc. barrière sonique, f; frontière sonique, f; mur de son, m …   Fizikos terminų žodynas

  • звуковой барьер — garso barjeras statusas T sritis Energetika apibrėžtis Staigus aerodinaminio pasipriešinimo padidėjimas, kai orlaivio greitis tampa garso greičiu (viršijama kritinė Macho skaičiaus vertė). Aiškinamas bangų krize dėl staiga padidėjusio… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • ЗВУКОВОЙ БАРЬЕР — резкое увеличение сопротивления аэродинамического при приближении скорости полёта ЛА к скорости звука (превышении кри тич. значения Маха числа полёта). Объясняется волновым кризисом, сопровождающимся ростом волнового сопротивления. Преодолеть 3.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Звуковой барьер — резкое увеличение сопротивления воздушной среды движению ЛА при. подходе к скоростям, близким к скорости распространения звука. Преодоление 3. б. стало возможным за счёт совершенствования аэродинамических форм самолётов и применения мощных… …   Словарь военных терминов

  • звуковой барьер — звуковой барьер — резкое увеличение сопротивления аэродинамического летательного аппарата при Маха числах полёта M∞, несколько превышающих критическое число M*. Причина состоит в том, что при числах M∞ > M* наступает волновой кризис,… …   Энциклопедия «Авиация»

  • звуковой барьер — звуковой барьер — резкое увеличение сопротивления аэродинамического летательного аппарата при Маха числах полёта M∞, несколько превышающих критическое число M*. Причина состоит в том, что при числах M∞ > M* наступает волновой кризис,… …   Энциклопедия «Авиация»

  • БАРЬЕР — (франц. barriere застава). 1) ворота в крепостях. 2) в манежах и цирках загородка, бревно, шест, через которые прыгает лошадь. 3) знак, до которого доходят бойцы на поединке. 4) перила, решетка. Словарь иностранных слов, вошедших в состав… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • БАРЬЕР — БАРЬЕР, а, муж. 1. Преграда (род стенки, перекладина), поставленная на пути (при скачках, беге). Взять б. (преодолеть его). 2. Загородка, ограждение. Б. ложи, балкона. 3. перен. Преграждение, препятствие для чего н. Река естественный б. для… …   Толковый словарь Ожегова


Способен ли винтовой самолёт преодолеть скорость звука? | ToPro

Первым пилотом, который официально преодолел звуковой барьер,
был Чак Йегер. Ему удалось это сделать 14.10.1947 на самолёте Bell X-1, двигаясь почти в 14 километрах над землёй. Звуковой барьер — термин, описывающий увеличение лобового сопротивления, которое испытывает объект при приближении к сверхзвуковой скорости.

Впервые этот эффект испытала авиация во времена Второй мировой войны. При сухой погоде самолёт должен двигаться со скоростью более 1234 км/ч, чтобы преодолеть барьер. Немногие самолёты в те времена способны были хотя бы приблизиться к таким скоростям. В течение многих лет считалось, что эффект звукового барьера делает сверхзвуковые путешествия невозможными.

Иллюстрация: Public Domain /XF-88

Иллюстрация: Public Domain /XF-88

В 1940-х национальный консультативный комитет по аэронавтике проводил исследования винтовых самолётов, чтобы выяснить, достижимы ли для них сверхзвуковые скорости.

В рамках исследования была разработана программа конструирования высокоскоростных пропеллеров и вложены существенные средства
в новые устройства. Всего за несколько лет удалось создать пропеллер, который мог безопасно достигать подобных скоростей.

Винтовые лопасти были утончены и укорочены, а угол наклона увеличен. Пропеллеры должные были иметь иную конфигурацию.
В то время как самолёт только приближается к скорости звука, лопасти уже вращаются с этой скоростью, либо превышают её. В результате образуются карманы сверхзвукового воздушного потока, генерирующие чрезвычайно интенсивные ударные волны, способные разрушить пропеллер.

Иллюстрация: Public Domain /XF-88

Иллюстрация: Public Domain /XF-88

Регулировка длины и ширины лопастей гарантирует, что пропеллер
не превысит 1 Маха, до того как это сделает воздушное судно. Задержка гарантировала способность успешной работы винта на сверхзвуковых скоростях.

Испытания проводились на самолёте XF-88, который достиг 1 Маха
и благополучно приземлился. Появление реактивного двигателя отодвинуло программу сверхзвуковых пропеллеров, однако винтовые самолёты гораздо дешевле в эксплуатации. Возможно в будущем интерес к этому виду пропеллеров может возобновиться.
Обязательно подписывайтесь, Вам также понравится:
Какая высота является теоретическим пределом для самолёта?
Вольфрам самый тугоплавкий металл в мире. Но почему его не используют для изготовления турбин воздушно-реактивных двигателей?
Если Земля вращается, почему это не влияет на расстояние относительно летящего самолёта?

ВЗГЛЯД / Как пассажирский самолет смог «случайно» преодолеть скорость звука? :: Вопрос дня

В четверг в прессе появилась масса сообщений о том, что пассажирский самолет случайно превысил скорость звука. Речь шла о борте Boeing 787-9 Dreamliner авиакомпании Virgin Atlantic, который на высоте 11 км развил скорость в 1285 км/ч, в то время как скорость звука на этой высоте составляет 1062 км/ч, а обычная скорость такого авиалайнера составляет 902 км/ч.

Самолет прилетел из Лос-Анджелеса в Лондон на 48 минут раньше положенного времени, а пилот Питер Джеймс отметил, что за свою 25-летнюю карьеру никогда не сталкивался с подобным.

Как же возможно, чтобы обычный пассажирский самолет превысил скорость звука?

По словам российских пилотов, в этой истории нет ничего уникального.

«Это не исключительный случай. Летчики при полете обращают внимание на три показателя скорости. Первый – это скорость относительно земли. Второй – «приборная» скорость относительно воздушного потока. Третий – это скорость, когда считается число Маха», – заявил газете ВЗГЛЯД военный летчик первого класса, заместитель главного редактора журнала «Авиапанорама», генерал-майор Владимир Попов.

По его словам, приборную скорость превысить нельзя, и любой дозвуковой самолет без нарушения аэродинамики и прочности конструкции, как правило, не превышает скорость до уровня сверхзвукового полета.

«Но Земля-то у нас вращается на восток и точно также двигаются струйные течения, которые увлекают за собой воздушные массы. То есть если для перелета из Москвы в Хабаровск вы затратите семь часов, то обратно на этом же самолете и с тем же режимом полета вы прилетите как минимум на час позже, потому что самолет будет сопротивляться воздушному потоку», – пояснил Попов.

«Boeing 787-9 оказался в попутном струйном потоке и относительно земли он двигался на сверхзвуковой скорости, прилетев в пункт назначения на 48 минут быстрее, чем планировал», – резюмировал Попов.

Таким образом, лишь благодаря попутному ветру самолет компании Virgin Atlantic разогнался до сверхзвуковой скорости относительно земли. Но не относительно воздуха, то есть в реальности сверхзвукового барьера он не преодолевал, а потому остался целым и невредимым на радость всем.

Что такое полет на сверхзвуковой скорости

Звуковой барьер был впервые преодолен в 1947 году летчиком-испытателем Чарльзом Йеджером на экспериментальном самолете «Белл X-I». В настоящее время англофранцузский «Конкорд» в обычном полете идет на сверхзвуковых скоростях.

Скорость звука в воздухе зависит от атмосферного давления и температуры. При нормальных условиях эта скорость составляет 760 миль в час на уровне моря и около 660 миль в час на высоте 40 000 футов. Когда скорость воздушного корабля приближается к скорости звука, перед кораблем возникают уплотненные слои воздуха, создающие воздушный «барьер». Если скорость корабля превосходит скорость звука, то образуется ударная волна, или звуковой удар, что может вызвать у летчика потерю управления самолетом. Сверхзвуковые лайнеры типа «Конкорда» сконструированы так, чтобы противостоять подобным ударам. Звуковые волны после прохождения звукового удара распространяются в особой области, названной конусом Маха — по имени физика Эрнста Маха.

«Конкорд» на взлете. В это время его нос наклонен книзу.

Скорость и ударные волны

1. Если скорость самолета меньше скорости звука, то создаваемая им звуковая волна идет впереди самолета.

2. Когда скорость самолета приближается к скорости звука, то перед самолетом выстраиваются звуковые волны и возникает область большого воздушного давления.

3. При сверхзвуковых скоростях за самолетом по краям звуковой волны образуется коническая область, в которой распространяется ударная волна. Нос с изменяющимся углом наклона

У «Конкорда» уникальный нос. На взлете и посадке он может наклоняться вниз, обеспечивая пилоту лучшую видимость. При полете на крейсерской скорости нос поднят, чтобы уменьшить сопротивление воздуха.

Сверхзвуковой самолет типа «Конкорда» использует свои мощные двигатели и сглаженную аэродинамическую форму, чтобы достичь сверхзвуковых скоростей. В конструкции самолета должны быть предусмотрены меры противодействия воздушным завихрениям, или турбулентности, что образуются при переходе корабля через звуковой барьер. Изогнутые плавной дугой треугольные крылья «Конкорда» позволяют ему оставаться устойчивым как на сверхзвуковых, так и на малых скоростях. Из-за того, что звуковой удар может вызвать наземные разрушения, «Конкорд» пролетает над сушей на дозвуковых скоростях.

Первый предмет преодолевший скорость звука. Что такое звуковой барьер. Преодоление звукового барьера

Звуковой барьер

Звуково́й барье́р

явление, возникающее в полёте самолёта или ракеты в момент перехода от дозвуковой к сверхзвуковой скорости полёта в атмосфере. При приближении скорости самолёта к скорости звука (1200 км/ч) в воздухе перед ним возникает тонкая область, в которой происходит резкое увеличение давления и плотности воздушной среды. Это уплотнение воздуха перед летящим самолётом называется ударной волной. На земле прохождение ударной волны воспринимается как хлопок, похожий на звук выстрела. Превысив , самолёт проходит сквозь эту область повышенной плотности воздуха, как бы прокалывает её – преодолевает звуковой барьер. Долгое время преодоление звукового барьера представлялось серьёзной проблемой в развитии авиации. Для её решения потребовалось изменить профиль и форму крыла самолёта (оно стало более тонким и стреловидным), сделать переднюю часть фюзеляжа более заострённой и снабдить самолёты реактивными двигателями. Впервые скорость звука была превышена в 1947 г. Ч. Йигером на самолёте Х-1 (США) с жидкостным ракетным двигателем, запущенном с самолёта В-29. В России звуковой барьер первым преодолел в 1948 г. О. В. Соколовский на экспериментальном самолёте Ла-176 с турбореактивным двигателем.

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн . 2006 .

Звуковой барьер

резкое увеличение сопротивления аэродинамического летательного аппарата при Маха числах полёта M(∞), несколько превышающих критическое число M*. Причина состоит в том, что при числах M(∞) > M* наступает , сопровождающийся появлением волнового сопротивления. Коэффициент волнового сопротивления летательных аппаратов очень быстро возрастает с ростом числа M, начиная с M(∞) = M*.
Наличие З. б. затрудняет достижение скорости полёта, равной скорости звука, и последующего перехода к сверхзвуковому полёту. Для этого оказалось необходимым создать самолёты с тонкими стреловидными крыльями, что позволило значительно снизить сопротивление, и реактивными двигателями, у которых с ростом скорости тяга возрастает.
В СССР скорость, равная скорости звука, впервые была достигнута на самолёте Ла-176 в 1948.

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .


Смотреть что такое «звуковой барьер» в других словарях:

    Звуковой барьер в аэродинамике название ряда явлений, сопровождающих движение летательного аппарата (например, сверхзвукового самолёта, ракеты) на скоростях, близких к скорости звука или превышающих её. Содержание 1 Ударная волна,… … Википедия

    ЗВУКОВОЙ БАРЬЕР, причина трудностей в авиации при увеличении скорости полета свыше скорости звука (СВЕРХЗВУКОВАЯ СКОРОСТЬ). Приближаясь к скорости звука, самолет испытывает неожиданное увеличение сопротивления и потерю аэродинамической ПОДЪЕМНОЙ… … Научно-технический энциклопедический словарь

    звуковой барьер — garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. sonic barrier; sound barrier vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. звуковой барьер, m pranc. barrière sonique, f; frontière sonique, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas

    звуковой барьер — garso barjeras statusas T sritis Energetika apibrėžtis Staigus aerodinaminio pasipriešinimo padidėjimas, kai orlaivio greitis tampa garso greičiu (viršijama kritinė Macho skaičiaus vertė). Aiškinamas bangų krize dėl staiga padidėjusio… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

    Резкое увеличение сопротивления аэродинамического при приближении скорости полёта ЛА к скорости звука (превышении кри тич. значения Маха числа полёта). Объясняется волновым кризисом, сопровождающимся ростом волнового сопротивления. Преодолеть 3.… … Большой энциклопедический политехнический словарь

    Звуковой барьер — резкое увеличение сопротивления воздушной среды движению ЛА при. подходе к скоростям, близким к скорости распространения звука. Преодоление 3. б. стало возможным за счёт совершенствования аэродинамических форм самолётов и применения мощных… … Словарь военных терминов

    звуковой барьер — звуковой барьер — резкое увеличение сопротивления аэродинамического летательного аппарата при Маха числах полёта M∞, несколько превышающих критическое число M*. Причина состоит в том, что при числах M∞ > Энциклопедия «Авиация»

    звуковой барьер — звуковой барьер — резкое увеличение сопротивления аэродинамического летательного аппарата при Маха числах полёта M∞, несколько превышающих критическое число M*. Причина состоит в том, что при числах M∞ > M* наступает волновой кризис,… … Энциклопедия «Авиация»

    — (франц. barriere застава). 1) ворота в крепостях. 2) в манежах и цирках загородка, бревно, шест, через которые прыгает лошадь. 3) знак, до которого доходят бойцы на поединке. 4) перила, решетка. Словарь иностранных слов, вошедших в состав… … Словарь иностранных слов русского языка

    БАРЬЕР, а, муж. 1. Преграда (род стенки, перекладина), поставленная на пути (при скачках, беге). Взять б. (преодолеть его). 2. Загородка, ограждение. Б. ложи, балкона. 3. перен. Преграждение, препятствие для чего н. Река естественный б. для… … Толковый словарь Ожегова

Впрочем, обо всем по порядку. Впервые звуковой барьер преодолел американский летчик-испытатель Чак Йегер на экспериментальном самолете Bell X-1 (с прямым крылом и ракетным двигателем XLR-11). Это случилось семьдесят с лишним лет назад — в 1947 году. Ему удалось разогнаться быстрее скорости звука, направив самолет в пологое пикирование. Спустя год это же удалось и советским летчикам-испытателям Соколовскому и Федорову на экспериментальном, существовавшем в единственном экземпляре истребителе Ла-176.

Это были сложные для авиации времена. Летчики буквально по крупицам собирали опыт, каждый раз рискуя жизнями, чтобы узнать, возможны ли полеты на скоростях выше одного Маха. Флаттер крыла, волновое сопротивление унесли не одну жизнь, до того как конструкторы научились бороться с этими явлениями.

Все дело в том, что при преодолении скорости звука резко возрастает аэродинамическое сопротивление и растет кинетический нагрев конструкции от трения набегающего воздушного потока. Кроме того, в этот момент фиксируется смещение аэродинамического фокуса, что ведет к утрате устойчивости и управляемости самолета.

Спустя 12 лет серийные сверхзвуковые истребители МиГ-19 уже охотились за американскими самолетами-шпионами, а еще ни один гражданский самолет не попытался превысить скорость звука. Это произошло лишь 21 августа 1961 года: пассажирский самолет Douglas DC-8, упав в пике, разогнался до 1,1 Маха. Полет был экспериментальным, с целью собрать больше информации об поведении машины на таких скоростях.

Спустя еще некоторое время в воздух поднялись советский Ту-144 и британо-французский «Конкорд». Практически одновременно: наша машина чуть раньше, 31 декабря 1968 года, а европейская — в марте 1969-го. А вот по объему перевезенных пассажиров за все время эксплуатации моделей капиталисты нас сильно перещеголяли. Если на счету Ту-144 всего чуть больше 3000 пассажиров, то «Конкорды», работая до 2003 года, перевезли более 2,5 миллиона человек. Впрочем, и это не помогло проекту. В конечном счете он был закрыт, очень некстати оказалась и громкая катастрофа под Парижем, в которой никакой вины сверхзвукового самолета не было.

Три ответа «нет»

В качестве железной причины бесперспективности коммерческих сверхзвуковых самолетов обычно приводятся три довода — слишком дорого, слишком сложно, слишком громко. И действительно, каждый, кто наблюдал полет реактивного сверхзвукового военного самолета, никогда не забудет ощущение удара по ушам и того дикого грохота, с которым мимо тебя пролетает самолет на сверхзвуке.

К слову, звуковой удар это не одномоментное явление, он сопровождает самолет по всему пути следования, все время, когда скорость летательного аппарата выше скорости звука. Сложно спорить и с тем, что топлива реактивный самолет потребляет столько, что, кажется, проще его сразу заправлять банкнотами.

Говоря о современных проектах сверхзвукового пассажирского самолета в первую очередь нужно ответить на каждый из этих вопросов. Только в этом случае можно надеяться на то, что все существующие проекты окажутся не мертворожденными.

Звук

Конструкторы решили начать со звука. За последние годы появилось много научных работ, доказывающих, что определенная форма фюзеляжа и крыльев может снизить количество ударных волн, создаваемых самолетом, и уменьшить их интенсивность. Подобное решение потребовало полной переработки корпусов, многократной компьютерной проработки моделей и нескольких тысяч часов продувки будущих самолетов в аэротрубе.

Основные проекты, работающие над аэродинамикой самолета будущего, это QueSST от специалистов из NASA и японская разработка D-SEND-2, создаваемая под эгидой местного Агентства аэрокосмических исследований JAXA. Оба эти проекта ведутся уже несколько лет, планомерно подбираясь к «идеальной» для сверхзвуковых полетов аэродинамике.

Предполагается, что новые сверхзвуковые пассажирские самолеты будут создавать не резкий и жесткий звуковой удар, а гораздо более приятные уху мягкие звуковые пульсации. То есть будет, конечно, все равно громко, но не «громко и больно». Еще одним способом решения проблемы звукового барьера стало уменьшение размеров самолета. Почти все разработки, ведущиеся в настоящее время, — это небольшие летательные аппараты, способные на перевозку 10-40 пассажиров максимум.

Однако есть и в этом вопросе компании-выскочки. В сентябре прошлого года бостонская авиакомпания Spike Aerospace объявила о том, что у них уже практически готова модель сверхзвукового пассажирского самолета S-512 Quiet Supersonic Jet. Предполагается, что летные испытания начнутся уже в 2018 году, а первый самолет с пассажирами на борту стартует не позже конца 2023 года.

Еще более дерзким оказалось заявление создателей, что со звуком проблема практически решена и первые испытания покажут это. Думается, что специалисты из NASA и JAXA, потратившие на решение этой проблемы много лет, будут следить за испытаниями более чем внимательно.

Также существует еще одно интересное решение проблемы звука — это преодоление звукового барьера самолетом при практически вертикальном взлете. В таком случае действие ударных волн окажется слабее, а после набора высоты в 20-30 тысяч метров об этой проблеме можно будет забыть — слишком далеко от Земли.

Двигатели

Работа над двигателями для будущих сверхзвуковых самолетов тоже не прекращается. Даже дозвуковые двигатели за последние годы смогли прилично прибавить в мощности и экономичности за счет внедрения специальных редукторов, керамических материалов и введения дополнительного воздушного контура.

Со сверхзвуковыми самолетами все немного сложнее. Дело в том, что при современном уровне технологического развития турбореактивные двигатели способны достигать максимальной скорости в 2,2 Маха (около 2500 километров в час), для достижения же большей скорости требуется использовать прямоточные двигатели, способные разогнать летательный аппарат до гиперзвуковых скоростей (более 5 чисел Маха). Впрочем, это — пока что — скорее фантастика.

По словам разработчиков, им удается уже в настоящее время достигнуть себестоимости полета на 30 процентов меньшей, чем у «Конкорда», даже при небольшом количестве пассажиров. Такие данные обнародовал стартап Boom Technologies в 2016 году. По их мнению, билет по маршруту Лондон-Нью-Йорк будет стоить около $ 5000, что сопоставимо с ценой за билет при полете первым классом на обычном, дозвуковом самолете.

Републикую свой старый текст на тему “звукового барьера”:

Оказывается, одним из широко распространённых околоавиационных заблуждений является так называемый “звуковой барьер”, который “преодолевают” самолёты.

Даже больше: со сверхзвуковым полётом связан целый букет заблуждений. Как же обстоит дело в реальности? (Рассказ с фотографиями.)

Заблуждение первое: “хлопок”, якобы сопровождающий “преодоление звукового барьера” (ранее, ответ на этот вопрос опубликован на сайте “Элементы”).

С “хлопком” происходит недоразумение, вызванное неверным пониманием термина “звуковой барьер”. Этот “хлопок” правильно называть “звуковым ударом”. Самолет, движущийся со сверхзвуковой скоростью, создает в окружающем воздухе ударные волны, скачки воздушного давления. Упрощенно эти волны можно представить себе в виде сопровождающего полет самолета конуса, с вершиной, как бы привязанной к носовой части фюзеляжа, а образующими, направленными против движения самолета и распространяющимися довольно далеко, например до поверхности земли.

Когда граница этого воображаемого конуса, обозначающая фронт основной звуковой волны, достигает уха человека, то резкий скачок давления воспринимается на слух как хлопок. Звуковой удар, как привязанный, сопровождает весь полет самолета, при условии что самолет движется достаточно быстро, пусть и с постоянной скоростью. Хлопком же кажется проход основной волны звукового удара над фиксированной точкой поверхности земли, где, например, находится слушатель.

Другими словами, если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой, скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии.

А “звуковым барьером” в аэродинамике называют резкий скачок воздушного сопротивления, возникающий при достижении самолетом некоторой пограничной скорости, близкой к скорости звука. При достижении этой скорости характер обтекания самолета воздушным потоком меняется кардинальным образом, что в свое время сильно затрудняло достижение сверхзвуковых скоростей. Обычный, дозвуковой, самолет не способен устойчиво лететь быстрее звука, как бы его ни разгоняли, – он просто потеряет управление и развалится.

Для преодоления звукового барьера ученым пришлось разработать крыло со специальным аэродинамическим профилем и придумать другие ухищрения. Интересно, что пилот современного сверхзвукового самолета хорошо чувствует “преодоление” своим летательным аппаратом звукового барьера: при переходе на сверхзвуковое обтекание ощущается “аэродинамический удар” и характерные “скачки” в управляемости. Вот только с “хлопками” на земле эти процессы напрямую не связаны.

Заблуждение второе: “срыв тумана” .

Если о “хлопке” почти все знают, то с “туманом” ситуация несколько более “специальная”. Есть множество снимков, где летящий самолёт (обычно это истребитель) как бы “выскакивает” из туманного конуса. Смотрится очень эффектно:

Туман и относят к “звуковому барьеру”. Мол, это на фотографии как раз запечатлён момент “преодоления”, а туман и есть “тот самый барьер”.

На самом же деле, возникновение тумана связано лишь с резким перепадом давления, сопровождающим полёт самолёта. В результате аэродинамических эффектов за элементами конструкции самолёта образуются не только области повышенного давления, но и области разрежения воздуха (возникают колебания давления). Именно в этих областях разрежения (протекающего, фактически, без теплообмена с окружающей средой, так как процесс “очень быстрый”) и конденсируется водяной пар. Причиной этому служит резкое падение “локальной температуры”, приводящее к резкому смещению так называемой “точки росы”.

Так что, если влажность воздуха и температура подходят, то такой туман – вызванный интенсивной конденсацией атмосферной влаги – сопровождает весь полёт самолёта. И не обязательно на сверхзвуковой скорости. Например, на фотографии ниже, бомбардировщик B-2, а это дозвуковой самолёт, сопровождается характерной дымкой:

Конечно, так как фотография фиксирует один миг полёта, то, в случае со сверхзвуковыми самолётами, создаётся ощущение “выскакивающего” из тумана истребителя. Особенно выраженного эффекта можно достичь при полёте на небольших высотах над морем, так как в этом случае атмосфера обычно очень влажная.

Именно поэтому большинство “художественных” снимков сверхзвукового полёта сделано с борта того или иного корабля, а запечатлены на снимках самолёты палубной авиации.

(Использованы фотографии U.S. Navy News Service и U.S. Air Force Press Service)

(Отдельное спасибо Игорю Иванову за ценное замечание по физике образования тумана.)

Далее — мнения и дискуссии

(Сообщения ниже добавляются читателями сайта, через форму, расположенную в конце страницы.)

Слышали ли вы громкий звук, напоминающий взрыв, когда над головой пролетает реактивный самолет? Этот звук появляется, когда самолет преодолевает звуковой барьер. А что такое звуковой барьер и почему самолет издает такой звук?

Как вам известно, звук перемещается с определенной скоростью. Скорость зависит от высоты. На уровне моря скорость звука — примерно 1220 километров в час, а на высоте 11000 метров — 1060 километров в час. Когда самолет летит на скоростях, близких к скорости звука, он подвергается определенным нагрузкам. Когда он летит на обычных (дозвуковых) скоростях, передняя часть самолета гонит перед собой волну давления. Эта волна распространяется со скоростью звука.

Волна давления возникает из-за накопления частиц воздуха по мере продвижения самолета. Волна движется быстрее, чем самолет, когда самолет летит на дозвуковых скоростях. И в результате оказывается, что воздух беспрепятственно проходит по поверхностям крыльев самолета.

А теперь давайте рассмотрим самолет, который летит со скоростью звука. Волна давления перед самолетом не появляется. Вместо этого происходит то, что волна давления образуется перед крылом (поскольку самолет и волна давления движутся с одинаковой скоростью).

Теперь происходит образование ударной волны, что вызывает большие нагрузки в крыле самолета. Выражение «звуковой барьер» появилось еще до того, как самолеты могли летать со скоростью звука — и считалось, что это выражение описывает нагрузки, которые самолет будет испытывать при этих скоростях. Это считалось «барьером».

Но скорость звука вовсе не является барьером! Инженеры и авиаконструкторы преодолели проблему новых нагрузок. И от старых взглядов у нас осталось лишь то, что удар вызывается ударной волной, когда самолет летит на сверхзвуковых скоростях.

Термин «звуковой барьер» неверно описывает условия, которые возникают при движении самолета с определенной скоростью. Можно полагать, что при достижении самолетом скорости звука появляется что-то вроде «барьера» — но ничего подобного не происходит!

Чтобы понять все это, рассмотрим самолет, летящий с небольшой, обычной скоростью. При движении самолета вперед впереди самолета образуется волна сжатия. Она образуется движущимся вперед самолетом, который спрессовывает частички воздуха.

Эта волна движется впереди самолета со скоростью звука. И ее скорость выше скорости самолета, который, как мы уже сказали, летит с небольшой скоростью. Двигаясь впереди самолета, эта волна заставляет воздушные потоки обтекать плоскости самолета.

Теперь представим, что самолет летит со скоростью звука. Впереди самолета не образуется волны сжатия, так как и самолет, и волны имеют одну скорость. Поэтому волна образуется впереди крыльев.

В результате появляется ударная волна, которая создает большие нагрузки на крылья самолета. До того, как самолеты достигли звукового барьера и превысили его, считали, что такие ударные волны и перегрузки создадут для самолета что-то вроде барьера — «звуковой барьер». Однако звукового барьера не было, так как авиационные инженеры разработали специальную конструкцию самолета для этого.

Кстати, сильный «удар», который мы слышим при прохождении самолетом «звукового барьера», и есть ударная волна, о которой мы уже говорили — при равной скорости самолета и волны сжатия.

Звуковой барьер в аэродинамике — название ряда явлений, сопровождающих движение летательного аппарата (например, сверхзвукового самолёта, ракеты) на скоростях, близких к скорости звука или превышающих её.

При обтекании сверхзвуковым газовым потоком твёрдого тела на его передней кромке образуется ударная волна (иногда не одна, в зависимости от формы тела). На фото видны ударные волны, образованные на острие фюзеляжа модели, на передней и задней кромках крыла и на заднем окончании модели.

На фронте ударной волны (называемой иногда также скачком уплотнения), имеющем очень малую толщину (доли мм), почти скачкообразно происходят кардинальные изменения свойств потока — его скорость относительно тела снижается и становится дозвуковой, давление в потоке и температура газа скачком возрастают. Часть кинетической энергии потока превращается во внутреннюю энергию газа. Все эти изменения тем больше, чем выше скорость сверхзвукового потока. При гиперзвуковых скоростях (5 и выше Махов) температура газа достигает нескольких тысяч градусов, что создаёт серьёзные проблемы для аппаратов, движущихся с такими скоростями (например, шаттл «Колумбия» разрушился 1 февраля 2003 года из-за повреждения термозащитной оболочки, возникшего в ходе полёта).

Когда эта волна достигает наблюдателя, находящегося, например, на Земле, он слышит громкий звук, похожий на взрыв. Распространенным заблуждением является мнение, будто бы это следствие достижения самолётом скорости звука, или «преодоления звукового барьера». На самом деле, в этот момент мимо наблюдателя проходит ударная волна, которая постоянно сопровождает самолёт, движущийся со сверхзвуковой скоростью. Обычно сразу после «хлопка» наблюдатель может слышать гул двигателей самолёта, не слышный до прохождения ударной волны, поскольку самолёт двигается быстрее звуков, издаваемых им. Очень похожее наблюдение имеет место при дозвуковом полёте — самолёт летящий над наблюдателем на большой высоте (больше 1 км) не слышен, точнее слышим с опозданием: направление на источник звука не совпадает с направлением на видимый самолёт для наблюдателя с земли.

Уже в ходе Второй мировой войны скорость истребителей стала приближаться к скорости звука. При этом пилоты иногда стали наблюдать непонятные в то время и угрожающие явления, происходящие с их машинами при полётах с предельными скоростями. Сохранился эмоциональный отчёт лётчика ВВС США своему командиру генералу Арнольду:
«Сэр, наши самолёты уже сейчас очень строги. Если появятся машины с еще большими скоростями, мы не сможем летать на них. На прошлой неделе я на своем „Мустанге“ спикировал на Me-109. Мой самолёт затрясся, словно пневматический молоток, и перестал слушаться рулей. Я никак не мог вывести его из пике. Всего в трехстах метрах от земли я с трудом выровнял машину…».

После войны, когда многие авиаконструкторы и лётчики-испытатели предпринимали настойчивые попытки достичь психологически значимой отметки — скорости звука, эти непонятные явления становились нормой, и многие из таких попыток закончились трагически. Это и вызвало к жизни не лишённое мистики выражение «звуковой барьер» (фр. mur du son, нем. Schallmauer — звуковая стена). Пессимисты утверждали, что этот предел превзойти невозможно, хотя энтузиасты, рискуя жизнью, неоднократно пытались сделать это. Развитие научных представлений о сверхзвуковом движении газа позволило не только объяснить природу «звукового барьера», но и найти средства его преодоления.

Исторические факты

* Первым пилотом, достигшим сверхзвуковой скорости в управляемом полёте, стал американский лётчик-испытатель Чак Йегер на экспериментальном самолёте Bell X-1 (с прямым крылом и ракетным двигателем XLR-11) достигший в пологом пикировании скорости М=1.06. Это произошло 14 октября 1947 года.
* В СССР звуковой барьер впервые был преодолён 26 декабря 1948 года Соколовским, а потом и Фёдоровым, в полётах со снижением на опытном истребителе Ла-176.
* Первым гражданским самолётом, преодолевшим звуковой барьер, стал пассажирский лайнер Douglas DC-8. 21 августа 1961 г. он достиг скорости 1.012 М или 1262 км/ч в ходе управляемого пике с высоты 12496 м. Полёт предпринимался с целью собрать данные для проектирования новых передних кромок крыла.
* 15 октября 1997 года, спустя 50 лет после преодоления звукового барьера на самолёте, англичанин Энди Грин преодолел звуковой барьер на автомобиле Thrust SSC.
* 14 октября 2012 года Феликс Баумгартнер стал первым человеком, преодолевшим звуковой барьер без помощи какого-либо моторизированного транспортного средства, в свободном падении во время прыжка с высоты 39 километров. В свободном падении он достиг скорости 1342,8 километра в час.

Фото:
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F-18-diamondback_blast.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sonic_boom_cloud.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F-14D_Tomcat_breaking_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:B-1B_Breaking_the_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transonic_Vapor_F-16_01.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA-18F_Breaking_SoundBarrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Supersonic_aircraft_breaking_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA18_faster_than_sound.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA-18_Super_Hornet_VFA-102.jpg
* http://it.wikipedia.org/wiki/File:F-22_Supersonic_Flyby.jpg

Что происходит, когда что-то преодолевает звуковой барьер? | Ребята из науки

Что происходит, когда что-то преодолевает звуковой барьер?

апрель 2001

14 октября 1946 года небольшой самолет почти ракетного типа Bell X-1 был сброшен с большого B-29. Капитан Чак Йегер запустил двигатель X-1 и разогнался до звукового барьера, став первым человеком, преодолевшим скорость звука. Скорость распространения звука называется звуковым барьером.Скорость звуковой волны фактически зависит от температуры и плотности воздуха, увеличиваясь примерно на 0,6 м / с на каждый градус повышения температуры по Цельсию. При температуре 68 ° F скорость звука составляет около 343 м / с или 767 миль в час на уровне моря. Почему именно эта скорость называется звуковым барьером?

Самолет издает звук, который исходит от плоскости во всех направлениях. Волны, распространяющиеся перед самолетом, сгущаются из-за движения самолета. Когда самолет приближается к скорости звука, «волны» звукового давления накапливаются друг на друга, сжимая воздух.Воздух перед самолетом оказывает на самолет силу, препятствуя его движению. Когда самолет приближается к скорости звука, он приближается к этому невидимому давлению, создаваемому звуковыми волнами прямо перед самолетом. Сжатый воздух перед самолетом оказывает на самолет гораздо большую, чем обычно, силу. В этой точке наблюдается заметное увеличение аэродинамического сопротивления самолета, отсюда и представление о преодолении «звукового барьера». Когда самолет превышает скорость звука, он считается сверхзвуковым.Часто сверхзвуковые скорости называют числом Маха. Число Маха — это скорость объекта, деленная на скорость звука. Таким образом, 3 Маха означает в три раза большую скорость звука.

Представьте себе лодку, плывущую по воде. Лодка толкает воду, и гребень волны выходит из носа лодки и распространяется по озеру. Эта коническая носовая волна, видимая на поверхности воды, называемая волновым фронтом, похожа на звуковой удар самолета. Когда самолет летит на сверхзвуковой скорости, звуковое давление образует конус, вершина которого находится в носовой части самолета.Представьте себе сверхзвуковой самолет, летящий к вам, а вы смотрите на него с земли. Сначала вы ничего не слышите, потому что самолет движется быстрее, чем сам звук, но когда конус звукового давления достигает вашего уха, вы слышите гул. Объект, движущийся по воздуху, заставляет энергию звуковой волны (воздух) накапливаться вдоль конической линии (например, носовой волны лодки), называемой волновым фронтом. По мере того, как эти волны накапливаются, существует очень большая разница давлений на фронте волны, которая называется ударной волной.Когда этот волновой фронт проходит через человека, внезапный перепад давления или изменение давления создает «звуковой удар», который мы слышим.

Все, что превышает скорость звука, создает «звуковой удар», не только самолеты. Самолет, пуля или кончик кнута могут создать этот эффект; все они дают трещину. Это изменение давления, создаваемое звуковой стрелой, может быть весьма разрушительным. В случае самолетов ударные волны, как известно, разбивают окна в зданиях. Ударные волны применяются не только в авиации.Разрушение почек и камней в желчном пузыре называется экстракорпоральной ударно-волновой литотрипсией. В этом методе используются волны, которые находятся за пределами нашего обычного диапазона слышимости, но тем не менее остаются волнами. Ударная волна создается вне тела и фокусируется отражателем, так что она сходится на камнях. Напряжение, создаваемое ударными волнами, заставляет камни разбиваться на мелкие кусочки, которые затем можно удалить.

Как именно «преодолеть» звуковой барьер? | by Boom Supersonic

Что вызывает звуковой удар?

Волны давления, также известные как звуковые волны, распространяются со скоростью звука.Когда самолет движется со скоростью, превышающей скорость звука (преодолевая звуковой барьер), волны давления не распространяются перед ним, а скорее создают волну, подобную следу лодки, которая следует за самолетом. . Звуковой удар — это звуковая волна, проходящая мимо наблюдателя.

Вы видите звуковой удар?

Это момент, который фотографы мечтают запечатлеть одним щелчком мыши. Но технически вы не можете увидеть звуковой удар без очень специализированной технологии визуализации, такой как визуализация Шлирена, которая разрешает различные плотности в воздухе или жидкости.После более чем десятилетних исследований НАСА впервые в этом году успешно зафиксировало сверхзвуковые ударные волны. Нажмите здесь, чтобы посмотреть их изображения.

С помощью специального оборудования вы можете зафиксировать «паровой конус» — конденсат, который появляется позади самолета, когда он приближается к 1 Маха. Также известный как «шоковые воротники» или «шоковые яйца», вы с большей вероятностью увидите эти величественные образования облаков во влажных условиях, особенно над водой. (К сожалению, вы не можете захватить конус пара на свой смартфон.)

А иногда, при подходящих условиях, можно увидеть звуковые волны, распространяющиеся наружу от запуска ракеты.

Почему преодоление звукового барьера стало таким огромным достижением?

Преодоление звукового барьера доказало, что человеческое тело может двигаться без травм со скоростью звука, приближая нас к возможности космического полета.

Какой реальный пример скорости звука?

Отличным примером является гром, то есть звук, издаваемый молнией.И то и другое происходит в одно и то же время, но вы видите вспышку молнии раньше, чем слышите ее гром, потому что свет распространяется намного быстрее скорости звука. Грому требуется примерно 5 секунд, чтобы проехать милю, или 3 секунды, чтобы проехать километр.

По данным Национальной службы погоды: «Если вы посчитаете количество секунд между вспышкой молнии и звуком грома, а затем разделите его на 5, вы получите расстояние в милях до молнии: 5 секунд = 1 миля, 15 секунд = 3 мили, 0 секунд = очень близко.«Помните, что во время счета вы должны находиться в безопасном месте — не ждите, чтобы укрыться.

Попробуйте применить этот пример в следующий раз, когда увидите фейерверк, особенно если вы смотрите на него издалека.

Неужели мы везде тащим звуковой удар?

Нет, но мы создаем звуковые волны. Все звуки — это вибрации. Звук — это волна давления, и мы создаем эти волны каждый раз, когда дышим, двигаемся, говорим и поем. Мы даже издаем звуковые волны во сне (одни больше, чем другие).Наши волны быстрее, чем вы думаете: скорость звука в воздухе составляет около 768 миль в час (1234 км в час) при нормальных условиях.

Преодоление звукового барьера по словам Чака Йегера:

Чак Йегер, первый пилот, преодолевший звуковой барьер

«На высоте 42 000 футов у меня было тридцать процентов топлива, поэтому я включил ракетную камеру. три и сразу достигли 0,96 Маха. Я заметил, что чем быстрее я ехал, тем плавнее ехал. Внезапно стрелка Маха начала колебаться.Он поднялся до 0,965 Маха — затем резко упал … Мы летели на сверхзвуке. И он был таким же гладким, как попка ребенка; Бабушка могла бы сидеть там, потягивая лимонад ». — Чак Йегер (Источник: Yeager: An Autobiography. Ed. Bantam, 1986)

Вы думаете, что это звуковой удар — но это не

Вы думаете, что это звуковой удар — но это не

(Изображение предоставлено: Джон Гей / ВМС США / Библиотека научных фотографий)

Впечатляющие фотографии быстрых самолетов, окруженных ударной волной в доли секунды, не свидетельствуют о том, что самолет преодолевает звуковой барьер.BBC Future изучает их причины.

I

Это привлекательное зрелище, которое фотографы и съемочные группы неоднократно снимали; военный реактивный самолет летит низко и быстро, двигаясь со скоростью сотни миль в час. По мере того, как он набирает скорость, его начинает окружать гигантский конус пара, облако, которое, кажется, извергается вокруг самолета.

Это, как нам часто говорят в возбужденных подписях, и есть звуковой удар.

За исключением того, что это не так — или, по крайней мере, не совсем.То, что вы видите, — это физический эффект, который происходит, когда самолет приближается к скорости звука, но это не сам звуковой удар.

По мере того, как конструкция самолетов стала более сложной, они стали более обтекаемыми и быстрыми — и начали делать с воздухом вокруг себя вещи, которые они просто не могли делать, когда были медленнее и громоздче. И загадочные ударные волны, которые окружают низкие, быстро летающие самолеты, когда они приближаются, а затем пересекают звуковой барьер, являются доказательством того, что воздух начинает делать очень странные вещи на такой скорости.

Эффект наиболее заметен, когда самолет летит в теплом влажном воздухе (Источник: Getty Images)

Так что же это за загадочные паровые конусы?

Род Ирвин, председатель группы аэродинамики Королевского аэронавигационного общества, говорит, что все условия, которые создают конус пара, приводят к разрушению звукового барьера, но конусы обычно фотографируются со скоростью чуть ниже скорости звука.

При полете так близко к земле воздух становится более плотным и создает большее трение и сопротивление — и, в любом случае, пилотам запрещено преодолевать звуковой барьер над землей.«Вы можете сделать это над морем, — говорит он, — но вы не можете сделать это над сушей. Это одна из причин, от которой пострадал проект Concorde, потому что при разработке Concorde правила изменились, что означало, что он мог преодолевать только звуковой барьер над водой ».

Более того, уловить ударные волны, возникающие, когда самолет летит со скоростью звука, невероятно сложно — их гораздо труднее уловить невооруженным глазом. Чтобы его увидеть, вам понадобится специальный комплект. При фотографировании аэродинамических моделей, подвергающихся воздействию сверхзвуковых скоростей в аэродинамических трубах, ученые обычно используют зеркала, чтобы уловить разницу в преломлении света от возникающих в результате ударных волн.Полученная в результате фотография Шлирена затем используется для визуализации системы ударных волн вокруг модели аэродинамической трубы. При испытаниях в аэродинамической трубе модели не создают одинаковых паровых конусов, потому что воздух обрабатывается для удаления влаги из воздуха.

Это видео больше не доступно

Конусы пара создаются ударной волной, которая генерируется летательным аппаратом, когда он набирает скорость. Ударные волны — это физическое воздействие самолета, летящего так быстро в воздухе.Когда самолет набирает скорость и приближается к скорости звука — около 767 миль в час (1234 км / ч) на уровне моря — вокруг него формируются ударные волны. Через эти ударные волны наблюдается «разрыв» местного давления и температуры воздуха. Это приводит к тому, что воздух теряет способность удерживать воду, и начинает образовываться конденсат, образуя конус пара.

Изменение давления воздуха приводит к падению температуры и образованию конденсата (Источник: Getty Images)

«Если вы видите конус пара, у вас есть ударная волна, потому что у вас есть изменение давления и температура », — говорит Ирвин.

На многих из лучших снимков этого явления изображены самолеты ВМС США; Это не случайно, ведь теплый влажный воздух у поверхности моря может усилить эффект.

Это видео больше не доступно

Это трюк, который обычно используют истребители-бомбардировщики F-A / 18 Hornet, оплот авианосного флота ВМС США. Hornet также используется пилотажной группой «Голубые ангелы», и эти пилоты умеют выполнять маневры, которые создают эти паровые конусы, также известные как «шоковые ошейники» или «шоковые яйца».Более того, их часто делают рядом с авианосцем или в море, с обученными фотографами ВМС США под рукой — сделать снимок реактивного самолета, движущегося со скоростью 600 миль в час (960 км / ч) за доли секунды, вряд ли получится. чтобы снимать с кристально чистыми деталями на свой смартфон.

Чтобы усложнить ситуацию, конусы пара часто бывают наиболее драматичными, когда они происходят в так называемом «трансзвуковом» полете — это когда часть воздуха, обтекающего самолет, движется со скоростью выше скорости звука, а часть об этом ниже.

Когда самолет прерывает скорость звука, ударные волны трудно обнаружить невооруженным глазом (Источник: Библиотека научных фотографий)

«Самолет не обязательно движется быстрее скорости звука, но движется по воздуху. над крылом ускоряется и локально преодолевает звуковой барьер », — говорит Ирвин.

В конечном итоге, говорит он, вам нужны подходящие климатические условия — такой теплый влажный воздух, который самолетам, работающим с авианосцами, легче найти.Затем найдите поблизости оператора, который действительно знает, что они делают, и вуаля — вы засняли на камеру драматическое облако пара, которое многие из нас считают моментальным зрелищем звукового удара.

Присоединяйтесь к 500000+ будущих поклонников, поставив нам лайк на Facebook или подписавшись на нас в Twitter , Google+ , LinkedIn и Instagram .

Если вам понравилась эта история, подпишитесь на еженедельную рассылку новостей bbc.com под названием « Если вы прочитаете только 6 статей на этой неделе ». Тщательно подобранная подборка историй из BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel и Autos, которые доставляются вам на почту каждую пятницу.

Вы слышите звуковой удар внутри самолета?

Когда братья Райт совершили свой первый успешный полет на первом в мире летательном аппарате, всех поразила идея, что люди действительно могут летать по воздуху! По мере совершенствования технологий самолеты становились все более совершенными, безопасными и оснащенными удобствами.И да, разумеется, они тоже стали намного быстрее!

Самолетная техника прошла долгий путь с момента создания первого летательного аппарата (Фото: Центральное командование ВВС США и Википедия).

В наши дни у нас есть сверхзвуковые самолеты — самолеты, которые могут летать быстрее скорости звука! Возможно, вы уже знаете, что когда самолет или что-либо еще движется со скоростью, превышающей скорость звука (то есть преодолевает звуковой барьер), слышен громкий гул, который обычно называют звуковым грохотом.Возможно, вы слышали этот особенно громкий, иногда даже болезненный гул, когда мимо пролетает военный самолет.

Это слышно всем на земле, но как насчет людей в самолете? Каково им, когда самолет, на котором они летят, пробивает звуковой барьер? Заметили ли они разницу в обстановке в салоне? И поскольку они, по сути, движутся быстрее, чем сам звук, неужели в кабине внезапно стало тихо? А как насчет пилотов и обстановки в кабине?

Слышат ли пилоты сверхзвукового реактивного самолета звук двигателей при преодолении звукового барьера?

Краткий ответ: Да, пилоты сверхзвукового реактивного самолета все еще могут слышать гудение двигателей, когда их самолет преодолевает звуковой барьер, если звук передается по воздуху внутри самолета (однако они не могут слышать звуки, исходящие от улица).Точно так же пассажиры также могут слышать звуки внутри салона, поскольку воздух вокруг них (а также пилотов) неподвижен по отношению к самолету.

Сверхзвуковой самолет, преодолевая звуковой барьер (Фото: Pixabay)

Поскольку звук внутри , самолет движется по внутреннему воздуху (который движется так же быстро, как и сам самолет), проблем со звуком не возникнет. внутри салона, независимо от того, сломан звуковой барьер или нет.

Как работает звуковой удар?

На уроках физики в средней школе вы могли вспомнить, что звуковой удар возникает, когда что-то движется со скоростью, превышающей скорость звука. Обратите внимание, что скорость звука зависит от среды, через которую он проходит, но поскольку вещи, движущиеся по Земле, всегда окружены воздухом, мы будем учитывать скорость звука в воздухе, которая составляет 767 миль в час (или 1234 км / ч). час).

Волны перед объектом становятся все ближе по мере его ускорения.

Быстро движущийся объект, например истребитель, излучает звуковые волны во всех направлениях. По мере увеличения скорости струи звуковые волны перед самолетом имеют тенденцию сгруппироваться, поскольку им не хватает времени, чтобы уйти с пути самолета. Вы можете обратиться к диаграмме выше, чтобы лучше понять ее.

Однако, когда самолет летит со скоростью, превышающей скорость звука (в воздухе), звуковые волны, не успевая распространяться перед самолетом, вместо этого следуют за ним, образуя «конус Маха».

Конус Маха, созданный самолетом, преодолевшим звуковой барьер.

Именно из-за этого конуса Маха вы слышите оглушительный гул, когда над головой пролетает сверхзвуковой самолет. Это очень похоже на след, который создает быстро движущийся пароход в воде.

Полет на сверхзвуковом самолете

Люди на земле слышат звуковой удар ультразвуковой струи, но как насчет людей «внутри» самого самолета (пилота, экипажа и пассажиров)? Они тоже слышат звуковой удар?

Летчики-истребители не слышат звуковой удар, создаваемый их собственным самолетом.(Изображение предоставлено Википедией)

Короткий ответ — нет, они не слышат звуковой удар. Пилоты и пассажиры не могут слышать звуковой удар, создаваемый их собственным самолетом, потому что они находятся во главе конуса Маха. Проще говоря, они движутся так быстро, что звуковой удар не может их догнать.

Становится ли в кабине / кабине значительно тише, когда самолет преодолевает звуковой барьер?

Не совсем.

Видите ли, звук — это механическая волна, т.е.е., ему нужен медиум, чтобы путешествовать. Кроме того, он движется со скоростью «относительно» среды, в которой он движется.

Представьте себе: звук распространяется со скоростью 343 м / с через неподвижный воздух к неподвижному наблюдателю. Однако, если воздух движется с заданной скоростью, скажем 100 м / с, то тот же наблюдатель будет воспринимать звук как движущийся с более высокой скоростью, то есть 443 м / с (343 + 100).

Теперь внутренний воздух, окружающий людей на борту сверхзвукового самолета, движется с той же скоростью, что и сам самолет.Поскольку на борту самолета звук распространяется по воздуху, уровень звука внутри самолета не меняется.

В самолете не происходит «затихания» внезапно, когда он преодолевает звуковой барьер.

Статьи по теме

Статьи по теме

По той же причине пилоты могут слышать собственный голос и звук двигателей сверхзвукового самолета, в котором они летят (только если звук передается по воздуху внутри самолета, так как любой внешний звук не может достигнуть кабины). .Кроме того, шум, производимый двигателями, также может передаваться через самолет (но не в окружающий воздух) и ощущаться пилотом как легкие вибрации.

Что такое звуковой удар?

Вы когда-нибудь видели самолет, летящий над головой на сверхзвуковой скорости? Если да, то, возможно, вы слышали громкий «грохот», когда он проходил мимо. Он взорвался? Нет! Вы все еще можете видеть, как он летит. Тогда что это был за звук? Это был звуковой удар.

Звуковой удар — это громкий звук, похожий на взрыв.Это вызвано ударными волнами, создаваемыми любым объектом, который движется по воздуху со скоростью, превышающей скорость звука. Звуковые удары создают огромное количество звуковой энергии.

Когда объект движется по воздуху, он создает волны давления впереди и позади себя. Вы когда-нибудь видели, как лодка движется по воде? Носовые волны (передняя) и кормовые (задние) похожи на невидимые волны давления, создаваемые объектом, когда он движется по воздуху.

Эти волны давления распространяются со скоростью звука.Насколько это быстро? Достаточно быстро! Звук распространяется с разной скоростью через разные типы материалов. Он также зависит от высоты и температуры.

На уровне моря и температуре 68 ° F скорость звука в воздухе составляет около 761 мили в час. На высоте около 20 000 футов, где атмосфера более тонкая и холодная, звук распространяется со скоростью около 660 миль в час.

Австрийский физик Эрнст Мах разработал метод измерения воздушной скорости относительно скорости звука. Если самолет летит со скоростью звука, говорят, что он летит в 1 Мах.Скорость в 2 Маха была бы вдвое больше скорости звука.

Поскольку объект, например самолет, движется все быстрее и быстрее, волны давления не могут ускользнуть друг от друга. Они накапливаются и сжимаются. В конце концов, они сформируют единую ударную волну со скоростью звука.

Звуковой удар, который мы слышим от самолета, летящего на скорости 1 Маха, обычно принимает форму «двойной стрелы». Первая стрела вызывается изменением давления воздуха, когда носовая часть самолета достигает 1 Маха, а вторая стрела вызвано изменением давления, которое происходит, когда хвост самолета проходит мимо, и давление воздуха возвращается к норме.

Пока самолет движется со скоростью 1 Мах или выше, он будет генерировать непрерывный звуковой удар. Все, кто находится на узкой дорожке ниже траектории полета самолета, смогут услышать звуковой удар, когда он проходит над головой. Этот путь известен как «ковер стрелы».

Если вам интересно, как пилоты обращаются со звуковыми ударами, они на самом деле их не слышат. Они могут видеть волны давления вокруг самолета, но люди на борту самолета не слышат звуковой удар. Как след от корабля, ковер гика разворачивается позади самолета.

волн в воздухе | Как летают вещи

Самолет создает в воздухе волну давления

Движущийся самолет вызывает возмущение в воздухе — волну давления — похожую на звуковую волну. Как и звуковые волны, любой движущийся объект, например самолет, вызывает цепную реакцию сталкивающихся молекул воздуха, распространяющихся во всех направлениях со скоростью звука. Имейте в виду, что перемещается волна ; воздух просто движется вперед и назад.Эта волна столкновений молекул называется волной давления .

Что такое звук?

Звук состоит из волн, передаваемых через воздух (или другое вещество) молекулами, сталкивающимися друг с другом. Когда эти звуковые волны достигают вашего уха, они вызывают вибрацию барабанных перепонок. Ваш мозг «декодирует» вибрации в голоса, музыку и шумы.

Что такое звуковой удар?

Ударные волны, создаваемые самолетом, летящим быстрее звука, имеют почти коническую форму и распространяются наружу, пока не рассеиваются.Однако, если самолет летит достаточно низко, так что ударная волна достигает земли, любой на пути ударной волны испытает звуковой удар . Звук вызывается внезапным, мгновенным изменением давления воздуха, которое ухо воспринимает как громкий хлопок
.

Что такое «число Маха»?

Мы используем числа Маха , чтобы описать скорость самолета через скорость звука.

Число Маха получается путем сравнения скорости самолета со скоростью звука в воздухе, в котором он движется.Самолет, движущийся со скоростью Маха, 1 движется со скоростью звука. Число Маха названо в честь Эрнста Маха, физика конца 19 века, изучавшего газовую динамику.

Диапазоны скорости

  • Дозвуковой: Обычно менее 0,8 Маха. Воздух течет медленнее звука по каждой части самолета.
  • Трансзвуковой: От 0,8 до 1,2 Маха. В некоторых частях самолета воздух течет быстрее звука.
  • Сверхзвуковой: Больше, чем 1 Маха.2. Воздух движется по всему самолету быстрее звука.
  • Гиперзвуковой: Больше, чем примерно 5 Маха. Тепло становится критическим фактором.

Быстро и тихо: сверхзвуковой полет обещает заглушить звуковой удар

Этот самолет, напоминающий футуристический бумажный самолетик, хранит секрет бесшумных сверхзвуковых коммерческих полетов по суше. X-plane призван превратить звуковой удар, связанный со сверхзвуковым полетом, в нечто большее, чем звуковое сердцебиение.

Bell X-1, пилотируемый капитаном ВВС США Чаком Йегером, разогнался до 700 миль в час 14 октября 1947 года. На скорости 1,06 Маха это был первый самолет, летевший со скоростью, превышающей скорость звука. Но на скоростях выше 1 Маха возмущения давления воздуха вокруг самолетов сливаются, образуя ударные волны, которые создают звуковые удары, слышимые и ощущаемые на расстоянии 30 миль.

В 1950-х и 1960-х годах американцы подали около 40 000 исков против ВВС, чьи сверхзвуковые самолеты подняли шум над землей.Затем в 1973 году FAA запретило наземные сверхзвуковые коммерческие полеты из-за звукового удара — запрет, который действует и сегодня.

НАСА и группа под руководством Lockheed Martin добиваются успехов, которые приближают цель тихих сверхзвуковых коммерческих путешествий по суше к реальности. 29 февраля НАСА объявило, что заключило с командой Lockheed контракт на 20 миллионов долларов на разработку X-самолета с малой звуковой стрелой, который поддержит усилия по замене действующего запрета новым стандартом, который обеспечит приемлемый уровень сверхзвукового шума на маршруте. .

Работа группы Lockheed в течение следующих 17 месяцев будет заключаться в разработке базовых требований, спецификаций и предварительного проекта демонстрационного самолета.

Майкл Буонанно, главный инженер программы X-plane НАСА Quiet Supersonic Technology (QueSST), сказал, что основа была заложена с 2010 по 2013 год с помощью программы N + 2 Supersonic Validations Program.

«Мы работали с НАСА над разработкой необходимых инструментов проектирования и экспериментальных методов для точной формы транспортного средства, чтобы его сигнатура звукового удара воспринималась как звуковое сердцебиение, а не типичный громкий двойной удар, который производят современные сверхзвуковые самолеты», — сказал Буонанно.

Реактивный самолет QueSST будет летать со скоростью 1,4 Маха, около 1100 миль в час, что вдвое превышает скорость современных коммерческих авиалайнеров и почти так же быстро, как Concorde. Буонанно сказал, что инструменты для формообразования с уменьшением стрелы были проверены путем анализа, испытаний в аэродинамической трубе и летных экспериментов.

Конструирование для обеспечения малошумного шума

Сверхзвуковая концепция N + 2, изображенная выше, заложила основу для программы НАСА по созданию X-плоскости Quiet Supersonic Technology (QueSST).

Обещание X-plane зависит от его обтекаемого дизайна, напоминающего бумажные самолетики, которые мы пускали в плавание в юности. Его футуристический вид включает в себя длинный тонкий фюзеляж, треугольное крыло с высокой стреловидностью и несколько рулевых поверхностей, позволяющих адаптировать распределение давления и подъемной силы по всему автомобилю.

«Для того, чтобы иметь низкую звуковую стрелу, вам нужно специально разработать ее», — сказал Буонанно. «Это тонкая и детально ориентированная задача — настроить форму транспортного средства так, чтобы ударные волны, возникающие в результате сверхзвукового полета, не объединялись и не приводили к тому громкому двойному взрыву.”

В нынешней авиационной модели «труба и крыло» ударные волны в основном скатываются, а затем сливаются в звуковой удар. Однако аэродинамический X-plane разработан так, чтобы рассеивать несколько ударных волн и минимизировать их совокупный эффект, производя только грохот или мягкий стук.

«Вы пытаетесь свести к минимуму силу удара, чтобы у вас был очень острый нос на самолете, но вы должны вытянуть его далеко за фюзеляж», — сказал Томас Корке, профессор инженерных наук Университета Нотр-Дам. .

Корке, директор Института физики потока и управления потоками Нотр-Дама, провел в Академии ВВС в Колорадо гиперзвуковые эксперименты со скоростью 6 Маха — на скорости более чем в четыре раза быстрее, чем у X-plane.

«Идея состоит в том, что невозможно избежать сверхзвуковой ударной волны», — сказал Корке. «Конструкция [X-plane] не устраняет удары, а просто сводит их к минимуму, поэтому то, что воспринимается на земле, почти незаметно».

Lockheed будет поддерживать команду под руководством НАСА в оценке реакции сообщества на удар звукового удара.По словам Буонанно, NASA намерено провести демонстрацию самолета QueSST над общинами по всей стране и собрать данные от гражданских лиц об уровнях приемлемого шума.

Демонстрационный образец длиной 90 футов будет меньше гражданского сверхзвукового самолета будущего. Цель состоит в том, чтобы в конечном итоге создать коммерческий сверхзвуковой транспорт. Звук Concorde на крейсерской высоте составлял около 90 децибел, взвешенных по шкале А, но Буонанно сказал, что на основе испытаний X-plane будет генерировать около 60 децибел, взвешенных по шкале А.«Быстро и тихо» — вот модные слова.

Буонанно и Корке воодушевлены достижениями, которые могут помочь отменить 43-летний запрет на сверхзвуковые полеты над сушей, цель, поставленную НАСА, сказал Буонанно.

«НАСА заявило, что это их миссия», — сказал Буонанно. «Они думают, что им нужно возглавить усилия по изменению правил».

Корке сказал, что это уместно, что НАСА в партнерстве с командой Lockheed Martin является тем, кто продвигает эту убедительную модель X-plane.Государственное агентство, более известное тем, что на протяжении почти 60 лет способствует исследованию космического пространства, давно стремится к быстрому и тихому путешествию ближе к Земле.

«Первоначально он был разработан в НАСА — сначала в начале 1990-х годов», — сказал Корке.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2019 © Все права защищены. Карта сайта