Səs maneəsi. Səs baryerini ilk kim qırdı? Səs baryerini qırmaq üçün sürət km/saat

Hazırda “səs baryerini sındırmaq” problemi mahiyyətcə güclü güc mühərriklərinin vəzifəsi kimi görünür. Təyyarənin kritik sürət diapazonundan tez keçə bilməsi üçün səs maneəsinə qədər və birbaşa onun üzərindən qarşıya çıxan sürüklənmə artımını aradan qaldırmaq üçün kifayət qədər təkan varsa, onda heç bir böyük çətinlik gözlənilməməlidir. Ola bilsin ki, bir təyyarənin səsdən yüksək sürət diapazonunda uçması səsdən və səsdən yüksək sürətlər arasındakı keçid diapazonunda uçmaqdan daha asan olardı.

Beləliklə, vəziyyət bu əsrin əvvəllərində mövcud olan vəziyyətə bir qədər bənzəyir, o zaman ki, Rayt qardaşları aktiv uçuşun mümkünlüyünü sübut edə bildilər, çünki onlar kifayət qədər təkan verən yüngül mühərrikə sahib idilər. Düzgün mühərriklərimiz olsaydı, səsdən sürətli uçuş kifayət qədər adi hala çevrilərdi. Son vaxtlara qədər, səviyyəli uçuşda səs maneəsini aşmaq yalnız çox yüksək yanacaq sərfiyyatı olan raket və ramjet mühərrikləri kimi olduqca qənaətcil olmayan hərəkət sistemlərindən istifadə etməklə həyata keçirilirdi. X-1 və Sky-rocket kimi eksperimental təyyarələr yalnız bir neçə dəqiqəlik uçuş üçün etibarlı olan raket mühərrikləri və ya turbo ilə təchiz edilmişdir. reaktiv mühərriklər afterburners ilə, lakin bu yazı zamanı yarım saat ərzində səsdən yüksək sürətlə uça bilən bir neçə təyyarə yaradılmışdır. Qəzetdə oxuyursan ki, təyyarə “keçdi səs maneəsi", bu çox vaxt o deməkdir ki, o bunu suya dalaraq edib. Bu vəziyyətdə, çəkisi qeyri-kafi dartma qüvvəsini tamamladı.

Bu akrobatika ilə əlaqəli qəribə bir fenomen var ki, onu qeyd etmək istərdim. Təyyarəni fərz edək

müşahidəçiyə səsdən aşağı sürətlə yaxınlaşır, dalır, səsdən yüksək sürətə çatır, sonra dalışdan çıxır və yenidən səsdən aşağı sürətlə uçmağa davam edir. Bu zaman yerdəki müşahidəçi tez-tez bir-birinin ardınca gedən iki yüksək səsi eşidir: "Bum, bum!" Bəzi alimlər ikiqat gurultunun mənşəyi ilə bağlı izahatlar təklif etdilər. Sürixdəki Akeret və Parisdəki Maurice Roy, uğultunun təyyarənin səs sürətindən keçdiyi zaman çıxan mühərrik səsi kimi səs impulslarının yığılması ilə bağlı olduğunu irəli sürdü. Təyyarə müşahidəçiyə doğru hərəkət edirsə, o zaman təyyarənin yaydığı səs-küy onun buraxıldığı intervalla müqayisədə müşahidəçiyə daha qısa zaman intervalında çatacaq. Beləliklə, səs mənbəyinin müşahidəçiyə doğru hərəkət etməsi şərti ilə həmişə səs impulslarının müəyyən qədər yığılması olur. Ancaq səs mənbəyi səs sürətinə yaxın sürətlə hərəkət edərsə, o zaman yığılma sonsuz olaraq artır. Səs sürəti ilə birbaşa müşahidəçiyə doğru hərəkət edən mənbənin yaydığı bütün səsin qısa bir zamanda, yəni səs mənbəyi müşahidəçinin olduğu yerə yaxınlaşdıqda sonuncuya çatacağını fərz etsək, bu aydın olur. Səbəb səsin və səs mənbəyinin eyni sürətlə hərəkət etməsidir. Əgər səs bu müddət ərzində səsdən yüksək sürətlə hərəkət etsəydi, onda qəbul edilən və yayılan səs impulslarının ardıcıllığı tərsinə çevrilərdi; müşahidəçi əvvəllər buraxılan siqnalları qəbul etməzdən əvvəl sonradan yayılan siqnalları ayırd edəcək.

Bu nəzəriyyəyə uyğun olaraq ikiqat uğultu prosesi Şəkil 1-dəki diaqramla göstərilə bilər. 58. Fərz edək ki, təyyarə birbaşa müşahidəçiyə doğru, lakin dəyişən sürətlə hərəkət edir. AB əyrisi zamandan asılı olaraq təyyarənin hərəkətini göstərir. Teğetin əyriyə olan meyli təyyarənin ani sürətini göstərir. Diaqramda göstərilən paralel xətlər səsin yayılmasını göstərir; bu düz xətlərdə maillik bucağı səsin sürətinə uyğundur. Birincisi, bölmədə təyyarənin sürəti səssiz, sonra bölmədə - səsdən sürətli və nəhayət, bölmədə - yenidən səssizdir. Əgər müşahidəçi ilkin D məsafəsindədirsə, onda üfüqi xəttdə göstərilən nöqtələr onun qəbul etdiyi ardıcıllığa uyğun gəlir.

düyü. 58. Dəyişən sürətlə uçan təyyarənin məsafə-zaman diaqramı. Mail bucağı olan paralel xətlər səsin yayılmasını göstərir.

səs impulsları. Səs baryerinin (nöqtə ) ikinci keçidi zamanı təyyarənin çıxardığı səsin müşahidəçiyə birinci keçid (nöqtə ) zamanı çıxan səsdən tez çatdığını görürük. Bu iki anda müşahidəçi sonsuz kiçik zaman intervalından sonra məhdud zaman müddətində buraxılan impulsları qəbul edir. Beləliklə, o, partlayışa bənzər bir uğultu eşidir. İki zümzümə səsi arasında o, eyni vaxtda təyyarənin müxtəlif vaxtlarda buraxdığı üç impulsu qəbul edir.

Əncirdə. 59, bu sadələşdirilmiş vəziyyətdə gözlənilə bilən səs-küy intensivliyini sxematik şəkildə göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, səs mənbəyinin yaxınlaşması halında səs impulslarının yığılması Doppler effekti kimi tanınan eyni prosesdir; lakin, sonuncu effektin xarakteristikası adətən yığılma prosesi ilə bağlı səs tonunun dəyişməsi ilə məhdudlaşır. Qəbul edilən səs-küy intensivliyini hesablamaq çətindir, çünki o, yaxşı məlum olmayan səs istehsal mexanizmindən asılıdır. Bundan əlavə, proses trayektoriyanın forması, mümkün əks-sədalar, eləcə də uçuş zamanı təyyarənin müxtəlif hissələrində müşahidə olunan və təyyarə sürəti azaltdıqdan sonra enerjisi səs dalğalarına çevrilən zərbə dalğaları ilə çətinləşir. Bəzi

düyü. 59. Müşahidəçi tərəfindən qəbul edilən səs-küyün intensivliyinin sxematik təsviri.

Bu mövzu ilə bağlı son məqalələr super yüksək sürətli dalışlarda müşahidə olunan ikiqat gurultu, bəzən üçlü gurultu da bu şok dalğaları ilə əlaqələndirir.

"Səs baryerini sındırmaq" və ya "səs divarı" problemi ictimaiyyətin təxəyyülünü həyəcanlandırır (Səs maneəsini sındırmaq adlı İngilis kinofilmi tək Mach vasitəsilə uçmağın çətinlikləri haqqında bir fikir verir); pilotlar və mühəndislər problemi həm ciddi, həm də zarafatla müzakirə edirlər. Transonik uçuşun aşağıdakı "elmi hesabatı" texniki bilik və poetik azadlıqların gözəl birləşməsini nümayiş etdirir:

Saatda 540 mil sürətlə havada rəvan sürüşdük. Mən həmişə kiçik XP-AZ5601-NG-ni sadə idarəetmələri və Prandtl-Reynolds indikatorunun panelin yuxarı sağ küncündə sıxışdırılmış olması üçün bəyənmişəm. Alətləri yoxladım. Su, yanacaq, RPM, Carnot səmərəliliyi, yer sürəti, entalpiya. Hər şey yaxşıdır. 270° istiqamət. Yanmanın tamlığı normaldır - 23 faiz. Köhnə turbojet həmişə olduğu kimi sakitcə mırıldadı və Toninin dişləri Schenectady-nin üzərinə atılan 17 qapısından çətinliklə cingildədi. Mühərrikdən yalnız nazik bir damla yağ sızdı. Bu həyatdır!

Mən bilirdim ki, bir təyyarə mühərriki bizim indiyə qədər inkişaf etdirməyə çalışdığımız hər şeydən daha yüksək sürətlər üçün yaxşıdır. Hava o qədər aydın, göy o qədər mavi, hava o qədər sakit idi ki, müqavimət göstərə bilmədim və sürəti artırdım. Qolu yavaş-yavaş bir mövqe qabağa çəkdim. Tənzimləyici yalnız bir az yelləndi və beş dəqiqədən sonra hər şey sakitləşdi. 590 mil/saat. Mən qolu yenidən basdım. Yalnız iki başlıq tıxanmışdır. Mən dar deşik təmizləyicisini sıxdım. Yenidən açın. 640 mil / saat. Sakit. Egzoz borusu demək olar ki, tamamilə əyilmişdi, bir tərəfdən bir neçə kvadrat düym hələ də açıq idi. Əllərim rıçaqda qaşındı, yenidən basdım. Təyyarə kritik hissədən bir pəncərəni də qırmadan keçərək saatda 690 mil sürətlənib. Kabin isinməyə başlamışdı, ona görə də jakuzi soyuducuya bir az daha hava qoydum. Maksimum 0,9! Mən heç vaxt daha sürətli uçmamışam. Mən illüminatorun pəncərəsindən bayırda bir az titrədiyini görə bildim, ona görə də qanadın formasını tənzimlədim və o, yox oldu.

Toni indi mürgüləyirdi və mən onun borusundan tüstü üfürdüm. Mən müqavimət göstərə bilmədim və sürəti daha bir səviyyə əlavə etdim. Məhz on dəqiqə ərzində biz Mach 0.95-ə çatdıq. Yanma kameralarında ümumi təzyiq şeytancasına aşağı düşdü. Bu həyat idi! Karmanın göstəricisi qırmızı idi, amma vecimə deyildi. Toninin şamı hələ də yanırdı. Qammanın sıfır olduğunu bilirdim, amma vecimə deyildi.

Həyəcandan başım gicəllənirdi. Biraz daha! Əlimi qolu üzərinə qoydum, amma elə bu anda Toni əlini uzadıb dizini qoluma sürtdü. Qolu on səviyyəyə qədər atladı! sik! Kiçik təyyarə bütün uzunluğu ilə titrədi və böyük sürət itkisi Toni ilə məni panelə atdı. Sanki möhkəm bir kərpic divara çırpılmışıq! Gördüm ki, təyyarənin burnu qırışıb. Mahometrə baxdım və donub qaldım! 1.00! İlahi, bir anda düşündüm ki, biz maksimumdayıq! Sürüşməmişdən əvvəl onun sürətini azaltmasam, müqavimətimiz azalacaq! Çox gec! Mach 1.01! 1.02! 1.03! 1.04! 1.06! 1.09! 1.13! 1.18! Mən çarəsiz idim, amma Toni nə edəcəyimi bilirdi. Bir göz qırpımında geri verdi

hərəkət et! İsti hava egzoz borusuna qaçdı, turbində sıxıldı, yenidən kameralara girdi, kompressoru genişləndirdi. Yanacaq çənlərə axmağa başladı. Entropiya sayğacı tam sıfıra yelləndi. Mach 1.20! 1.19! 1.18! 1.17! Biz xilas olduq. O, geri sürüşdü, Toni və mən axın bölücüsünün ilişib qalmaması üçün dua etdikcə geriyə keçdi. 1.10! 1.08! 1.05!

sik! Divarın o biri tərəfinə dəydik! Biz tələyə düşdük! Geri dönmək üçün kifayət qədər mənfi təkan yoxdur!

Divarın qorxusundan qorxduğumuz zaman kiçik təyyarənin quyruğu parçalandı və Toni qışqırdı: "Raket gücləndiricilərini atəşə qoyun!" Lakin onlar yanlış yola döndülər!

Toni əlini uzadıb onları irəli itələdi, barmaqlarından Mach xətləri axdı. Mən onları yandırdım! Zərbə heyrətamiz idi. Biz huşumuzu itirdik.

Mən ağlıma gələndə, bizim kiçik təyyarəmiz, hamısı dağılmış vəziyyətdə, Mach sıfırdan keçirdi! Tonini çıxartdım və biz ağır-ağır yerə yıxıldıq. Təyyarə şərqdə sürətini azaldıb. Bir neçə saniyədən sonra gurultu eşitdik, sanki başqa bir divara dəydi.

Bir dənə də olsun vint tapılmadı. Toni toxuculuqla məşğul oldu və mən MIT-ə getdim.

Səs baryerini keçdi :-) ...

Mövzu ilə bağlı söhbətlərə keçməzdən əvvəl, anlayışların düzgünlüyünə dair suala bir qədər aydınlıq gətirək (mənim xoşuma gələn şey :-)). Bu gün ümumi istifadədə iki termin var: səs maneəsi və səsdən sürətli maneə. Onlar oxşar səslənir, lakin yenə də eyni deyil. Bununla belə, onu xüsusi bir ciddiliklə sulandırmağın mənası yoxdur: əslində bu bir və eyni şeydir. Səs maneəsinin tərifi daha çox məlumatlı və aviasiyaya daha yaxın olan insanlar tərəfindən istifadə olunur. Və ikinci tərif adətən bütün qalanlardır.

Məncə fizika baxımından (və rus dili :-)) səs baryeri demək daha düzgündür. Burada sadə məntiq var. Axı, səsin sürəti anlayışı var, amma səsdən sürətli sürətin sabit bir konsepsiyası yoxdur. Bir az irəliyə baxaraq deyəcəm ki, təyyarə səsdən yüksək sürətlə uçduqda artıq bu maneəni keçib və onu keçdikdə (aşdıqda) səs sürətinə bərabər sürətin müəyyən hədd dəyərini keçir (və səsdən sürətli deyil).

Belə bir şey :-). Üstəlik, birinci anlayış ikincidən daha az istifadə olunur. Bu, görünür, ona görədir ki, səssiz söz daha ekzotik və cəlbedici səslənir. Səsdən sürətli uçuşda ekzotik mütləq mövcuddur və əlbəttə ki, çoxlarını cəlb edir. Lakin, sözlərin dadını çəkən insanların hamısı deyil " səsdən sürətli maneə' həqiqətən nə olduğunu başa düşürəm. Forumlara baxanda, məqalələr oxuyanda, hətta televizora baxanda dəfələrlə buna əmin oldum.

Bu sual əslində fizika baxımından olduqca mürəkkəbdir. Ancaq biz, əlbəttə ki, mürəkkəbliyə dırmaşmayacağıq. Sadəcə olaraq, həmişə olduğu kimi, "barmaqlarda aerodinamikanı izah etmək" prinsipindən istifadə edərək vəziyyəti aydınlaşdırmağa çalışacağıq :-).

Beləliklə, maneəyə (sonik :-))!... Uçuş zamanı hava kimi elastik mühitdə hərəkət edən təyyarə güclü səs dalğaları mənbəyinə çevrilir. Məncə hər kəs havada hansı səs dalğalarının olduğunu bilir :-).

Səs dalğaları (tüninq çəngəl).

Bu, səs mənbəyindən müxtəlif istiqamətlərdə yayılan sıxılma və nadirləşmə sahələrinin növbələşməsidir. Təxminən sudakı dairələr kimi, onlar da sadəcə dalğalardır (lakin səs deyil :-)). Məhz qulaq pərdəsinə təsir edən bu sahələr insan pıçıltısından tutmuş reaktiv mühərriklərin gurultusuna qədər bu dünyanın bütün səslərini eşitməyə imkan verir.

Səs dalğalarının nümunəsi.

Səs dalğalarının yayılma nöqtələri təyyarənin müxtəlif qovşaqları ola bilər. Məsələn, mühərrik (onun səsi hər kəsə məlumdur :-)) və ya bədən hissələri (məsələn, yay) hərəkət edərkən qarşısındakı havanı kondensasiya edərək müəyyən bir təzyiq (sıxılma) dalğası yaradır. irəli qaçmaq.

Bütün bu səs dalğaları havada artıq bildiyimiz səs sürəti ilə yayılır. Yəni, əgər təyyarə səssizdirsə və hətta aşağı sürətlə uçursa, o zaman ondan qaçırlar. Nəticədə belə bir təyyarə yaxınlaşanda biz əvvəlcə onun səsini eşidirik, sonra isə özü uçur.

Ancaq qeyd edəcəyəm ki, təyyarə çox yüksəkdən uçmasa, bu doğrudur. Axı səsin sürəti işığın sürəti deyil :-). Onun böyüklüyü o qədər də böyük deyil və səs dalğalarının dinləyiciyə çatması üçün vaxt lazımdır. Buna görə də, yüksək hündürlükdə uçarsa, dinləyici və təyyarə üçün səs görünüşünün ardıcıllığı dəyişə bilər.

Səs o qədər də sürətli olmadığından, öz sürətinin artması ilə təyyarə onun yaydığı dalğaları tutmağa başlayır. Yəni hərəkətsiz olsaydı, dalğalar formada ondan uzaqlaşardı konsentrik dairələr atılan daşdan suyun üzərindəki dairələr kimi. Təyyarə hərəkət etdiyindən, uçuş istiqamətinə uyğun gələn bu dairələrin sektorunda dalğaların sərhədləri (onların cəbhələri) bir-birinə yaxınlaşmağa başlayır.

Bədənin səssiz hərəkəti.

Müvafiq olaraq, təyyarə (onun burnu) ilə ən birinci (baş) dalğasının ön hissəsi arasındakı boşluq (yəni bu, tədricən, müəyyən dərəcədə əyləc olduğu sahədir. qarşıdan gələn axın təyyarənin burnu ilə qarşılaşdıqda (qanad, quyruq) və nəticədə, təzyiq və temperaturun artması) azalmağa başlayır və nə qədər sürətli olsa, uçuş sürəti bir o qədər çox olar.

Belə bir an gəlir ki, bu boşluq praktiki olaraq yox olur (və ya minimal olur), xüsusi bir sahəyə çevrilir, buna deyilir. şok dalğası. Bu, uçuş sürəti səs sürətinə çatdıqda baş verir, yəni təyyarə onun yaydığı dalğalarla eyni sürətlə hərəkət edir. Bu halda Mach ədədi birinə bərabərdir (M=1).

Bədənin səsli hərəkəti (M=1).

şok dalğası, mühitin çox dar bir sahəsidir (10-4 mm sıra), oradan keçərkən artıq tədricən deyil, bu mühitin parametrlərində kəskin (sıçrayış kimi) dəyişiklik baş verir - sürət, təzyiq, temperatur, sıxlıq. Bizim vəziyyətimizdə sürət azalır, təzyiq, temperatur və sıxlıq artır. Buna görə də ad - şok dalğası.

Bütün bunlar haqqında bir qədər sadələşdirsək, bunu deyərdim. Səsdən sürətli axını kəskin şəkildə yavaşlatmaq mümkün deyil, lakin bunu etmək lazımdır, çünki orta səsdən aşağı sürətlərdə olduğu kimi, təyyarənin burnunun önündə axının sürətini tədricən yavaşlatmaq imkanı artıq yoxdur. Təyyarənin burnunun (və ya qanadın barmağının) qarşısında səssiz bir hissəyə büdrədiyi görünür və dar bir sıçrayış halına gəlir və ona malik olduğu böyük hərəkət enerjisini ötürür.

Yeri gəlmişkən, əksinə onu da demək olar ki, təyyarə səsdən sürətli axını ləngitmək üçün enerjisinin bir hissəsini zərbə dalğalarının əmələ gəlməsinə ötürür.

Bədənin səssiz hərəkəti.

Zərbə dalğasının başqa adı da var. Kosmosda təyyarə ilə birlikdə hərəkət edərək, bu, əslində, ətraf mühitin yuxarıda göstərilən parametrlərində (yəni hava axını) kəskin dəyişikliyin cəbhəsidir. Zərbə dalğasının mahiyyəti də budur.

şok dalğası və şok dalğası, ümumiyyətlə, bərabər təriflərdir, lakin aerodinamikada birincisi daha çox istifadə olunur.

Zərbə dalğası (və ya zərbə dalğası) uçuş istiqamətinə demək olar ki, perpendikulyar ola bilər, bu halda onlar fəzada təxminən dairəvi forma alır və düz xətlər adlanır. Bu adətən M=1-ə yaxın rejimlərdə baş verir.

Bədənin hərəkət rejimləri. ! - səs altı, 2 - M=1, səsdən yüksək, 4 - şok dalğası (şok).

M > 1 ədədlərində onlar artıq uçuş istiqamətinə bucaq altındadırlar. Yəni artıq təyyarə öz səsini ötüb keçir. Bu halda, onlar əyri adlanır və kosmosda onlar bir konus formasını alırlar, yeri gəlmişkən, səsdən sürətli axınları tədqiq edən alimin adı ilə Mach konusu adlanır (o, onu onlardan birində qeyd etdi).

Mach konus.

Bu konusun forması (onun "zərifliyi", belə demək mümkünsə) sadəcə M sayından asılıdır və onunla aşağıdakı əlaqə ilə əlaqələndirilir: M = 1 / sin α, burada α konusun oxu ilə onun arasındakı bucaqdır. generatrix. Konusvari səth, mənbəyi təyyarə olan və səsdən yüksək sürətə çatan bütün səs dalğalarının cəbhələrinə toxunur.

Bundan başqa şok dalğaları də ola bilər bağlı, səsdən yüksək sürətlə hərəkət edən cismin səthinə bitişik olduqda və ya bədənə toxunmadıqda geri çəkildikdə.

Müxtəlif formalı cisimlərin ətrafında səsdən yüksək axınlarda şok dalğalarının növləri.

Bir qayda olaraq, səsdən yüksək axın hər hansı bir uclu səth ətrafında hərəkət edərsə, zərbələr bağlanır. Bir təyyarə üçün, məsələn, bu, uclu bir burun, PVD, hava girişinin kəskin kənarı ola bilər. Eyni zamanda, "atla oturur" deyirlər, məsələn, burunda.

Qalın aerodinamik qanad profilinin ön yuvarlaqlaşdırılmış kənarı kimi yuvarlaq səthlər ətrafında hərəkət edərkən geri çəkilən zərbə əldə edilə bilər.

Təyyarə gövdəsinin müxtəlif komponentləri uçuş zamanı kifayət qədər mürəkkəb şok dalğa sistemi yaradır. Ancaq onlardan ən sıxı ikidir. Bir baş yayda, ikinci quyruq isə quyruq vahidinin elementlərində. Təyyarədən bir qədər məsafədə ara atlamalar ya başı ötüb onunla birləşir, ya da quyruq onları ötür.

Külək tunelində əsən təyyarə modelindəki zərbə dalğaları (M=2).

Nəticədə, uçuş hündürlüyü ilə müqayisədə təyyarənin kiçik ölçüsünə və müvafiq olaraq aralarındakı qısa vaxt intervalına görə yer üzündəki müşahidəçi tərəfindən bir kimi qəbul edilən iki atlama qalır.

Zərbə dalğasının (sıxılma zərbəsi) intensivliyi (başqa sözlə, enerji) müxtəlif parametrlərdən (təyyarənin sürəti, konstruksiya xüsusiyyətləri, ətraf mühit şəraiti və s.) asılıdır və onun ön hissəsində təzyiq düşməsi ilə müəyyən edilir.

Mach konusunun yuxarı hissəsindən, yəni təyyarədən olan məsafə pozulma mənbəyi kimi zəiflədikcə zərbə dalğası tədricən adi səs dalğasına çevrilir və nəticədə tamamilə yox olur.

Və hansı dərəcədə intensivliyə sahib olacaq şok dalğası Yerə çatan (və ya şok dalğası) orada yarada biləcəyi təsirdən asılıdır. Heç kimə sirr deyil ki, məşhur “Konkord” yalnız Atlantik okeanı üzərində səsdən sürətlə uçurdu və hərbi səsdən sürətli təyyarələr yüksək hündürlükdə və ya yaşayış məntəqələrinin olmadığı ərazilərdə səsdən sürətlə uçurlar (ən azı, deyəsən, bunu etməlidirlər :-)).

Bu məhdudiyyətlər çox haqlıdır. Mənim üçün, məsələn, şok dalğasının tərifinin özü partlayışla əlaqələndirilir. Kifayət qədər güclü bir şok dalğasının edə biləcəyi şeylər buna uyğun ola bilər. Ən azından pəncərələrdən şüşələr asanlıqla uça bilir. Bunun kifayət qədər sübutu var (xüsusilə Sovet aviasiyasının tarixində, o zaman ki, kifayət qədər çox idi və uçuşlar intensiv idi). Ancaq daha pis şeylər edə bilərsiniz. Sadəcə daha aşağı uçmaq lazımdır :-) ...

Bununla belə, yerə çatdıqda şok dalğalarının qalan hissəsi artıq təhlükəli deyil. Sadəcə yerdəki kənar müşahidəçi eyni zamanda uğultu və ya partlayışa bənzər bir səs eşidə bilər. Məhz bu faktla bir ümumi və kifayət qədər davamlı yanlış fikir əlaqələndirilir.

Aviasiya elmində o qədər də təcrübəsi olmayan insanlar belə bir səs eşidib deyirlər ki, bu təyyarə aşıb səs maneəsi (səsdən sürətli maneə). Əslində elə deyil. Bu bəyanatın ən azı iki səbəbdən reallıqla heç bir əlaqəsi yoxdur.

Şok dalğası (sıxılma şoku).

Birincisi, yerdəki bir insan səmada gurultulu uğultu eşidirsə, bu yalnız (təkrar edirəm :-)) onun qulaqlarına çatdığını bildirir. şok dalğası cəbhəsi(və ya şok dalğası) bir yerə uçan bir təyyarədən. Bu təyyarə artıq səsdən yüksək sürətlə uçur və sadəcə ona keçməyib.

Və əgər eyni adam birdən təyyarədən bir neçə kilometr irəlidə ola bilsəydi, o zaman yenə eyni təyyarədən eyni səsi eşidərdi, çünki təyyarə ilə birlikdə hərəkət edən eyni zərbə dalğasından təsirlənərdi.

O, səsdən yüksək sürətlə hərəkət edir və buna görə də səssizcə yaxınlaşır. Qulaq pərdələrinə həmişə xoş olmayan təsir göstərdikdən sonra (yaxşı, yalnız onlarda :-)) və etibarlı şəkildə keçdikdən sonra işləyən mühərriklərin gurultusu eşidilir.

Saab 35 "Draken" qırıcısının nümunəsində M nömrəsinin müxtəlif dəyərləri üçün təyyarənin təxmini uçuş sxemi. Dil, təəssüf ki, almancadır, lakin sxem ümumiyyətlə başa düşüləndir.

Üstəlik, səssizliyə keçidin özü heç bir dəfəlik "bomlar", poplar, partlayışlar və s. ilə müşayiət olunmur. Müasir səssiz bir təyyarədə pilot ən çox belə bir keçid haqqında yalnız alətlərin oxunuşlarından öyrənir. Bu halda isə müəyyən bir proses baş verir, lakin müəyyən pilot qaydalarına riayət etməklə bu, praktiki olaraq onun üçün nəzərə çarpmır.

Ancaq bu hamısı deyil :-). daha çox deyəcəyəm. təyyarənin dayandığı və "deşilməsi" lazım olan bir növ maddi, ağır, keçməsi çətin bir maneə şəklində (mən belə mühakimələri eşitmişəm :-)) mövcud deyil.

Düzünü desəm, heç bir maneə yoxdur. Bir vaxtlar, aviasiyada yüksək sürətin inkişafının başlanğıcında bu konsepsiya daha çox səsdən sürətli sürətə keçməyin və ona uçmağın çətinliyi haqqında psixoloji bir inam kimi formalaşmışdı. Hətta bu cür inancların və bəyanatların ilkin şərtləri kifayət qədər konkret olduğundan, bunun heç mümkün olmadığı barədə bəyanatlar da səslənirdi.

Bununla belə, ilk şeylər…

Aerodinamikada, bu axınla hərəkət edən və səsdən səs sürətinə keçməyə çalışan bir cismin hava axını ilə qarşılıqlı əlaqə prosesini olduqca dəqiq təsvir edən başqa bir termin var. bu dalğa böhranı. Ənənəvi olaraq konsepsiya ilə əlaqəli bəzi pis şeyləri edən odur səs maneəsi.

Beləliklə, böhran haqqında bir şey :-). Hər hansı bir təyyarə uçuş zamanı ətrafındakı hava axını eyni olmayan hissələrdən ibarətdir. Məsələn, bir qanad, daha doğrusu adi bir klassik götürək subsonik profil.

Necə haqqında biliklərin əsaslarından qaldırıcı qüvvə biz yaxşı bilirik ki, profilin yuxarı əyri səthinin bitişik təbəqəsində axın sürəti fərqlidir. Profil daha qabarıq olduqda, ümumi axın sürətindən böyükdür, profil düzləşdikdə azalır.

Qanad axın içində səs sürətinə yaxın sürətlə hərəkət etdikdə elə bir an gələ bilər ki, məsələn, belə qabarıq bölgədə artıq ümumi axın sürətindən artıq olan hava təbəqəsinin sürəti olur. sonik və hətta supersonik.

Dalğa böhranı zamanı transonikdə baş verən yerli şok.

Profil boyu daha da bu sürət azalır və bir nöqtədə yenidən səssiz olur. Ancaq yuxarıda dediyimiz kimi, səsdən sürətli axın sürətlə yavaşlaya bilməz, buna görə də meydana gəlir şok dalğası.

Bu cür zərbələr aerodinamik səthlərin müxtəlif hissələrində görünür və əvvəlcə olduqca zəifdir, lakin onların sayı çox ola bilər və ümumi axın sürətinin artması ilə səsdən sürətli zonalar artır, zərbələr "güclənir" və arxa kənara doğru hərəkət edir. hava folqasından. Daha sonra profilin alt səthində eyni şok dalğaları görünür.

Qanad pərdəsi ətrafında tam səsdən sürətli axın.

Bütün bunların riski nədir? Amma nə. Birinci- əlamətdardır aerodinamik müqavimətin artması transonik sürətlər diapazonunda (təxminən M=1, az və ya çox). Bu müqavimət onun komponentlərindən birinin kəskin artması səbəbindən artır - dalğa müqaviməti. Subsonik sürətlə uçuşları nəzərdən keçirərkən nəzərə almadığımız eyni şey.

Səsdən sürətli axının yavaşlaması zamanı çoxsaylı zərbə dalğalarının (və ya şok dalğalarının) əmələ gəlməsi üçün yuxarıda dediyim kimi, enerji sərf olunur və o, təyyarənin kinetik enerjisindən alınır. Yəni, təyyarə sadəcə yavaşlayır (və çox nəzərə çarpacaq dərəcədə!). Bu budur dalğa müqaviməti.

Üstəlik, şok dalğaları, onlarda axının kəskin yavaşlaması səbəbindən, sərhəd qatının özündən sonra ayrılmasına və onun laminardan turbulentə çevrilməsinə kömək edir. Bu aerodinamik sürüklənməni daha da artırır.

Müxtəlif M nömrələrində hava folqa axını Zərbələr, yerli səsdən sürətli zonalar, turbulent zonalar.

İkinci. Qanad profilində yerli səsdən yüksək zonaların meydana çıxması və onların daha da axın sürətinin artması ilə profilin quyruq hissəsinə keçməsi və bununla da profildə təzyiq paylama sxeminin dəyişməsi ilə əlaqədar olaraq, tətbiq nöqtəsi aerodinamik qüvvələr (təzyiq mərkəzi) də arxa kənara keçir. Nəticədə ortaya çıxır dalış anı təyyarənin kütlə mərkəzinə nisbətən onun burnunu aşağı salmasına səbəb olur.

Bütün bunlar nə ilə nəticələnir ... Aerodinamik sürüklənmənin kifayət qədər kəskin artması səbəbindən, təyyarənin əhəmiyyətli dərəcədə ehtiyacı mühərrik gücü ehtiyatı transonik zonanı aşmaq və belə desək, əsl səsdən yüksəkliyə çatmaq.

Dalğa sürtünməsinin artması səbəbindən transonik (dalğa böhranı) üzrə aerodinamik müqavimətin kəskin artması. Cd sürtünmə əmsalıdır.

Daha. Dalış anının baş verməsi səbəbindən meydançaya nəzarətdə çətinliklər yaranır. Bundan əlavə, şok dalğaları ilə yerli supersəs zonalarının meydana gəlməsi ilə əlaqəli proseslərin pozulması və qeyri-bərabərliyi səbəbindən idarə etmək çətindir. Məsələn, bir rulonda, sol və sağ təyyarələrdə fərqli proseslərə görə.

Bəli, üstəlik, yerli turbulentlik səbəbindən tez-tez olduqca güclü olan titrəmələrin meydana gəlməsi.

Ümumiyyətlə, adını daşıyan zövqlərin tam dəsti dalğa böhranı. Lakin, doğrudur, bunların hamısı səsdən yüksək sürətlərə nail olmaq üçün tipik subsonik təyyarələrdən (düz qanadın qalın profilinə malik) istifadə edərkən baş verir (var idi, xüsusi :-)).

Əvvəlcə, hələ kifayət qədər bilik olmadıqda və səsdən sürətliliyə çatma prosesləri hərtərəfli öyrənilmədikdə, bu çoxluq demək olar ki, ölümcül şəkildə aşılmaz hesab olunurdu və adlanırdı. səs maneəsi(və ya səsdən sürətli maneə, istəsən :-)).

Adi pistonlu təyyarələrdə səs sürətini aşmağa çalışarkən çoxlu faciəli hallar baş verdi. Güclü vibrasiya bəzən strukturun məhvinə səbəb olurdu. Təyyarənin lazımi sürətlənmə üçün kifayət qədər gücü yox idi. Səviyyəli uçuşda eyni xarakterli təsirə görə mümkün deyildi dalğa böhranı.

Buna görə də, sürətlənmə üçün bir dalış istifadə edildi. Ancaq çox yaxşı ölümcül ola bilər. Dalğa böhranı zamanı yaranan dalış anı dalışı uzatdı və bəzən bundan çıxış yolu yox idi. Həqiqətən də, nəzarəti bərpa etmək və dalğa böhranını aradan qaldırmaq üçün sürəti söndürmək lazım idi. Ancaq dalışda bunu etmək son dərəcə çətindir (mümkün deyilsə).

Səviyyə uçuşundan suya sürüklənmə SSRİ-də 27 may 1943-cü ildə maye yanacaqlı raket mühərriki olan məşhur eksperimental BI-1 qırıcısının fəlakətinin əsas səbəblərindən biri hesab olunur. Maksimum uçuş sürəti üçün sınaqlar aparıldı və dizaynerlərin fikrincə, əldə edilən sürət 800 km/saatdan çox olub. Sonra pikdə gecikmə oldu, təyyarə oradan çıxmadı.

Eksperimental qırıcı BI-1.

Bu günlərdə dalğa böhranı artıq kifayət qədər yaxşı öyrənilmiş və aradan qaldırılmışdır səs maneəsi(tələb olunarsa :-)) çətin deyil. Kifayət qədər yüksək sürətlə uçmaq üçün nəzərdə tutulmuş təyyarələrdə onların uçuş işini asanlaşdırmaq üçün müəyyən dizayn həlləri və məhdudiyyətlər tətbiq edilir.

Məlum olduğu kimi, dalğa böhranı birliyə yaxın M rəqəmlərindən başlayır. Buna görə, demək olar ki, bütün reaktiv subsonic laynerləri (xüsusilə sərnişin) uçuşa malikdir M sayının məhdudlaşdırılması. Adətən 0.8-0.9M bölgəsində olur. Pilota buna əməl etmək tapşırılır. Bundan əlavə, bir çox təyyarələrdə, limit səviyyəsinə çatdıqda, bundan sonra hava sürəti azaldılmalıdır.

Ən azı 800 km/saat və daha yüksək sürətlə uçan demək olar ki, bütün təyyarələr var süpürülmüş qanad(heç olmasa qabaqda :-)). Bu, hücumun başlanğıcını geri çəkməyə imkan verir dalğa böhranı M=0,85-0,95-ə uyğun gələn sürətlərə qədər.

Ox qanadı. Əsas fəaliyyət.

Bu təsirin səbəbini olduqca sadə izah etmək olar. Düz qanadda V sürəti olan hava axını demək olar ki, düz bucaq altında, süpürülən qanadda (süpürmə bucağı χ) müəyyən bir sürüşmə bucağı β ilə hərəkət edir. V sürəti vektor olaraq iki axına bölünə bilər: Vτ və Vn.

Vτ axını qanadda təzyiq paylanmasına təsir etmir, lakin qanadın daşıma xüsusiyyətlərini təyin edən Vn axını edir. Və bu, açıq-aydın ümumi axının böyüklüyündə daha azdır V. Buna görə də, süpürülən qanadda dalğa böhranının başlaması və böyüməsi dalğa müqaviməti eyni sərbəst axın sürətində düz qanaddan nəzərəçarpacaq dərəcədə gec baş verir.

Eksperimental qırıcı E-2A (MIG-21-in sələfi). Tipik süpürülən qanad.

Süpürülmüş qanadın modifikasiyalarından biri də qanad idi superkritik profil(onu xatırladıb). O, həmçinin dalğa böhranının başlanğıcını yüksək sürətlə hərəkət etdirməyə imkan verir, əlavə olaraq, sərnişin laynerləri üçün vacib olan səmərəliliyi artırmağa imkan verir.

SuperJet 100. Superkritik süpürülmüş qanad.

Təyyarə tranzit üçün nəzərdə tutulubsa səs maneəsi(keçmək və dalğa böhranıçox :-)) və səsdən sürətli uçuş, onda adətən həmişə müəyyən dizayn xüsusiyyətləri ilə fərqlənir. Xüsusilə, adətən var qanadın nazik profili və iti kənarları olan lələk(almaz formalı və ya üçbucaqlı daxil olmaqla) və planda qanadın müəyyən bir forması (məsələn, üçbucaqlı və ya axını ilə trapezoidal və s.).

Səsdən sürətli MIG-21. İzləyici E-2A. Tipik üçbucaqlı qanad.

MİQ-25. Səsdən sürətli uçuş üçün nəzərdə tutulmuş tipik bir təyyarənin nümunəsi. Qanad və lələklərin nazik profilləri, kəskin kənarları. Trapezoidal qanad. profil

Bədnamlardan ötrü səs maneəsi, yəni belə təyyarələr səsdən sürətli sürətə keçidi həyata keçirir yandıqdan sonra mühərrikin işləməsi aerodinamik müqavimətin artması səbəbindən və əlbəttə ki, zonadan sürətlə sürüşmək üçün dalğa böhranı. Və bu keçid anı çox vaxt heç bir şəkildə hiss olunmur (təkrar edirəm :-)) nə pilot (o, yalnız kokpitdəki səs təzyiqinin səviyyəsini azalda bilər), nə də kənar bir müşahidəçi tərəfindən, əlbəttə ki, , o bunu müşahidə edə bilərdi :-).

Bununla belə, burada kənar müşahidəçilərlə bağlı daha bir yanlış təsəvvürü qeyd etmək yerinə düşər. Şübhəsiz ki, çoxları bu cür fotoşəkilləri görüblər, altındakı yazılarda bunun təyyarəni aşmaq anı olduğunu söyləyirlər. səs maneəsi belə desək, vizual olaraq.

Prandtl-Gloert effekti. Səs baryerinin keçməsi ilə əlaqəli deyil.

Hər şeydən əvvəl, biz artıq bilirik ki, heç bir səs maneəsi yoxdur və səsdən sürətliliyə keçidin özü o qədər də qeyri-adi bir şeylə müşayiət olunmur (o cümlədən əl çalma və ya partlayış).

İkincisi. Fotoda gördüyümüz sözdə olandır Prandtl-Gloert effekti. Artıq onun haqqında yazmışdım. Bu, heç bir şəkildə səsdən sürətliliyə keçidlə birbaşa əlaqəli deyil. Sadəcə olaraq, yüksək sürətlə (yeri gəlmişkən, subsonik :-)) qarşısında müəyyən hava kütləsini hərəkət etdirən təyyarə müəyyən qədər hava yaradır. nadirləşmə sahəsi. Keçiddən dərhal sonra bu sahə yaxınlıqdakı məkandan təbii hava ilə dolmağa başlayır həcmin artması və temperaturun kəskin azalması.

Əgər a hava rütubəti kifayətdir və temperatur ətraf havanın şeh nöqtəsindən aşağı düşür, sonra nəm kondensasiyası gördüyümüz duman şəklində su buxarından. Şərtlər orijinala qaytarılan kimi bu duman dərhal yox olur. Bütün bu proses olduqca qısadır.

Yüksək transonik sürətlərdə belə bir proses yerli tərəfindən asanlaşdırıla bilər dalğalar Mən, bəzən təyyarənin ətrafında yumşaq bir konus kimi bir şey yaratmağa kömək edirəm.

Yüksək sürətlər bu fenomenə üstünlük verir, lakin havanın rütubəti kifayətdirsə, o, kifayət qədər aşağı sürətlə baş verə bilər (və baş verə bilər). Məsələn, su obyektlərinin səthinin üstündə. Yeri gəlmişkən, çoxu gözəl şəkillər bu təbiət təyyarə gəmisinin göyərtəsində, yəni kifayət qədər nəmli havada hazırlanmışdır.

Bu belə işləyir. Çəkilişlər, əlbəttə ki, sərindir, tamaşa möhtəşəmdir :-), lakin bu, ən çox adlandırılan şey deyil. bununla heç bir əlaqəsi yoxdur (və səsdən sürətli maneə həm də :-)). Bu da yaxşıdır, məncə, əks halda bu cür foto və video çəkən müşahidəçilər yaxşı olmaya bilər. şok dalğası, Siz bilirsiniz:-)…

Yekun olaraq, müəllifləri səsdən yüksək sürətlə aşağı hündürlükdə uçan təyyarədən gələn şok dalğasının təsirini göstərən bir video (mən bundan əvvəl də istifadə etmişəm). Orada, əlbəttə ki, müəyyən bir şişirtmə var :-), amma ümumi prinsip başa düşülən. Və yenə heyrətamizdir :-)

Və bu gün üçün hamısı budur. Məqaləni sona qədər oxuduğunuz üçün təşəkkür edirik :-). Yenidən görüşənə qədər...

Şəkillər kliklənir.

səs maneəsi

Səs maneəsi

atmosferdə səsdən səsdən yüksək uçuş sürətinə keçid anında bir təyyarənin və ya raketin uçuşu zamanı baş verən hadisə. Təyyarənin sürəti səs sürətinə (1200 km/saat) yaxınlaşdıqda, onun qarşısındakı havada təzyiqin və hava sıxlığının kəskin artdığı nazik bir sahə meydana çıxır. Uçan təyyarənin qarşısında havanın bu cür sıxılmasına zərbə dalğası deyilir. Yerdə bir zərbə dalğasının keçməsi atış səsinə bənzər bir pop kimi qəbul edilir. Həddini aşdıqdan sonra təyyarə hava sıxlığının artması ilə bu ərazidən keçir, sanki onu deşir - səs maneəsini dəf edir. Uzun müddət səs baryerinin yarılması aviasiyanın inkişafında ciddi problem hesab olunurdu. Bunu həll etmək üçün təyyarənin qanadının profilini və formasını dəyişdirmək (incəldi və süpürüldü), gövdənin ön hissəsini daha uclu etmək və təyyarəni reaktiv mühərriklərlə təchiz etmək lazım idi. İlk dəfə səsin sürəti 1947-ci ildə B-29 təyyarəsindən buraxılan maye yanacaqlı raket mühərriki ilə X-1 təyyarəsində (ABŞ) C.Yeger tərəfindən aşıldı. Rusiyada ilk dəfə 1948-ci ildə səs maneəsini dəf edən O. V. Sokolovski turbojet mühərrikli eksperimental La-176 təyyarəsində olmuşdur.

"Texnologiya" ensiklopediyası. - M .: Rosman. 2006 .

səs maneəsi

uçuş zamanı aerodinamik təyyarənin müqavimətinin kəskin artması Mach nömrələri M(∞) kritik sayı M*-dan bir qədər artıqdır. Səbəb M(∞) > M* rəqəmlərində dalğa müqavimətinin görünüşü ilə müşayiət olunmasıdır. Dalğa sürtünmə əmsalı təyyarə M(∞) = M*-dən başlayaraq M ilə çox sürətlə artır.
Z. b-nin olması. səs sürətinə bərabər uçuş sürətinə nail olmağı və sonradan səsdən sürətli uçuşa keçidi çətinləşdirir. Bunun üçün müqaviməti əhəmiyyətli dərəcədə azaltmağa imkan verən nazik süpürgə qanadları olan təyyarələr və artan sürətlə itələmə artan reaktiv mühərriklər yaratmaq lazım olduğu ortaya çıxdı.
SSRİ-də səs sürətinə bərabər sürət ilk dəfə 1948-ci ildə La-176 təyyarəsində əldə edilib.

Aviasiya: Ensiklopediya. - M.: Böyük Rus Ensiklopediyası. Baş redaktor G.P. Svishchev. 1994 .

Digər lüğətlərdə "səs maneəsinin" nə olduğuna baxın:

Baryer - Ev və Yay kottecləri kateqoriyasında bütün aktiv Baryer promo kodları

Aerodinamikada səs maneəsi, hava gəmisinin (məsələn, səsdən sürətli təyyarə, raket) səs sürətinə yaxın və ya ondan artıq sürətlə hərəkətini müşayiət edən bir sıra hadisələrin adıdır. Mündəricat 1 Şok dalğası, ... ... Vikipediya

SES SƏNƏDİ, uçuş sürətini səs sürətindən (SUPERSONIC SPEED) yuxarı qaldırarkən aviasiyada çətinliklərin səbəbi. Səs sürətinə yaxınlaşan təyyarə sürüklənmədə gözlənilməz bir artım və aerodinamik LIFT itkisi ilə qarşılaşır ... ... Elmi-texniki ensiklopedik lüğət

səs maneəsi- garso barjeras statusas T sritis fizika attikmenys: engl. səs maneəsi; səs maneə vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. səs maneəsi, m pranc. barrière sonique, f; frontiere sonique, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas

səs maneəsi- 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

Təyyarənin uçuş sürəti səs sürətinə yaxınlaşdıqda aerodinamik sürüklənmənin kəskin artması (uçuşun Mach sayının kritik dəyərini üstələyir). Dalğa müqavimətinin artması ilə müşayiət olunan dalğa böhranı ilə izah olunur. 3-ü aşmaq.…… Böyük ensiklopedik politexnik lüğət

səs maneəsi- hava mühitinin təyyarənin hərəkətinə qarşı müqavimətinin kəskin artması. səsin yayılma sürətinə yaxın sürətlərə yaxınlaşma. 3-ə qalib gəlmək. b. təyyarələrin aerodinamik formalarının təkmilləşdirilməsi və güclü ...... Hərbi terminlər lüğəti

səs maneəsi- səs maneəsi - Mach uçuş nömrələri M∞-də aerodinamik təyyarənin müqavimətinin kəskin artması, kritik M* rəqəmini bir qədər üstələyir. Səbəb M∞ > ədədləri üçün olmasıdır "Aviasiya" ensiklopediyası

səs maneəsi- səs maneəsi - Mach uçuş nömrələri M∞-də aerodinamik təyyarənin müqavimətinin kəskin artması, kritik M* rəqəmini bir qədər üstələyir. Səbəb M∞ > M* rəqəmlərində dalğa böhranının başlamasıdır,…… "Aviasiya" ensiklopediyası

- (Fransız maneə zastavası). 1) qalalardakı qapılar. 2) arenalarda və sirklərdə atın keçdiyi hasar, log, dirək. 3) döyüşçülərin dueldə çatdığına işarə. 4) barmaqlıq, barmaqlıq. Daxil olan xarici sözlərin lüğəti ...... Rus dilinin xarici sözlərin lüğəti

BARİER, ər. 1. Yolda qoyulmuş maneə (divar növü, çarpaz) (atlamalar, qaçışlar zamanı). b götürün. (bunun üstündən keçin). 2. Hasar, hasar. B. lojalar, eyvanlar. 3. trans. Bir şeyə maneə, maneə. Çay təbii b. üçün…… Ozhegovun izahlı lüğəti

Kitablar

• Veqas: Əsl Hekayə (DVD), Naderi Amir. Bəziləri axtarır amerikan yuxusu"ən qəribə yerlərdə... Bir zamanlar Eddi Parker və onun həyat yoldaşı Treysi həvəsli oyunçular idilər, bu təəccüblü deyil: onlar hər kəsin oynadığı Las Veqasda yaşayırlar....

Təyyarə niyə partlayıcı səslə səs maneəsini qırır? Və "səs maneəsi" nədir?

"Səs baryeri" termininin yanlış anlaşılmasından yaranan "pambıq" ilə anlaşılmazlıq var. Bu "alqış" düzgün olaraq "sonik bum" adlanır. Səsdən yüksək sürətlə hərəkət edən bir təyyarə ətrafdakı havada şok dalğaları, hava təzyiqi dalğaları yaradır. Sadə dillə desək, bu dalğaları təyyarənin uçuşunu müşayiət edən konus kimi təsəvvür etmək olar, təpəsi gövdənin burnuna bağlanmış kimi, generatorlar isə təyyarənin hərəkətinə qarşı yönəlmiş və kifayət qədər uzaqlara yayılır, məsələn, yerin səthinə.

Əsas səs dalğasının ön hissəsini ifadə edən bu xəyali konusun sərhədi insan qulağına çatdıqda, kəskin təzyiq sıçrayışı qulaq tərəfindən pop kimi qəbul edilir. Səs bumu, bağlı olan kimi, təyyarənin sabit sürətlə də olsa, kifayət qədər sürətli hərəkət etməsi şərti ilə təyyarənin bütün uçuşunu müşayiət edir. Pambıq əsas dalğanın keçidi kimi görünür sonik bum məsələn, dinləyicinin yerləşdiyi yerdəki sabit nöqtənin üstündə.

Başqa sözlə desək, əgər daimi, lakin səsdən yüksək sürətə malik səsdən yüksək sürətə malik bir təyyarə dinləyicinin üzərində irəli-geri uçmağa başlasa, onda hər dəfə, yəni təyyarə kifayət qədər yaxın məsafədə dinləyicinin üzərindən uçduqdan bir müddət sonra əl çalmaq səsi eşidiləcəkdi.

Aerodinamikada “səs maneəsi” hava gəmisi səs sürətinə yaxın müəyyən bir sərhəd sürətinə çatdıqda meydana gələn hava müqavimətində kəskin sıçrayış adlanır. Bu sürətə çatdıqda, təyyarənin ətrafındakı hava axınının təbiəti kəskin şəkildə dəyişir, bu da bir zamanlar səsdən yüksək sürət əldə etməyi çox çətinləşdirirdi. Adi, subsonik bir təyyarə, nə qədər sürətləndirilsə də, davamlı olaraq səsdən daha sürətli uçmaq iqtidarında deyil - sadəcə olaraq idarəetməni itirəcək və dağılacaq.

Səs maneəsini aradan qaldırmaq üçün alimlər xüsusi aerodinamik profilə malik qanad hazırlamalı və başqa fəndlər tapmalı idilər. Maraqlıdır ki, müasir səsdən sürətli bir təyyarənin pilotu öz təyyarəsi tərəfindən səs maneəsinin "aşılmasını" yaxşı hiss edir: supersonik axına keçərkən "aerodinamik təsir" və idarəolunmada xarakterik "sıçrayışlar" hiss olunur. Amma bu proseslər birbaşa yerdəki “poplarla” bağlı deyil.

Təyyarə səs baryerini qırmazdan əvvəl mənşəyi hələ də aydın olmayan qeyri-adi bulud yarana bilər. Ən məşhur fərziyyəyə görə, təyyarənin yaxınlığında və sözdə bir təzyiq düşməsi var Prandtl-Glauert təkliyi sonra rütubətli havadan su damcılarının kondensasiyası baş verir. Əslində aşağıdakı şəkillərdə kondensatı görə bilərsiniz...

Şəkili böyütmək üçün üzərinə klikləyin.

1947-ci il oktyabrın 14-də bəşəriyyət növbəti mərhələni keçdi. Sərhəd olduqca obyektivdir, müəyyən bir fiziki kəmiyyətlə ifadə olunur - yer atmosferi şəraitində onun temperaturu və təzyiqindən 1100-1200 km / saat aralığında asılı olan havadakı səs sürəti. Səsdən yüksək sürəti amerikalı pilot Çak Yeger (Çarlz Elvud "Çak" Yeager) - İkinci Dünya Müharibəsinin gənc veteranı, qeyri-adi cəsarət və əla fotogenikliyi ilə fəth etdi, bunun sayəsində 14 il sonra olduğu kimi dərhal vətənində məşhurlaşdı. - Yuri Qaqarin.

Səs baryerini keçmək üçün həqiqətən də cəsarət tələb olunurdu. Yegerin nailiyyətini bir il sonra, 1948-ci ildə təkrarlayan sovet pilotu İvan Fedorov o zaman keçirdiyi hissləri belə xatırlayırdı: “Səs səddini aşmaq üçün uçmazdan əvvəl məlum oldu ki, ondan sonra sağ qalmağa heç bir zəmanət yoxdur. Bunun nə olduğunu və təyyarənin dizaynının elementlərin təzyiqinə tab gətirə biləcəyini praktiki olaraq heç kim bilmirdi. Amma bu barədə düşünməməyə çalışdıq”.

Həqiqətən də avtomobilin səsdən yüksək sürətlə necə davranacağına dair tam aydınlıq yox idi. Təyyarə konstruktorları hələ də 30-cu illərin qəfil bədbəxtliyini xatırlayırdılar, o zaman təyyarə sürətinin artması ilə həm təyyarənin sərt strukturlarında baş verən çırpınma problemini - öz-özünə salınma problemini təcili həll etmək lazım idi. və dərisində, təyyarəni bir neçə dəqiqə ərzində parçalayır. Proses qar uçqunu kimi sürətlə inkişaf etdi, pilotlar uçuş rejimini dəyişməyə vaxt tapmadılar və maşınlar havada dağıldı. Kifayət qədər uzun müddət müxtəlif ölkələrdə riyaziyyatçılar və dizaynerlər bu problemi həll etmək üçün mübarizə apardılar. Sonda fenomenin nəzəriyyəsini o vaxtkı gənc rus riyaziyyatçısı Mstislav Vsevolodoviç Keldış (1911-1978), sonralar SSRİ Elmlər Akademiyasının prezidenti yaratdı. Bu nəzəriyyənin köməyi ilə xoşagəlməz bir fenomendən həmişəlik xilas olmağın yolunu tapmaq mümkün idi.

Səs baryerindən eyni dərəcədə xoşagəlməz sürprizlərin gözlənildiyi tamamilə başa düşüləndir. Güclü kompüterlər olmadıqda aerodinamikanın mürəkkəb diferensial tənliklərinin ədədi həlli qeyri-mümkün idi və külək tunellərindəki modellərin "təmizlənməsinə" etibar etmək lazım idi. Lakin keyfiyyət mülahizələrindən aydın oldu ki, səs sürətinə çatanda təyyarənin yaxınlığında şok dalğası yaranıb. Təyyarənin sürəti səs sürəti ilə müqayisə edildikdə, ən vacib məqam səs maneəsini aşmaqdır. Bu anda, dalğa cəbhəsinin əks tərəflərində təzyiq fərqi sürətlə artır və an bir anı daha uzun sürərsə, təyyarə çırpıntıdan daha pis bir şəkildə parçalana bilər. Bəzən qeyri-kafi sürətlənmə ilə səs səddini sındırarkən təyyarənin yaratdığı zərbə dalğası hətta onun altındakı yerdəki evlərin pəncərələrini də döyür.

Təyyarənin sürətinin səs sürətinə nisbətinə Mach ədədi deyilir (məşhur alman mexaniki və filosofu Ernst Machın adı ilə). Səs baryerini keçərkən pilota elə gəlir ki, M rəqəmi sıçrayışla birinin üstündən tullanır: Çak Yeager taxometr iynəsinin 0,98-dən 1,02-yə sıçradığını gördü, bundan sonra kokpitdə "ilahi" sükut yarandı - əslində , görünür: kokpitdə sadəcə səviyyəli səs təzyiqi bir neçə dəfə azalır. Bu "səsdən təmizlənmə" anı çox məkrlidir, bir çox testçinin həyatı bahasına başa gəlir. Lakin onun X-1 təyyarəsi üçün dağılma təhlükəsi az idi.

1946-cı ilin yanvarında Bell Aircraft tərəfindən istehsal edilən X-1 səs maneəsini qırmaq üçün nəzərdə tutulmuş sırf tədqiqat təyyarəsi idi və başqa heç nə yox idi. Avtomobil Müdafiə Nazirliyinin sifarişi ilə olmasına baxmayaraq, ona silah əvəzinə, komponentlərin, alətlərin və mexanizmlərin iş rejimlərinə nəzarət edən elmi avadanlıqlar doldurulub. X-1 müasir qanadlı raket kimi idi. biri var idi raket mühərriki Reaksiya mühərrikləri 2722 kq çəkiyə malikdir. Maksimal uçuş çəkisi - 6078 kq. Uzunluğu - 9,45 m, hündürlüyü - 3,3 m, qanadları - 8,53 m. maksimum sürət- 18290 m 2736 km / saat yüksəklikdə. Maşın işə salındı strateji bombardmançı B-29, lakin qurumuş duz gölünə polad "xizəklər" üzərində endi.

Pilotunun "taktiki və texniki parametrləri" də daha az təsir edici deyil. Çak Yeqer 1923-cü il fevralın 13-də anadan olub. Məktəbdən sonra uçuş məktəbinə getdi və məzun olduqdan sonra Avropaya döyüşməyə getdi. Bir Messerschmitt-109-u vurdu. Onun özü də Fransa səmasında vuruldu, lakin partizanlar tərəfindən xilas edildi. Heç nə olmamış kimi İngiltərədəki bazaya qayıtdı. Lakin sayıq əks-kəşfiyyat xidməti əsirlikdən möcüzəvi qurtuluşa inanmayaraq, pilotu uçuşdan uzaqlaşdıraraq arxa cəbhəyə göndərib. İddialı Yeager, Yeagerə inanan Avropadakı müttəfiq qüvvələrin baş komandanı general Eisenhower ilə görüş aldı. Və yanılmadı - müharibənin bitməsinə qalan altı ay ərzində gənc pilot bir döyüşdə 64 döyüş etdi, 13 düşmən təyyarəsini vurdu və 4-ü vurdu. Və o, vətəninə mükəmməl bir dosye ilə kapitan rütbəsi ilə qayıtdı ki, bu da onun fenomenal uçuş intuisiyasına, inanılmaz soyuqqanlılığa və istənilən kritik vəziyyətdə heyrətamiz dözümlülüyünə malik olduğunu göstərirdi. Bu xüsusiyyət sayəsində o, sonrakı astronavtlar kimi diqqətlə seçilmiş və öyrədilmiş səsdən sürətli sınaqçılar komandasına daxil oldu.

X-1-in adını həyat yoldaşının şərəfinə "Glamorous Glennis" adlandıran Yeager, bir neçə dəfə onun üzərində rekordlar qoydu. 1947-ci il oktyabrın sonunda əvvəlki hündürlük rekordu düşdü - 21.372 m Bundan əlavə, bir sıra qırıcıların sınaqları keçirildi və bizim MiG-15-imiz seriyaya buraxıldı, Koreya döyüşləri zamanı əsir götürülərək Amerikaya aparıldı. Müharibə. Sonradan Yeager həm ABŞ-da, həm də Avropa və Asiyadakı Amerika bazalarında Hərbi Hava Qüvvələrinin müxtəlif sınaq bölmələrinə komandanlıq etdi, Vyetnamdakı döyüşlərdə iştirak etdi və pilotlara təlim verdi. O, 1975-ci ilin fevralında briqada generalı rütbəsi ilə təqaüdə çıxdı, rəşadətli xidməti zamanı 10 min saat uçuş edərək, 180 müxtəlif səsdən sürətli modelləri idarə edərək, nadir orden və medallar kolleksiyasını topladı. 80-ci illərin ortalarında dünyada ilk dəfə səs səddini aşan cəsur oğlanın tərcümeyi-halı əsasında film çəkildi və bundan sonra Çak Yeqer hətta qəhrəmana da deyil, milli reliktə çevrildi. O, sonuncu dəfə 1997-ci il oktyabrın 14-də F-16 təyyarəsi ilə uçmuş və tarixi uçuşunun əllinci ildönümündə səs baryerini qırmışdı. Yegerin o zaman 74 yaşı var idi. Ümumiyyətlə, şairin dediyi kimi, bu adamlardan mismar düzəldilməlidir.

Okeanın o tayında belə insanlar çoxdur... Sovet dizaynerləri Amerikalılarla eyni vaxtda səs baryerini fəth etməyə çalışmağa başladılar. Lakin onlar üçün bu, özlüyündə bir məqsəd deyil, tamamilə praqmatik bir hərəkət idi. Əgər X-1 sırf tədqiqat maşını idisə, o zaman səs maneəmiz Hərbi Hava Qüvvələri bölmələrini onlarla təchiz etmək üçün seriyaya salınmalı olan prototip qırıcılara hücum etdi.

Müsabiqəyə bir neçə konstruktor bürosu - Lavoçkin Dizayn Bürosu, Mikoyan Dizayn Bürosu və Yakovlev Dizayn Bürosu daxil idi, bu bürolarda paralel olaraq süpürgə qanadlı təyyarələr hazırlanmışdır ki, bu da o zaman inqilabi dizayn həlli idi. Bu ardıcıllıqla səsdən sürətli finişə çatdılar: La-176 (1948), MiG-15 (1949), Yak-50 (1950). Bununla belə, orada problem kifayət qədər mürəkkəb kontekstdə həll edildi: hərbi maşın təkcə yüksək sürətə deyil, həm də bir çox digər keyfiyyətlərə - manevr qabiliyyəti, sağ qalma qabiliyyəti, uçuşdan əvvəl minimum hazırlıq müddəti, güclü silahlar, təsirli sursat yükü və s. və s. Onu da qeyd edək ki, sovet dövründə dövlət qəbul komissiyalarının qərarlarına çox vaxt təkcə obyektiv amillər deyil, həm də tərtibatçıların siyasi manevrləri ilə bağlı subyektiv məqamlar təsir göstərirdi. Bütün bu vəziyyət birləşməsi MiG-15 qırıcısının 50-ci illərdə hərbi əməliyyatların yerli arenalarında özünü mükəmməl şəkildə göstərən seriyaya buraxılmasına səbəb oldu. Məhz Koreyada tutulan bu avtomobil, yuxarıda qeyd edildiyi kimi, Chuck Yeager "ətrafında gəzirdi".

La-176-da o dövrlər üçün rekord olan 45 dərəcəyə bərabər qanad süpürmə tətbiq edildi. VK-1 turbojet mühərriki 2700 kq itələmə təmin etdi. Uzunluğu - 10,97 m, qanadları - 8,59 m, qanadların sahəsi 18,26 kv.m. Uçuş çəkisi - 4636 kq. Tavan - 15 000 m Uçuş məsafəsi - 1 000 km. Silah - bir 37 mm silah və iki 23 mm. Avtomobil 1948-ci ilin payızında hazır idi, dekabrda Krımda Saki şəhəri yaxınlığındakı hərbi aerodromda uçuş sınaqlarına başladı. Sınaqlara rəhbərlik edənlər arasında gələcək akademik Vladimir Vasilyeviç Struminski (1914-1998), eksperimental təyyarənin pilotları kapitan Oleq Sokolovski və sonradan Sovet İttifaqı Qəhrəmanı adını almış polkovnik İvan Fedorov idi. Sokolovski, absurd qəza nəticəsində dördüncü uçuş zamanı kokpit örtüyünü bağlamağı unutaraq öldü.

Polkovnik İvan Fedorov 26 dekabr 1948-ci ildə səs baryerini qırdı. 10 min metr hündürlüyə qalxdıqdan sonra idarəetmə çubuğunu özündən uzaqlaşdırdı və dalışda sürətlənməyə başladı. "Mən 176-cı sürətimi böyük hündürlükdən sürətləndirirəm" deyə pilot xatırladı. – Darıxdırıcı bir fit səsi eşidilir. Sürəti artan təyyarə yerə çırpılır. Maxometrin şkalasında ox üçrəqəmli rəqəmlərdən dördrəqəmli rəqəmlərə keçir. Təyyarə qızdırma keçirmiş kimi titrəyir. Və birdən - sükut! Səs baryerini aldı. Oscilloqramların sonrakı təfsiri M sayının birdən çox olduğunu göstərdi. Bu, 7000 metr yüksəklikdə baş verib, burada 1,02M sürət qeydə alınıb.

Gələcəkdə mühərrik gücünün artması, yeni materialların istifadəsi və aerodinamik parametrlərin optimallaşdırılması hesabına pilotlu təyyarələrin sürəti durmadan artmağa davam etdi. Ancaq bu proses qeyri-məhdud deyil. Bir tərəfdən, yanacaq sərfiyyatı, inkişaf xərcləri, uçuş təhlükəsizliyi və digər boş olmayan mülahizələr nəzərə alındıqda, rasionallıq mülahizələri ona mane olur. Və hətta pul və pilot təhlükəsizliyinin o qədər də əhəmiyyətli olmadığı hərbi aviasiyada ən “çevik” avtomobillərin sürəti 1,5M-dən 3M-ə qədərdir. Deyəsən, daha çox ehtiyac yoxdur. (Reaktiv mühərrikləri olan pilotlu nəqliyyat vasitələri üçün sürət rekordu Amerika kəşfiyyat təyyarəsi SR-71-ə məxsusdur və 3.2 Mach-dır.)

Digər tərəfdən, keçilməz bir istilik maneəsi var: müəyyən bir sürətlə maşın gövdəsinin hava ilə sürtünməsi ilə qızması o qədər tez baş verir ki, onun səthindən istiliyi çıxarmaq mümkün deyil. Hesablamalar göstərir ki, normal təzyiqdə bu, 10M sürətində baş verməlidir.

Buna baxmayaraq, 10M limiti hələ də eyni Edvards təlim poliqonunda əldə edildi. 2005-ci ildə baş verib. Rekordçu, gələcəyin raket-kosmik texnologiyasının simasını kökündən dəyişdirmək üçün nəzərdə tutulmuş yeni texnologiyalar növlərini inkişaf etdirmək üçün 7 illik Hiper-X möhtəşəm proqramı çərçivəsində istehsal edilmiş X-43A pilotsuz raket təyyarəsi idi. Onun dəyəri 230 milyon dollardır.Rekord 33 min metr yüksəklikdə qeydə alınıb. Dronda istifadə olunur yeni sistem overclock. Əvvəlcə ənənəvi bərk yanacaq raketi sınaqdan keçirilir, onun köməyi ilə X-43A 7M sürətə çatır və sonra yeni bir mühərrik növü işə salınır - hipersonik ramjet mühərriki (scramjet və ya scramjet) adi atmosfer havası oksidləşdirici kimi istifadə olunur və qaz yanacağı hidrogendir (nəzarətsiz partlayışın olduqca klassik sxemi).

Proqrama uyğun olaraq, tapşırığı yerinə yetirdikdən sonra okeanda boğulan üç pilotsuz model hazırlanmışdır. Növbəti mərhələ pilotlu nəqliyyat vasitələrinin yaradılmasını nəzərdə tutur. Onların sınaqdan keçirilməsindən sonra əldə edilən nəticələr çoxlu sayda "faydalı" cihazların yaradılması zamanı nəzərə alınacaq. NASA-nın ehtiyacları üçün təyyarələrdən əlavə, hipersəsli hərbi maşınlar - bombardmançı təyyarələr, kəşfiyyat təyyarələri və daşıyıcılar yaradılacaq. “Hiper-X” proqramında iştirak edən “Boeing” şirkəti 2030-2040-cı illərdə 250 sərnişin tutumlu hipersəsli təyyarə hazırlamağı planlaşdırır. Tamamilə aydındır ki, belə sürətlə aerodinamikanı pozan və istilik istiliyinə tab gətirə bilməyən pəncərələr olmayacaq. İllüminatorlar əvəzinə, keçən buludların video yazısı olan ekranlar nəzərdə tutulur.

Bu nəqliyyat növünə tələbat olacağı şübhəsizdir, çünki daha çox vaxt vahidi üçün daha çox duyğuları, qazanılan dollarları və digər komponentləri özündə cəmləşdirən vaxt daha bahalı olur. müasir həyat. Bu baxımdan insanların nə vaxtsa bir günlük kəpənəklərə çevriləcəyinə şübhə yoxdur: bir gün bütün indiki (daha doğrusu, artıq dünənki) insan həyatı kimi doyacaq. Və güman etmək olar ki, kimsə və ya nə isə insanlığa münasibətdə Hiper-X proqramını həyata keçirir.