Apakah yang kita fikirkan apabila mendengar ungkapan "penghalang bunyi"? Had dan halangan tertentu, mengatasi yang boleh menjejaskan pendengaran dan kesejahteraan secara serius. Biasanya, penghalang bunyi dikaitkan dengan penaklukan ruang udara dan profesion juruterbang.
Mengatasi halangan ini boleh mencetuskan perkembangan penyakit kronik, sindrom kesakitan dan tindak balas alahan. Adakah persepsi ini betul atau stereotaip? Adakah mereka mempunyai asas fakta? Apakah penghalang bunyi? Bagaimana dan mengapa ia berlaku? Semua ini dan beberapa nuansa tambahan, serta fakta sejarah yang berkaitan dengan konsep ini, kami akan cuba ketahui dalam artikel ini.
Sains misteri ini ialah aerodinamik
Dalam sains aerodinamik, direka untuk menerangkan fenomena yang mengiringi pergerakan
pesawat, terdapat konsep "penghalang bunyi". Ini adalah satu barisanfenomena yang berlaku semasa pergerakan pesawat supersonik atau peluru berpandu yang bergerak pada kelajuan hampir dengan kelajuan bunyi atau lebih tinggi.
Apakah itu gelombang kejutan?
Semasa aliran supersonik mengelilingi radas, gelombang kejutan timbul dalam terowong angin. Jejaknya boleh dilihat walaupun dengan mata kasar. Di atas tanah mereka ditandakan dengan garis kuning. Di luar kon gelombang kejutan, di hadapan garisan kuning, di atas tanah, pesawat itu tidak dapat didengari. Pada kelajuan melebihi bunyi, mayat tertakluk kepada aliran di sekeliling aliran bunyi, yang melibatkan gelombang kejutan. Mungkin terdapat lebih daripada satu, bergantung pada bentuk badan.
Transformasi gelombang kejutan
Hadapan gelombang kejutan, yang kadangkala dipanggil gelombang kejutan, mempunyai ketebalan yang agak kecil, yang bagaimanapun memungkinkan untuk mengesan perubahan mendadak dalam sifat aliran, penurunan dalam halajunya berbanding dengan badan dan peningkatan yang sepadan dalam tekanan dan suhu gas dalam aliran. Dalam kes ini, tenaga kinetik sebahagiannya ditukar kepada tenaga dalaman gas. Bilangan perubahan ini secara langsung bergantung pada kelajuan aliran supersonik. Apabila gelombang kejutan bergerak menjauhi radas, tekanan berkurangan dan gelombang kejutan ditukar kepada bunyi. Dia boleh menghubungi pemerhati luar yang akan mendengar bunyi ciri yang menyerupai letupan. Terdapat pendapat bahawa ini menunjukkan bahawa peranti telah mencapai kelajuan bunyi, apabila penghalang bunyi ditinggalkan oleh pesawat.
Apa yang sebenarnya berlaku?
Momen yang dipanggilmengatasi halangan bunyi dalam amalan adalah laluan gelombang kejutan dengan deruan enjin pesawat yang semakin meningkat. Kini unit mendahului bunyi yang disertakan, jadi dengung enjin akan kedengaran selepasnya. Menghampiri kelajuan pesawat kepada kelajuan bunyi menjadi mungkin semasa Perang Dunia Kedua, tetapi pada masa yang sama, juruterbang mencatat isyarat penggera dalam operasi pesawat.
Selepas tamat perang, ramai pereka dan juruterbang pesawat berusaha untuk mencapai kelajuan bunyi dan memecahkan halangan bunyi, tetapi kebanyakan percubaan ini berakhir dengan tragis. Para saintis pesimis berpendapat bahawa had ini tidak boleh diatasi. Tidak bermakna eksperimen, tetapi saintifik, adalah mungkin untuk menerangkan sifat konsep "penghalang bunyi" dan mencari cara untuk mengatasinya.
Cadangan yang disimpulkan untuk penerbangan selamat
Penerbangan selamat pada kelajuan transonik dan supersonik adalah mungkin jika krisis ombak dielakkan, yang kejadiannya bergantung pada parameter aerodinamik pesawat dan ketinggian penerbangan. Peralihan dari satu tahap kelajuan ke tahap yang lain harus dilakukan secepat mungkin menggunakan pembakar selepas, yang akan membantu untuk mengelakkan penerbangan panjang dalam zon krisis gelombang. Krisis ombak sebagai konsep datang dari pengangkutan air. Ia timbul pada masa pergerakan kapal pada kelajuan yang hampir dengan kelajuan ombak di permukaan air. Menghadapi krisis gelombang memerlukan kesukaran untuk meningkatkan kelajuan, dan jika semudah mungkin untuk mengatasi krisis gelombang, maka anda boleh mencapaimod mengetam atau gelongsor pada permukaan air.
Sejarah dalam kawalan pesawat
Orang pertama yang mencapai kelajuan penerbangan supersonik pada pesawat eksperimen ialah juruterbang Amerika Chuck Yeager. Pencapaiannya tercatat dalam sejarah pada 14 Oktober 1947. Di wilayah USSR, halangan bunyi telah diatasi pada 26 Disember 1948 oleh Sokolovsky dan Fedorov, yang menerbangkan pejuang berpengalaman.
Daripada pesawat awam, kapal penumpang Douglas DC-8 adalah yang pertama memecahkan halangan bunyi, yang pada 21 Ogos 1961 mencapai kelajuan 1.012 Mach, atau 1262 km/j. Misinya adalah untuk mengumpul data untuk reka bentuk sayap. Di antara pesawat itu, rekod dunia dicatatkan oleh peluru berpandu aerobalistik udara-ke-darat hipersonik, yang sedang berkhidmat dengan tentera Rusia. Pada ketinggian 31.2 kilometer, roket itu mencapai kelajuan 6389 km/j.
50 tahun selepas memecahkan halangan bunyi di udara, lelaki Inggeris Andy Green membuat pencapaian yang sama dalam kereta. Dalam kejatuhan bebas, Joe Kittinger dari Amerika cuba memecahkan rekod, yang menakluki ketinggian 31.5 kilometer. Hari ini, pada 14 Oktober 2012, Felix Baumgartner mencipta rekod dunia, tanpa bantuan kenderaan, dalam terjun bebas dari ketinggian 39 kilometer, memecahkan halangan bunyi. Pada masa yang sama, kelajuannya mencecah 1342.8 kilometer sejam.
Pemecahan penghalang bunyi yang paling luar biasa
Pelik untuk difikirkan, tetapi ciptaan pertama di dunia,mengatasi had ini, adalah cambuk biasa, yang dicipta oleh orang Cina kuno hampir 7 ribu tahun yang lalu. Hampir sehingga penciptaan fotografi segera pada tahun 1927, tiada siapa yang mengesyaki bahawa retakan cambuk adalah ledakan sonik kecil. Ayunan tajam membentuk gelung, dan kelajuan meningkat dengan mendadak, yang mengesahkan klik. Penghalang bunyi diatasi pada kelajuan kira-kira 1200 km/j.
Misteri bandar paling bising
Tidak hairanlah penduduk bandar kecil terkejut apabila melihat ibu kota buat kali pertama. Kelimpahan pengangkutan, ratusan restoran dan pusat hiburan mengelirukan dan tidak tenang. Permulaan musim bunga di ibu negara biasanya bertarikh April, bukan Mac ribut salji yang memberontak. Pada bulan April, langit cerah, sungai mengalir dan tunas terbuka. Orang ramai, bosan dengan musim sejuk yang panjang, membuka tingkap mereka lebar-lebar ke arah matahari, dan bunyi jalanan menyerbu masuk ke dalam rumah. Burung berkicauan memekak di jalan, artis menyanyi, pelajar ceria mendeklamasikan sajak, apatah lagi bunyi bising dalam kesesakan lalu lintas dan kereta bawah tanah. Kakitangan jabatan kebersihan mengambil perhatian bahawa adalah tidak sihat untuk tinggal di bandar yang bising untuk masa yang lama. Latar belakang bunyi ibu kota terdiri daripada pengangkutan, udara, bunyi industri dan isi rumah. Yang paling berbahaya hanyalah bunyi kereta, kerana pesawat terbang cukup tinggi, dan bunyi dari perusahaan dibubarkan dalam bangunan mereka. Dengung kereta yang berterusan di lebuh raya yang sibuk terutamanya melebihi semua norma yang dibenarkan dua kali. Bagaimanakah halangan bunyi diatasi di ibu negara? Moscow berbahaya kerana banyak bunyi, jadi penduduk ibu kota memasang tingkap kaca dwilapis untuk meredakan bunyi bising.
Bagaimanakah penghalang bunyi dilanggar?
Sehingga tahun 1947, tiada data sebenar tentang kesejahteraan seseorang di dalam kokpit pesawat yang terbang lebih laju daripada bunyi. Ternyata, memecahkan halangan bunyi memerlukan kekuatan dan keberanian tertentu. Semasa penerbangan menjadi jelas bahawa tiada jaminan untuk terus hidup. Malah juruterbang profesional tidak dapat memastikan sama ada reka bentuk pesawat itu akan menahan serangan unsur-unsur. Dalam masa beberapa minit, pesawat itu boleh runtuh begitu saja. Apa yang menjelaskan perkara ini? Perlu diingatkan bahawa pergerakan pada kelajuan subsonik mencipta gelombang akustik yang berselerak seperti bulatan dari batu yang jatuh. Kelajuan supersonik merangsang gelombang kejutan, dan seseorang yang berdiri di atas tanah mendengar bunyi yang serupa dengan letupan. Tanpa komputer yang berkuasa, sukar untuk menyelesaikan persamaan pembezaan yang kompleks, dan seseorang terpaksa bergantung pada model tiupan dalam terowong angin. Kadangkala, dengan pecutan pesawat yang tidak mencukupi, gelombang kejutan mencapai kekuatan sedemikian sehingga tingkap terbang keluar dari rumah di mana pesawat terbang. Tidak semua orang akan dapat mengatasi halangan bunyi, kerana pada masa ini keseluruhan struktur bergegar, pengikat radas boleh menerima kerosakan yang ketara. Oleh itu, kesihatan yang baik dan kestabilan emosi sangat penting untuk juruterbang. Jika penerbangan lancar, dan halangan bunyi diatasi secepat mungkin, maka juruterbang mahupun penumpang yang mungkin tidak akan merasai sensasi yang tidak menyenangkan. Khusus untuk penaklukan penghalang bunyi, sebuah pesawat penyelidikan telah dibina pada Januari 1946. Penciptaan mesin itu adalahdimulakan oleh perintah Kementerian Pertahanan, tetapi bukannya senjata, ia disumbat dengan peralatan saintifik yang memantau operasi mekanisme dan peranti. Pesawat ini seperti peluru berpandu jelajah moden dengan enjin roket terbina dalam. Pesawat itu memecahkan penghalang bunyi pada kelajuan maksimum 2736 km/j.
Monumen lisan dan material untuk penaklukan kelajuan bunyi
Pencapaian dalam memecahkan halangan bunyi amat dihargai hari ini. Jadi, pesawat yang pertama kali diatasi oleh Chuck Yeager kini dipamerkan di Muzium Udara dan Angkasa Negara, yang terletak di Washington. Tetapi parameter teknikal ciptaan manusia ini akan bernilai sedikit tanpa merit juruterbang itu sendiri. Chuck Yeager melalui sekolah penerbangan dan bertempur di Eropah, selepas itu dia kembali ke England. Penggantungan yang tidak adil daripada penerbangan tidak mematahkan semangat Yeager, dan dia mendapat temu janji dengan ketua komander tentera Eropah. Pada tahun-tahun yang tinggal sebelum tamat perang, Yeager mengambil bahagian dalam 64 sorti, di mana dia menembak jatuh 13 pesawat. Chuck Yeager kembali ke tanah airnya dengan pangkat kapten. Ciri-cirinya menunjukkan intuisi yang luar biasa, ketenangan yang luar biasa dan ketahanan dalam situasi kritikal. Lebih daripada sekali, Yeager mencipta rekod dalam pesawatnya. Kerjaya kemudiannya adalah dalam Tentera Udara, di mana dia melatih juruterbang. Kali terakhir Chuck Yeager memecahkan halangan bunyi itu ialah pada usia 74 tahun, iaitu pada ulang tahun kelima puluh sejarah penerbangannya dan pada tahun 1997.
Tugas rumit pencipta pesawatperanti
Pesawat MiG-15 yang terkenal di dunia mula dicipta pada masa ini apabila pemaju menyedari bahawa adalah mustahil untuk hanya berdasarkan memecahkan halangan bunyi, tetapi masalah teknikal yang rumit harus diselesaikan. Akibatnya, mesin telah dicipta dengan sangat berjaya sehingga pengubahsuaiannya telah diterima pakai oleh negara yang berbeza. Beberapa biro reka bentuk yang berbeza memasuki sejenis perjuangan kompetitif, yang hadiahnya adalah paten untuk pesawat yang paling berjaya dan berfungsi. Pesawat yang dibangunkan dengan sayap yang disapu, yang merupakan revolusi dalam reka bentuk mereka. Radas yang ideal mestilah berkuasa, pantas, dan sangat tahan terhadap sebarang kerosakan luaran. Sayap pesawat yang disapu menjadi elemen yang membantu mereka meningkatkan kelajuan bunyi tiga kali ganda. Selanjutnya, kelajuan pesawat terus meningkat, yang dijelaskan oleh peningkatan kuasa enjin, penggunaan bahan inovatif dan pengoptimuman parameter aerodinamik. Memecahkan halangan bunyi telah menjadi mungkin dan nyata walaupun untuk bukan profesional, tetapi ia tidak menjadi kurang berbahaya kerana ini, jadi mana-mana pencari ekstrem harus menilai kekuatannya dengan bijak sebelum membuat keputusan tentang percubaan sedemikian.
