Limiar sonoro na aviação. Barreira sonora e voo supersônico

Em 14 de outubro de 1947, a humanidade ultrapassou mais um marco. A fronteira é bastante objetiva, expressa de uma forma específica quantidade física velocidade do som no ar, que sob condições atmosfera da Terra dependendo de sua temperatura e pressão dentro de 11001200 km/h. A velocidade supersônica foi conquistada pelo piloto americano Chuck Yeager (Charles Elwood "Chuck" Yeager), um jovem veterano da Segunda Guerra Mundial, que possuía uma coragem extraordinária e excelente fotogenicidade, graças às quais se tornou imediatamente popular em sua terra natal, assim como aos 14 anos. mais tarde, Yuri Gagarin.

E foi realmente preciso coragem para cruzar a barreira do som. O piloto soviético Ivan Fedorov, que repetiu o feito de Yeager um ano depois, em 1948, relembrou os seus sentimentos naquela altura: “Antes do voo para quebrar a barreira do som, tornou-se óbvio que não havia garantia de sobrevivência depois dele. Ninguém sabia praticamente o que era e se o design da aeronave poderia resistir aos elementos. Mas tentamos não pensar nisso.”

Na verdade, não havia clareza total sobre como o carro se comportaria em velocidade supersônica. Os projetistas de aeronaves ainda guardavam frescas lembranças do súbito infortúnio da década de 30, quando, com o aumento da velocidade das aeronaves, tiveram que resolver com urgência o problema do flutter - auto-oscilações que surgem tanto nas estruturas rígidas da aeronave quanto em seu pele, destruindo a aeronave em questão de minutos. O processo desenvolveu-se como uma avalanche, rapidamente, os pilotos não tiveram tempo de mudar o modo de voo e as máquinas desmoronaram no ar. Há muito tempo que matemáticos e designers têm trabalhado varios paises lutou para resolver esse problema. No final, a teoria do fenômeno foi criada pelo então jovem matemático russo Mstislav Vsevolodovich Keldysh (1911–1978), mais tarde presidente da Academia de Ciências da URSS. Com a ajuda dessa teoria, foi possível encontrar uma maneira de se livrar para sempre do fenômeno desagradável.

É bastante claro que o mesmo surpresas desagradáveis também eram esperados da barreira do som. A solução numérica de equações diferenciais complexas de aerodinâmica na ausência de computadores potentes era impossível, e era preciso confiar em “soprar” os modelos em túneis de vento. Mas, por considerações qualitativas, ficou claro que quando a velocidade do som foi atingida, uma onda de choque apareceu perto da aeronave. O momento mais crucial é a quebra da barreira do som, quando a velocidade da aeronave é comparada com a velocidade do som. Neste momento, a diferença de pressão em diferentes lados da frente da onda aumenta rapidamente e, se o momento durar mais de um instante, o avião não pode desmoronar pior do que por vibração. Às vezes, ao romper a barreira do som com aceleração insuficiente, a onda de choque criada pela aeronave chega a quebrar os vidros das janelas das casas no solo abaixo dela.

A relação entre a velocidade de uma aeronave e a velocidade do som é chamada de número Mach (em homenagem ao famoso mecânico e filósofo alemão Ernst Mach). Ao passar a barreira do som, parece ao piloto que o número M salta aos trancos e barrancos: Chuck Yeager viu como o ponteiro do velocímetro saltou de 0,98 para 1,02, após o que houve um silêncio “divino” na cabine de fato, aparente: apenas um nível A pressão sonora na cabine da aeronave cai várias vezes. Este momento de “purificação do som” é muito insidioso; custou a vida de muitos testadores. Mas havia pouco perigo de sua aeronave X-1 desmoronar.

O X-1, fabricado pela Bell Aircraft em janeiro de 1946, era uma aeronave puramente de pesquisa projetada para quebrar a barreira do som e nada mais. Apesar de o veículo ter sido encomendado pelo Ministério da Defesa, em vez de armas estava repleto de equipamentos científicos que monitoram os modos de funcionamento de componentes, instrumentos e mecanismos. O X-1 era como um míssil de cruzeiro moderno. Ele tinha um motor de foguete Reaction Motors com empuxo de 2.722 kg. Peso máximo de decolagem 6.078 kg. Comprimento 9,45 m, altura 3,3 m, envergadura 8,53 m. Velocidade máxima a uma altitude de 18.290 m (2.736 km/h). O veículo foi lançado de um bombardeiro estratégico B-29 e pousou sobre “esquis” de aço em um lago salgado seco.

Os “parâmetros táticos e técnicos” do seu piloto não são menos impressionantes. Chuck Yeager nasceu em 13 de fevereiro de 1923. Depois da escola fui para a escola de aviação e depois de me formar fui lutar na Europa. Abateu um Messerschmitt-109. Ele próprio foi abatido nos céus da França, mas foi salvo por guerrilheiros. Como se nada tivesse acontecido, ele voltou para sua base na Inglaterra. Porém, o vigilante serviço de contra-espionagem, não acreditando na libertação milagrosa do cativeiro, retirou o piloto do voo e mandou-o para a retaguarda. O ambicioso Yeager conseguiu uma recepção com o comandante-chefe das forças aliadas na Europa, general Eisenhower, que acreditou em Yeager. E ele não se enganou - nos seis meses restantes antes do fim da guerra, ele fez 64 missões de combate, abateu 13 aeronaves inimigas, 4 em uma batalha. E voltou à sua terra natal com a patente de capitão com um excelente dossiê, que afirmava que tinha uma intuição de voo fenomenal, uma compostura incrível e uma resistência incrível em qualquer situação crítica. Graças a essa característica, ele foi incluído na equipe de testadores supersônicos, que foram selecionados e treinados com tanto cuidado quanto os astronautas posteriores.

Renomeando o X-1 como “Glamorous Glennis” em homenagem à sua esposa, Yeager bateu recordes com ele mais de uma vez. No final de outubro de 1947, o recorde anterior de altitude de 21.372 m caiu. Em dezembro de 1953, uma nova modificação da máquina, o X-1A, atingiu uma velocidade de 2,35 M e quase 2.800 km/h, e seis meses depois subiu. a uma altura de 27.430 m E antes Além disso, houve testes de vários caças lançados em série e testes do nosso MiG-15, capturado e transportado para a América durante a Guerra da Coréia. Posteriormente, Yeager comandou várias unidades de teste da Força Aérea nos Estados Unidos e em bases americanas na Europa e na Ásia, participou de operações de combate no Vietnã e treinou pilotos. Aposentou-se em fevereiro de 1975 com o posto de general de brigada, tendo voado 10 mil horas durante seu valente serviço, testado 180 modelos supersônicos diferentes e coletado uma coleção única de encomendas e medalhas. Em meados dos anos 80, foi feito um filme baseado na biografia do corajoso que foi o primeiro no mundo a conquistar a barreira do som, e depois disso Chuck Yeager se tornou nem um herói, mas uma relíquia nacional. Ele voou um F-16 pela última vez em 14 de outubro de 1997, quebrando a barreira do som no quinquagésimo aniversário de seu voo histórico. Yeager tinha então 74 anos. Em geral, como disse o poeta, essas pessoas deveriam ser transformadas em pregos.

Existem muitas pessoas assim do outro lado do oceano. Os designers soviéticos começaram a tentar conquistar a barreira do som ao mesmo tempo que os americanos. Mas para eles isto não foi um fim em si mesmo, mas um ato completamente pragmático. Se o X-1 fosse uma máquina puramente de pesquisa, então em nosso país a barreira do som foi atacada em protótipos de caças, que deveriam ser lançados em série para equipar unidades da Força Aérea.

Vários escritórios de design participaram da competição: Lavochkin Design Bureau, Mikoyan Design Bureau e Yakovlev Design Bureau, que desenvolveram simultaneamente aeronaves com asas varridas, que era então uma solução de design revolucionária. Eles alcançaram a chegada supersônica nesta ordem: La-176 (1948), MiG-15 (1949), Yak-50 (1950). Contudo, aí o problema foi resolvido num contexto bastante complexo: uma máquina militar deve ter não apenas alta velocidade, mas também muitas outras qualidades: manobrabilidade, capacidade de sobrevivência, tempo mínimo de preparação pré-voo, armas poderosas, munição impressionante, etc. e assim por diante. Deve-se notar também que em Tempos soviéticos As decisões das comissões estaduais de aceitação foram frequentemente influenciadas não apenas por fatores objetivos, mas também por questões subjetivas associadas às manobras políticas dos incorporadores. Todo esse conjunto de circunstâncias levou ao lançamento do caça MiG-15, que teve bom desempenho nas arenas locais de operações militares na década de 50. Foi este carro, capturado na Coreia, como mencionado acima, que Chuck Yeager “dirigiu”.

O La-176 utilizou uma varredura de asa recorde na época, igual a 45 graus. O motor turbojato VK-1 forneceu um empuxo de 2.700 kg. Comprimento 10,97 m, envergadura 8,59 m, área da asa 18,26 m². Peso de decolagem 4.636 kg. Teto 15.000 m. Alcance de vôo 1.000 km. Armamento um canhão de 37 mm e dois de 23 mm. O carro ficou pronto no outono de 1948 e, em dezembro, seus testes de voo começaram na Crimeia, em um campo de aviação militar perto da cidade de Saki. Entre os que conduziram os testes estava o futuro acadêmico Vladimir Vasilyevich Struminsky (1914–1998). Os pilotos da aeronave experimental foram o capitão Oleg Sokolovsky e o coronel Ivan Fedorov, que mais tarde recebeu o título de Herói; União Soviética. Sokolovsky, por um acidente absurdo, morreu durante o quarto vôo, esquecendo-se de fechar a cobertura da cabine.

Barreira do som O coronel Ivan Fedorov faleceu em 26 de dezembro de 1948. Tendo subido a uma altura de 10 mil metros, ele afastou o manche de si mesmo e começou a acelerar em um mergulho. “Estou acelerando meu 176 de uma grande altura”, lembrou o piloto. Um assobio baixo e tedioso é ouvido. Aumentando a velocidade, o avião corre em direção ao solo. Na escala do velocímetro, o ponteiro passa de números de três dígitos para números de quatro dígitos. O avião está tremendo como se estivesse com febre. E de repente silêncio! A barreira do som foi tomada. A decodificação subsequente dos oscilogramas mostrou que o número M havia excedido um.” Isso aconteceu a uma altitude de 7.000 metros, onde foi registrada uma velocidade de 1,02 M.

Posteriormente, a velocidade das aeronaves tripuladas continuou a aumentar de forma constante devido ao aumento da potência do motor, ao uso de novos materiais e à otimização dos parâmetros aerodinâmicos. No entanto, este processo não é ilimitado. Por um lado, é inibido por considerações de racionalidade, quando são tidos em conta o consumo de combustível, os custos de desenvolvimento, a segurança de voo e outras considerações que não são ociosas. E mesmo na aviação militar, onde o dinheiro e a segurança do piloto não são tão significativos, as velocidades das máquinas mais “rápidas” estão na faixa de 1,5M a 3M. Parece que nada mais é necessário. (O recorde de velocidade para aeronaves tripuladas com motores a jato pertence ao avião de reconhecimento americano SR-71 e é de 3,2 M.)

Por outro lado, existe uma barreira térmica intransponível: a uma certa velocidade, o aquecimento da carroceria por fricção com o ar ocorre tão rapidamente que é impossível retirar o calor de sua superfície. Os cálculos mostram que à pressão normal isso deveria ocorrer a uma velocidade da ordem de 10 Mach.

No entanto, o limite de 10M ainda foi alcançado no mesmo campo de treinamento de Edwards. Isso aconteceu em 2005. O recordista foi o foguete não tripulado X-43A, fabricado como parte do ambicioso programa Hiper-X de 7 anos para desenvolver um novo tipo de tecnologia projetada para mudar radicalmente a face dos futuros foguetes e da tecnologia espacial. Seu custo é de US$ 230 milhões. O recorde foi estabelecido a uma altitude de 33 mil metros. Usado em um drone novo sistema aceleração Primeiro, um foguete tradicional de combustível sólido é disparado, com a ajuda do qual o X-43A atinge uma velocidade de 7 Mach, e então um novo tipo de motor é ligado - um motor ramjet hipersônico (scramjet ou scramjet), em em que o ar atmosférico comum é usado como oxidante e o combustível gasoso é usado como oxidante (um esquema bastante clássico de explosão descontrolada).

De acordo com o programa, foram fabricados três modelos não tripulados que, após completar a tarefa, se afogaram no oceano. A próxima etapa envolve a criação de veículos tripulados. Depois de testá-los, os resultados obtidos serão levados em consideração na criação de uma ampla variedade de dispositivos “úteis”. Além de aeronaves, veículos militares hipersônicos - bombardeiros, aeronaves de reconhecimento e aeronaves de transporte - serão criados para atender às necessidades da NASA. A Boeing, que participa do programa Hiper-X, planeja criar um avião hipersônico para 250 passageiros até 2030-2040. É bastante claro que não haverá janelas que quebrem a aerodinâmica a tais velocidades e não suportem o aquecimento térmico. Em vez de vigias, há telas com gravações de vídeo de nuvens passando.

Não há dúvida de que este tipo de transporte será muito procurado, pois quanto mais se avança, mais caro se torna o tempo, acomodando cada vez mais emoções, dólares ganhos e outros componentes numa unidade de tempo. vida moderna. Nesse sentido, não há dúvida de que algum dia as pessoas se transformarão em borboletas de um dia: um dia será tão agitado quanto toda a vida humana atual (ou melhor, ontem). E pode-se supor que alguém ou algo esteja implementando o programa Hiper-X em relação à humanidade.

15 de outubro de 2012, 10h32

O atleta austríaco Felix Baumgartner saltou de paraquedas da estratosfera de uma altura recorde. Sua velocidade em queda livre superou a velocidade do som e foi de 1.342,8 km por hora, a altitude fixa foi de 39,45 mil metros. O anúncio oficial foi feito na conferência final no território da antiga base militar de Roswell (Novo México).
O Baumgartner Stratostat com hélio com volume de 850 mil metros cúbicos, feito do melhor material, lançado às 8h30, horário da Costa Oeste (19h30, horário de Moscou), a subida durou cerca de duas horas. Durante cerca de 30 minutos houve preparativos bastante emocionantes para a saída da cápsula, medições de pressão e verificação de instrumentos.
A queda livre, segundo especialistas, durou 4 minutos e 20 segundos sem paraquedas de frenagem aberto. Entretanto, os organizadores do registo afirmam que todos os dados serão transferidos para o lado austríaco, após o que terá lugar o registo final e a certificação. É sobre cerca de três conquistas mundiais: saltar do ponto mais alto, duração da queda livre e quebrar a velocidade do som. De qualquer forma, Felix Baumgartner é a primeira pessoa no mundo a superar a velocidade do som sem tecnologia, observa ITAR-TASS. A queda livre de Baumgartner durou 4 minutos e 20 segundos, mas sem pára-quedas estabilizador. Com isso, o atleta quase entrou em parafuso e não manteve contato de rádio com o solo durante os primeiros 90 segundos do voo.
“Por um momento pareceu-me que estava a perder a consciência”, descreveu o atleta “No entanto, não abri o pára-quedas de travagem, mas tentei estabilizar o voo sozinho. entendi claramente o que estava acontecendo comigo.” Com isso, foi possível “extinguir” a rotação. Caso contrário, se o giro se arrastasse, o pára-quedas estabilizador abriria automaticamente.
Em que ponto a queda excedeu a velocidade do som, o austríaco não sabe dizer. “Não faço ideia porque estava demasiado ocupado a tentar estabilizar a minha posição no ar”, admitiu, acrescentando que também não ouviu nenhum dos estalos característicos que normalmente acompanham os aviões que quebram a barreira do som. Segundo Baumgartner, “durante o voo ele não sentiu praticamente nada, não pensou em nenhum recorde”. “Tudo o que eu conseguia pensar era voltar vivo para a Terra e ver minha família, meus pais, minha namorada”, disse ele. “Às vezes uma pessoa precisa subir a tais alturas apenas para perceber o quão pequena ela é”. “Eu só pensava na minha família”, Felix compartilhou seus sentimentos. Alguns segundos antes do salto, seu pensamento foi: “Senhor, não me deixe!”
O paraquedista considerou a saída da cápsula o momento mais perigoso. “Foi o momento mais emocionante, não se sente o ar, não se percebe fisicamente o que está a acontecer e é importante regular a pressão para não morrer”, observou. “Este é o momento mais desagradável. Eu odeio esse estado.” E “o momento mais lindo é perceber que você está no “topo do mundo”, compartilhou o atleta.

No entanto, as primeiras coisas primeiro. Pela primeira vez, o piloto de testes americano Chuck Yeager quebrou a barreira do som na aeronave experimental Bell X-1 (com asa reta e motor de foguete XLR-11). Isso aconteceu há mais de setenta anos - em 1947. Ele conseguiu acelerar mais rápido que a velocidade do som, fazendo com que o avião mergulhasse superficialmente. Um ano depois, os pilotos de testes soviéticos Sokolovsky e Fedorov conseguiram o mesmo no caça experimental La-176, que existia em uma única cópia.

Foram tempos difíceis para a aviação. Os pilotos literalmente acumularam experiência aos poucos, arriscando suas vidas a cada vez para descobrir se eram possíveis voos em velocidades acima de um Mach. A vibração das asas e o arrasto das ondas ceifaram mais de uma vida antes que os designers aprendessem a lidar com esses fenômenos.

O fato é que ao superar a velocidade do som, o arrasto aerodinâmico aumenta acentuadamente e o aquecimento cinético da estrutura devido ao atrito do fluxo de ar que se aproxima aumenta. Além disso, neste momento é registrada uma mudança no foco aerodinâmico, o que leva à perda de estabilidade e controlabilidade da aeronave.

12 anos depois, caças supersônicos MiG-19 em série já estavam caçando aviões espiões americanos, e nem uma única aeronave civil havia tentado exceder a velocidade do som. Isso aconteceu apenas em 21 de agosto de 1961: um avião de passageiros Douglas DC-8, caindo em um mergulho, acelerou para Mach 1,1. O voo foi experimental, com o objetivo de coletar mais informações sobre o comportamento da máquina nessas velocidades.

Depois de algum tempo, o Tu-144 soviético e o Concorde franco-britânico decolaram. Quase simultaneamente: o nosso carro um pouco antes, em 31 de dezembro de 1968, e o europeu - em março de 1969. Mas em termos de volume de passageiros transportados durante todo o período de operação dos modelos, os capitalistas nos superaram muito. Enquanto o Tu-144 transportava pouco mais de 3 mil passageiros, o Concordes, operando até 2003, transportava mais de 2,5 milhões de pessoas. No entanto, isso não ajudou o projeto. No final das contas, foi fechado, e o acidente de grande repercussão perto de Paris, no qual a aeronave supersônica não teve culpa, também se revelou muito inoportuno.

Três respostas "não"

Geralmente são apresentadas três razões como a razão incontestável para a futilidade das aeronaves supersônicas comerciais – muito caras, muito complexas, muito barulhentas. Na verdade, quem assistiu ao vôo de um jato militar supersônico nunca esquecerá a sensação de uma pancada nos ouvidos e o rugido selvagem com que o avião passa por você em velocidade supersônica.

A propósito, um estrondo sônico não é um fenômeno único; ele acompanha a aeronave ao longo de todo o seu percurso, o tempo todo quando a velocidade aumenta; aeronave acima da velocidade do som. Também é difícil contestar o facto de um avião a jacto consumir tanto combustível que parece mais fácil reabastecê-lo apenas com notas.

Ao falar sobre projetos modernos de aeronaves supersônicas de passageiros, antes de tudo, é necessário responder a cada uma dessas perguntas. Só neste caso podemos esperar que todos os projectos existentes não natimortam.

Som

Os designers decidiram começar pelo som. Atrás últimos anos apareceu muito trabalhos científicos, provando que certos formatos de fuselagem e asas podem reduzir o número de ondas de choque geradas por uma aeronave e reduzir sua intensidade. Tal decisão exigiu um redesenho completo dos cascos, múltiplas simulações de modelos em computador e vários milhares de horas de purga de futuras aeronaves em um túnel de vento.

Os principais projetos que trabalham na aerodinâmica das aeronaves do futuro são o QueSST de especialistas da NASA e o desenvolvimento japonês D-SEND-2, criado sob os auspícios da Agência de Exploração Aeroespacial local JAXA. Ambos os projetos estão em andamento há vários anos, aproximando-se sistematicamente da aerodinâmica “ideal” para voos supersônicos.

Supõe-se que as novas aeronaves supersônicas de passageiros não criarão um estrondo sônico agudo e forte, mas pulsações sonoras suaves muito mais agradáveis ​​ao ouvido. Isto é, claro, ainda será alto, mas não “alto e doloroso”. Outra forma de resolver o problema da barreira do som era reduzir o tamanho da aeronave. Quase todos os desenvolvimentos atualmente em andamento são aeronaves pequenas, capazes de transportar no máximo 10 a 40 passageiros.

No entanto, também existem empresas iniciantes neste assunto. Em setembro passado, a companhia aérea Spike Aerospace, com sede em Boston, anunciou que havia quase concluído um modelo da aeronave supersônica de passageiros S-512 Quiet Supersonic Jet. A previsão é que os testes de voo comecem em 2018 e que a primeira aeronave com passageiros a bordo decole o mais tardar no final de 2023.

Mais ousada ainda foi a afirmação dos criadores de que o problema com o som estava praticamente resolvido e os primeiros testes mostrariam isso. Parece que especialistas da NASA e da JAXA, que passaram muitos anos resolvendo esse problema, irão monitorar os testes mais do que de perto.

Há também outra solução interessante para o problema do som - um avião quebrando a barreira do som durante uma decolagem quase vertical. Nesse caso, o efeito das ondas de choque será mais fraco e, após atingir uma altura de 20 a 30 mil metros, esse problema pode ser esquecido - muito longe da Terra.

Motores

O trabalho em motores para futuras aeronaves supersônicas também não para. Mesmo os motores subsônicos nos últimos anos conseguiram aumentar significativamente a potência e a eficiência devido à introdução de caixas de engrenagens especiais, materiais cerâmicos e à introdução de um circuito de ar adicional.

Com aeronaves supersônicas, as coisas são um pouco mais complicadas. O fato é que no atual nível de desenvolvimento tecnológico, os motores turbojato são capazes de atingir uma velocidade máxima de Mach 2,2 (cerca de 2.500 quilômetros por hora), mas para atingir velocidades maiores é necessário utilizar motores ramjet capazes de acelerar a aeronave para velocidades hipersônicas (mais de 5 números Mach). No entanto, isto é - por enquanto - bastante uma fantasia.

Segundo os desenvolvedores, eles já estão conseguindo um custo de voo 30% menor que o do Concorde, mesmo com pequena quantidade passageiros. Tais dados foram publicados pela startup Boom Technologies em 2016. Na sua opinião, um bilhete na rota Londres-Nova Iorque custará cerca de 5.000 dólares, o que é comparável ao preço de um bilhete voando em primeira classe num avião subsónico normal.

A barreira do som em aerodinâmica é o nome de uma série de fenômenos que acompanham o movimento de uma aeronave (por exemplo, uma aeronave supersônica, um foguete) em velocidades próximas ou superiores à velocidade do som.

Ao fluir em torno de um fluxo de gás supersônico sólido uma onda de choque é formada em sua borda principal (às vezes mais de uma, dependendo do formato do corpo). A foto mostra ondas de choque formadas na ponta da fuselagem do modelo, nas bordas dianteira e traseira da asa e na extremidade traseira do modelo.

Na frente onda de choque(às vezes também chamada de onda de choque), tendo uma espessura muito pequena (frações de mm), mudanças drásticas nas propriedades do fluxo ocorrem quase abruptamente - sua velocidade em relação ao corpo diminui e se torna subsônica, a pressão no fluxo e o a temperatura do gás aumenta abruptamente. Parte da energia cinética do fluxo é convertida em energia interna gás Todas essas mudanças são maiores quanto maior for a velocidade do fluxo supersônico. Em velocidades hipersônicas (Mach 5 e superiores), a temperatura do gás atinge vários milhares de graus, o que cria problemas sérios para veículos que se deslocam nessas velocidades (por exemplo, o ônibus espacial Columbia desabou em 1º de fevereiro de 2003 devido a danos na proteção térmica ocorridos durante o voo).

Quando essa onda atinge um observador localizado, por exemplo, na Terra, ele ouve um som alto, semelhante a uma explosão. Um equívoco comum é que isso é uma consequência da aeronave atingir a velocidade do som ou “quebrar a barreira do som”. Na verdade, neste momento uma onda de choque passa pelo observador, que acompanha constantemente a aeronave em movimento em velocidade supersônica. Normalmente, imediatamente após o “pop”, o observador pode ouvir o zumbido dos motores da aeronave, que não é ouvido até que a onda de choque passe, já que a aeronave está se movendo mais rápido do que os sons que emite. Uma observação muito semelhante ocorre durante o vôo subsônico - uma aeronave voando acima de um observador em grande altitude (mais de 1 km) não é ouvida, ou melhor, ouvimos com atraso: a direção da fonte sonora não coincide com a direção à aeronave visível para um observador do solo.

Já durante a Segunda Guerra Mundial, a velocidade dos caças começou a se aproximar da velocidade do som. Ao mesmo tempo, os pilotos às vezes começaram a observar fenômenos incompreensíveis e ameaçadores que ocorriam com suas máquinas ao voar em velocidades máximas. Um relato emocionante de um piloto da Força Aérea dos EUA ao seu comandante, General Arnold, foi preservado:
“Senhor, nossos aviões já são muito rígidos. Se aparecerem carros com velocidades ainda maiores, não poderemos voá-los. Na semana passada derrubei um Me-109 no meu Mustang. Meu avião tremeu como um martelo pneumático e parou de obedecer aos lemes. Não consegui tirá-lo do mergulho. A apenas trezentos metros do chão, tive dificuldade em nivelar o carro...”

Depois da guerra, quando muitos projetistas de aeronaves e pilotos de teste fizeram tentativas persistentes de atingir a marca psicologicamente significativa - a velocidade do som, esses fenômenos estranhos se tornaram a norma, e muitas dessas tentativas terminaram tragicamente. Isso deu origem à expressão um tanto mística “barreira sonora” (francês mur du son, alemão Schallmauer - parede sonora). Os pessimistas argumentaram que este limite não poderia ser ultrapassado, embora os entusiastas, arriscando as suas vidas, tentassem repetidamente fazê-lo. O desenvolvimento de ideias científicas sobre o movimento supersônico do gás tornou possível não só explicar a natureza da “barreira do som”, mas também encontrar meios de superá-la.

Factos históricos

* O primeiro piloto a atingir velocidade supersônica em vôo controlado foi o piloto de testes americano Chuck Yeager na aeronave experimental Bell X-1 (com asa reta e motor de foguete XLR-11), que atingiu uma velocidade de M = 1,06 em um raso mergulho. Isso aconteceu em 14 de outubro de 1947.
* Na URSS, a barreira do som foi quebrada pela primeira vez em 26 de dezembro de 1948 por Sokolovsky, e depois por Fedorov, em voos descendentes no caça experimental La-176.
* A primeira aeronave civil a quebrar a barreira do som foi o avião de passageiros Douglas DC-8. Em 21 de agosto de 1961, atingiu a velocidade de 1.012 M ou 1.262 km/h durante um mergulho controlado de uma altitude de 12.496 m. O vôo foi realizado para coletar dados para o projeto de novos bordos de ataque da asa.
* Em 15 de outubro de 1997, 50 anos depois de quebrar a barreira do som em um avião, o inglês Andy Green rompeu a barreira do som em um Thrust SSC.
* Em 14 de outubro de 2012, Felix Baumgartner tornou-se a primeira pessoa a quebrar a barreira do som sem o auxílio de nenhum dispositivo motorizado. veículo, em queda livre durante um salto de uma altura de 39 quilômetros. Em queda livre, ele atingiu a velocidade de 1.342,8 quilômetros por hora.

Foto:
* 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:Suponic_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

Ultrapassou a barreira do som :-)...

Antes de começarmos a falar sobre o assunto, vamos esclarecer a questão da precisão dos conceitos (o que eu gosto :-)). Hoje em dia, dois termos são bastante utilizados: barreira do som E barreira supersônica. Eles parecem semelhantes, mas ainda não são os mesmos. No entanto, não faz sentido ser particularmente rigoroso: em essência, são a mesma coisa. A definição de barreira sonora é mais frequentemente usada por pessoas com mais conhecimento e mais próximas da aviação. E a segunda definição geralmente é todo mundo.

Acho que do ponto de vista da física (e da língua russa :-)) é mais correto dizer barreira do som. Há uma lógica simples aqui. Afinal, existe um conceito de velocidade do som, mas, a rigor, não existe um conceito fixo de velocidade supersônica. Olhando um pouco à frente, direi que quando uma aeronave voa em velocidade supersônica, ela já ultrapassou essa barreira, e quando a ultrapassa (supera), passa então por um determinado valor limite de velocidade igual à velocidade do som (e não supersônico).

Algo parecido:-). Além disso, o primeiro conceito é usado com muito menos frequência que o segundo. Aparentemente, isso ocorre porque a palavra supersônico soa mais exótica e atraente. E no voo supersônico o exótico certamente está presente e, naturalmente, atrai muitos. No entanto, nem todas as pessoas que saboreiam as palavras “ barreira supersônica“Eles realmente entendem o que é. Já me convenci disso mais de uma vez, olhando fóruns, lendo artigos e até assistindo TV.

Esta questão é bastante complexa do ponto de vista da física. Mas, é claro, não nos preocuparemos com a complexidade. Tentaremos apenas, como sempre, esclarecer a situação usando o princípio de “explicar a aerodinâmica nos dedos” :-).

Então, para a barreira (som :-))!... Um avião em vôo, agindo sobre um meio elástico como o ar, torna-se uma poderosa fonte de ondas sonoras. Acho que todo mundo sabe o que são ondas sonoras no ar :-).

Ondas sonoras (diapasão).

Trata-se de uma alternância de áreas de compressão e rarefação, espalhando-se em diferentes direções a partir da fonte sonora. Algo como círculos na água, que também são ondas (mas não sonoras :-)). São essas áreas, atuando no tímpano do ouvido, que nos permitem ouvir todos os sons deste mundo, desde os sussurros humanos até o rugido dos motores a jato.

Um exemplo de ondas sonoras.

Os pontos de propagação das ondas sonoras podem ser vários componentes da aeronave. Por exemplo, um motor (seu som é conhecido por qualquer pessoa :-)), ou partes do corpo (por exemplo, o arco), que, compactando o ar à sua frente durante o movimento, criam certo tipo ondas de pressão (compressão) viajando para frente.

Todas essas ondas sonoras se propagam no ar na velocidade do som que já conhecemos. Ou seja, se o avião for subsônico e até voar em baixa velocidade, eles parecem fugir dele. Como resultado, quando tal aeronave se aproxima, primeiro ouvimos seu som e depois ela passa voando.

Farei uma ressalva, porém, que isso é verdade se o avião não estiver voando muito alto. Afinal, a velocidade do som não é a velocidade da luz :-). Sua magnitude não é tão grande e as ondas sonoras precisam de tempo para chegar ao ouvinte. Portanto, a ordem de aparecimento do som para o ouvinte e para a aeronave, caso ela voe em grandes altitudes, pode mudar.

E como o som não é tão rápido, com o aumento da própria velocidade o avião começa a acompanhar as ondas que emite. Ou seja, se ele estivesse imóvel, as ondas divergiriam dele na forma círculos concêntricos como ondulações na água causadas por uma pedra atirada. E como o avião está em movimento, no setor desses círculos correspondente à direção do vôo, os limites das ondas (suas frentes) começam a se aproximar.

Movimento corporal subsônico.

Conseqüentemente, a lacuna entre a aeronave (seu nariz) e a frente da primeira onda (frontal) (ou seja, esta é a área onde ocorre a frenagem gradual, até certo ponto transmissão gratuita ao encontrar o nariz da aeronave (asa, cauda) e, como resultado, aumento de pressão e temperatura) começa a se contrair e quanto mais rápido maior será a velocidade de vôo.

Chega um momento em que essa lacuna praticamente desaparece (ou se torna mínima), transformando-se em um tipo especial de área chamada onda de choque. Isso acontece quando a velocidade do voo atinge a velocidade do som, ou seja, o avião se move na mesma velocidade das ondas que emite. O número Mach é igual à unidade (M=1).

Movimento sonoro do corpo (M=1).

Choque choque, é uma região muito estreita do meio (cerca de 10 -4 mm), ao passar pela qual não há mais uma mudança gradual, mas sim uma mudança brusca (semelhante a um salto) nos parâmetros deste meio - velocidade, pressão, temperatura, densidade. No nosso caso, a velocidade diminui, a pressão, a temperatura e a densidade aumentam. Daí o nome - onda de choque.

De uma forma um tanto simplificada, eu diria isso sobre tudo isso. É impossível desacelerar abruptamente um fluxo supersônico, mas isso deve ser feito, pois não há mais a possibilidade de frenagem gradual até a velocidade do fluxo à frente do próprio nariz da aeronave, como em velocidades subsônicas moderadas. Parece se deparar com uma seção subsônica à frente do nariz da aeronave (ou da ponta da asa) e desabar num salto estreito, transferindo para ela a grande energia de movimento que possui.

Aliás, podemos dizer o contrário: o avião transfere parte de sua energia para a formação de ondas de choque a fim de desacelerar o fluxo supersônico.

Movimento corporal supersônico.

Existe outro nome para a onda de choque. Movendo-se com a aeronave no espaço, representa essencialmente a frente de uma mudança brusca nos parâmetros ambientais acima mencionados (isto é, fluxo de ar). E esta é a essência de uma onda de choque.

Choque choque e onda de choque, em geral, são definições equivalentes, mas em aerodinâmica a primeira é mais utilizada.

A onda de choque (ou onda de choque) pode ser praticamente perpendicular à direção do vôo, caso em que assumem aproximadamente a forma de um círculo no espaço e são chamadas de linhas retas. Isso geralmente acontece em modos próximos de M=1.

Modos de movimento corporal. ! - subsônico, 2 - M=1, supersônico, 4 - onda de choque (onda de choque).

Nos números M > 1, eles já estão localizados em ângulo com a direção do vôo. Ou seja, o avião já está superando o próprio som. Nesse caso, eles são chamados de oblíquos e no espaço assumem o formato de um cone, que, aliás, é chamado de cone Mach, em homenagem a um cientista que estudou fluxos supersônicos (o mencionou em um deles).

Cone Mach.

A forma deste cone (sua “magreza”, por assim dizer) depende precisamente do número M e está relacionada a ele pela relação: M = 1/sen α, onde α é o ângulo entre o eixo do cone e seu geratriz. E a superfície cônica toca as frentes de todas as ondas sonoras, cuja fonte era o avião, e que “ultrapassou”, atingindo velocidade supersônica.

Além do mais ondas de choque Também pode ser anexado, quando estão adjacentes à superfície de um corpo movendo-se em velocidade supersônica, ou se afastando, se não estiverem em contato com o corpo.

Tipos de ondas de choque durante o fluxo supersônico em torno de corpos de vários formatos.

Normalmente, os choques se fixam se o fluxo supersônico flui em torno de qualquer superfície pontiaguda. Para um avião, por exemplo, pode ser um nariz pontiagudo, uma entrada de ar de alta pressão ou uma borda afiada da entrada de ar. Ao mesmo tempo dizem “o salto fica”, por exemplo, no nariz.

E um choque destacado pode ocorrer ao fluir em torno de superfícies arredondadas, por exemplo, a borda arredondada principal de um aerofólio espesso de uma asa.

Vários componentes do corpo da aeronave criam bastante Sistema complexo ondas de choque. Porém, os mais intensos deles são dois. Um é o da cabeça no arco e o segundo é o da cauda nos elementos da cauda. A alguma distância da aeronave, os choques intermediários ou alcançam o da cabeça e se fundem com ele, ou o da cauda os alcança.

Choques de choque em um modelo durante a purga em um túnel de vento (M=2).

Como resultado, restam dois saltos, que, em geral, são percebidos pelo observador terrestre como um só porque tamanhos pequenos aeronaves em comparação com a altitude de voo e, consequentemente, o curto período de tempo entre elas.

A intensidade (em outras palavras, energia) de uma onda de choque (onda de choque) depende de vários parâmetros (velocidade da aeronave, características de seu projeto, condições ambientais, etc.) e é determinada pela queda de pressão em sua frente.

À medida que se afasta do topo do cone Mach, ou seja, da aeronave como fonte de perturbações, a onda de choque enfraquece e gradativamente se transforma em normal. onda sonora e eventualmente desaparece completamente.

E em que grau de intensidade isso terá onda de choque(ou onda de choque) que atinge o solo depende do efeito que pode produzir ali. Não é nenhum segredo que o conhecido Concorde voou supersônico apenas sobre o Atlântico, e aeronaves supersônicas militares atingem velocidade supersônica em grandes altitudes ou em áreas onde não há assentamentos(Por pelo menos parece que eles deveriam fazer isso :-)).

Essas restrições são muito justificadas. Para mim, por exemplo, a própria definição de onda de choque está associada a uma explosão. E as coisas que uma onda de choque suficientemente intensa pode fazer podem muito bem corresponder a isso. Pelo menos o vidro das janelas pode voar facilmente. Há evidências suficientes disso (especialmente na história da aviação soviética, quando era bastante numerosa e os voos eram intensos). Mas você pode fazer coisas piores. Você só precisa voar mais baixo :-)…

No entanto, na maior parte dos casos, o que resta das ondas de choque quando atingem o solo já não é perigoso. Apenas um observador externo no solo pode ouvir um som semelhante a um rugido ou explosão. É com esse fato que está associado um equívoco comum e bastante persistente.

Pessoas que não têm muita experiência em ciências da aviação, ao ouvirem tal som, dizem que o avião superou barreira do som (barreira supersônica). Na verdade isso não é verdade. Esta afirmação nada tem a ver com a realidade por pelo menos duas razões.

Onda de choque (onda de choque).

Em primeiro lugar, se uma pessoa no solo ouve um rugido alto no céu, isso significa apenas (repito :-)) que seus ouvidos alcançaram frente de onda de choque(ou onda de choque) de um avião voando para algum lugar. Este avião já está voando em velocidade supersônica e não apenas mudou para ela.

E se essa mesma pessoa pudesse de repente se encontrar vários quilômetros à frente do avião, então ela ouviria novamente o mesmo som vindo do mesmo avião, porque estaria exposta à mesma onda de choque que se move com o avião.

Ele se move em velocidade supersônica e, portanto, aproxima-se silenciosamente. E depois de ter tido o seu efeito nem sempre agradável sobre tímpanos(é bom quando apenas neles :-)) e vai mais longe com segurança, o zumbido dos motores em funcionamento torna-se audível.

Padrão de voo aproximado de uma aeronave em Significados diferentes Números M usando o exemplo do caça Saab 35 "Draken". A língua, infelizmente, é o alemão, mas o esquema geralmente é claro.

Além disso, a transição para a velocidade supersônica em si não é acompanhada por nenhum “boom”, estalo, explosão, etc. Em uma aeronave supersônica moderna, o piloto geralmente aprende sobre essa transição apenas pelas leituras dos instrumentos. Neste caso, porém, ocorre um determinado processo, mas está sujeito a certas regras a pilotagem é praticamente invisível para ele.

Mas isso não é tudo :-). Eu direi mais. na forma de algum obstáculo tangível, pesado e difícil de atravessar, sobre o qual o avião repousa e que precisa ser “perfurado” (já ouvi tais julgamentos :-)) não existe.

A rigor, não há barreira alguma. Era uma vez, no início do desenvolvimento de altas velocidades na aviação, esse conceito foi formado mais como uma crença psicológica sobre a dificuldade de passar para a velocidade supersônica e voar nela. Houve até declarações de que isso era geralmente impossível, especialmente porque os pré-requisitos para tais crenças e declarações eram bastante específicos.

No entanto, as primeiras coisas primeiro...

Na aerodinâmica, existe outro termo que descreve com bastante precisão o processo de interação com o fluxo de ar de um corpo que se move nesse fluxo e tende a se tornar supersônico. Esse crise das ondas. É ele quem faz algumas coisas ruins que estão tradicionalmente associadas ao conceito barreira do som.

Então, algo sobre a crise :-). Qualquer aeronave consiste em partes, cujo fluxo de ar durante o vôo pode não ser o mesmo. Tomemos, por exemplo, uma asa, ou melhor, um clássico comum perfil subsônico.

A partir do conhecimento básico de como a sustentação é gerada, sabemos bem que a velocidade do fluxo na camada adjacente da superfície curva superior do perfil é diferente. Onde o perfil é mais convexo, é maior que a velocidade geral do fluxo, então, quando o perfil é achatado, ela diminui.

Quando a asa se move no fluxo em velocidades próximas à velocidade do som, pode chegar um momento em que em uma área tão convexa, por exemplo, a velocidade da camada de ar, que já é maior que a velocidade total do fluxo, torna-se sônico e até supersônico.

Onda de choque local que ocorre na transônica durante uma crise de onda.

Mais adiante no perfil, essa velocidade diminui e em algum ponto torna-se novamente subsônica. Mas, como dissemos acima, um fluxo supersônico não pode desacelerar rapidamente, então o surgimento de onda de choque.

Tais choques aparecem em diferentes áreas das superfícies aerodinâmicas, e inicialmente são bastante fracos, mas seu número pode ser grande, e com um aumento na velocidade geral do fluxo, as zonas supersônicas aumentam, os choques “ficam mais fortes” e mudam para o borda posterior do perfil. Mais tarde, as mesmas ondas de choque aparecem na superfície inferior do perfil.

Fluxo supersônico completo ao redor do perfil da asa.

O que tudo isso significa? Aqui está o que. Primeiro– isso é significativo aumento do arrasto aerodinâmico na faixa de velocidade transônica (cerca de M = 1, mais ou menos). Esta resistência cresce devido a um aumento acentuado em um de seus componentes - resistência das ondas. O mesmo que não levamos em consideração anteriormente ao considerar voos em velocidades subsônicas.

Para formar inúmeras ondas de choque (ou ondas de choque) durante a desaceleração de um fluxo supersônico, como disse acima, a energia é desperdiçada e é retirada da energia cinética do movimento da aeronave. Ou seja, o avião simplesmente desacelera (e de forma muito perceptível!). É isso que é resistência das ondas.

Além disso, as ondas de choque, devido à forte desaceleração do fluxo nelas, contribuem para a separação da camada limite atrás de si e sua transformação de laminar em turbulento. Isso aumenta ainda mais o arrasto aerodinâmico.

Inchaço do perfil em diferentes números de Mach Choques, zonas supersônicas locais, zonas turbulentas.

Segundo. Devido ao aparecimento de zonas supersônicas locais no perfil da asa e seu posterior deslocamento para a cauda do perfil com o aumento da velocidade do fluxo e, assim, alterando o padrão de distribuição de pressão no perfil, o ponto de aplicação das forças aerodinâmicas (o centro de pressão) também muda para a borda de fuga. Como resultado, parece momento de mergulho em relação ao centro de massa da aeronave, fazendo com que ela abaixe o nariz.

A que tudo isso leva... Por causa de bastante crescimento acentuado o arrasto aerodinâmico em uma aeronave requer reserva de potência do motor superar a zona transônica e alcançar, por assim dizer, um verdadeiro som supersônico.

Um aumento acentuado no arrasto aerodinâmico na transônica (crise das ondas) devido a um aumento no arrasto das ondas. Сd - coeficiente de resistência.

Avançar. Devido à ocorrência de um momento de mergulho, surgem dificuldades no controle do pitch. Além disso, devido à desordem e irregularidade dos processos associados ao surgimento de zonas supersônicas locais com ondas de choque, o controle se torna difícil. Por exemplo, em rolo, devido a diferentes processos nos planos esquerdo e direito.

Além disso, há a ocorrência de vibrações, muitas vezes bastante fortes devido à turbulência local.

Em geral, um conjunto completo de prazeres, denominado crise das ondas. Mas, a verdade é que todos eles ocorrem (tinha, concreto :-)) quando se utilizam aeronaves subsônicas típicas (com perfil de asa reta e espessa) para atingir velocidades supersônicas.

Inicialmente, quando ainda não havia conhecimento suficiente e os processos de chegada ao supersônico não eram estudados de forma abrangente, esse mesmo conjunto foi considerado quase fatalmente intransponível e foi denominado barreira do som(ou barreira supersônica, se você quiser:-)).

Houve muitos incidentes trágicos ao tentar superar a velocidade do som em aeronaves convencionais a pistão. A forte vibração às vezes causava danos estruturais. Os aviões não tinham potência suficiente para a aceleração necessária. Em vôo horizontal isso era impossível devido ao efeito, que tem a mesma natureza do crise das ondas.

Portanto, um mergulho foi utilizado para acelerar. Mas poderia muito bem ter sido fatal. O momento de mergulho que surgiu durante uma crise de ondas tornava o mergulho demorado e às vezes não havia como escapar. Afinal, para restaurar o controle e eliminar a crise das ondas, foi necessário reduzir a velocidade. Mas fazer isso num mergulho é extremamente difícil (se não impossível).

O mergulho em vôo horizontal é considerado um dos principais motivos do desastre na URSS em 27 de maio de 1943 do famoso caça experimental BI-1 com motor de foguete líquido. Foram realizados testes de velocidade máxima de voo e, segundo estimativas dos projetistas, a velocidade alcançada foi superior a 800 km/h. Depois disso houve um atraso no mergulho, do qual o avião não se recuperou.

Lutador experimental BI-1.

No nosso tempo crise das ondas já está bastante bem estudado e superado barreira do som(se necessário :-)) não é difícil. Em aviões projetados para voar em velocidades relativamente altas, certas soluções e restrições de projeto são aplicadas para facilitar sua operação de voo.

Como se sabe, a crise das ondas começa em números M próximos de um. Portanto, quase todos os aviões a jato subsônicos (de passageiros, em particular) têm um voo limite no número de M. Geralmente está na região de 0,8-0,9M. O piloto é instruído a monitorar isso. Além disso, em muitas aeronaves, quando o nível limite é atingido, a velocidade de voo deve ser reduzida.

Quase todas as aeronaves que voam a velocidades de pelo menos 800 km/h e superiores têm asa varrida(pelo menos ao longo da borda principal :-)). Permite atrasar o início da ofensiva crise das ondas até velocidades correspondentes a M=0,85-0,95.

Asa varrida. Ação básica.

A razão para este efeito pode ser explicada de forma bastante simples. Em uma asa reta, o fluxo de ar com velocidade V se aproxima quase em um ângulo reto, e em uma asa varrida (ângulo de varredura χ) em um certo ângulo de planeio β. A velocidade V pode ser decomposta vetorialmente em dois fluxos: Vτ e Vn.

O fluxo Vτ não afeta a distribuição de pressão na asa, mas o fluxo Vn sim, o que determina com precisão as propriedades de suporte de carga da asa. E é obviamente menor em magnitude do fluxo total V. Portanto, em uma asa varrida, o início de uma crise de ondas e um aumento resistência das ondas ocorre significativamente mais tarde do que em uma asa reta na mesma velocidade de fluxo livre.

Caça experimental E-2A (predecessor do MIG-21). Asa varrida típica.

Uma das modificações da asa varrida foi a asa com perfil supercrítico(mencionou ele). Também permite deslocar o início da crise das ondas para velocidades mais elevadas e, além disso, permite aumentar a eficiência, o que é importante para os aviões de passageiros.

SuperJet 100. Asa varrida com perfil supercrítico.

Se o avião for destinado à passagem barreira do som(passando e crise das ondas também :-)) e vôo supersônico, geralmente sempre difere em certos recursos de design. Em particular, geralmente tem asa fina e perfil de empenagem com bordas afiadas(incluindo em forma de diamante ou triangular) e um determinado formato de asa em planta (por exemplo, triangular ou trapezoidal com transbordamento, etc.).

MIG-21 supersônico. Seguidor E-2A. Uma típica asa delta.

MIG-25. Um exemplo de aeronave típica projetada para vôo supersônico. Perfis finos de asa e cauda, ​​arestas vivas. Asa trapezoidal. perfil

Passando o proverbial barreira do som, isto é, tais aeronaves fazem a transição para a velocidade supersônica em operação de pós-combustão do motor devido ao aumento da resistência aerodinâmica e, claro, para passar rapidamente pela zona crise das ondas. E o próprio momento dessa transição na maioria das vezes não é sentido de forma alguma (repito :-)) nem pelo piloto (ele pode apenas experimentar uma diminuição no nível de pressão sonora na cabine), ou por um observador externo, se , claro, ele poderia observar :-).

No entanto, aqui vale a pena mencionar mais um equívoco associado a observadores externos. Certamente muitos já viram fotografias deste tipo, cujas legendas dizem que este é o momento em que o avião supera barreira do som, por assim dizer, visualmente.

Efeito Prandtl-Gloert. Não envolve quebrar a barreira do som.

Primeiramente, já sabemos que não existe barreira sonora propriamente dita, e a transição para supersônico em si não é acompanhada por nada de extraordinário (incluindo um estrondo ou uma explosão).

Em segundo lugar. O que vimos na foto é o chamado Efeito Prandtl-Gloert. Já escrevi sobre ele. Não está de forma alguma diretamente relacionado à transição para supersônico. Acontece que em altas velocidades (subsônica, aliás :-)), o avião, movendo uma certa massa de ar à sua frente, cria uma certa quantidade de ar atrás dele região de rarefação. Imediatamente após o voo, esta área começa a se encher com o ar do espaço natural próximo. aumento de volume e uma queda acentuada temperatura.

Se umidade do ar suficiente e a temperatura cai abaixo do ponto de orvalho do ar circundante, então condensação de umidade do vapor d'água na forma de neblina que vemos. Assim que as condições forem restauradas aos níveis originais, esta névoa desaparece imediatamente. Todo esse processo é de curta duração.

Este processo em altas velocidades transônicas pode ser facilitado por ondas de choque Eu, às vezes, ajudo a formar algo como um cone suave ao redor do avião.

Altas velocidades favorecem este fenômeno, porém, se a umidade do ar for suficiente, ele pode (e ocorre) ocorrer em velocidades bastante baixas. Por exemplo, acima da superfície dos reservatórios. A maioria, aliás, lindas fotos desta natureza foram feitas a bordo de um porta-aviões, ou seja, em ar bastante úmido.

É assim que funciona. A filmagem, claro, é legal, o espetáculo é espetacular :-), mas não é assim que é mais chamado. nada a ver com isso (e barreira supersônica Mesmo:-)). E isso é bom, eu acho, caso contrário os observadores que tiram esse tipo de foto e vídeo podem não ficar felizes. Onda de choque, você sabe:-)…

Concluindo, há um vídeo (já usei antes), cujos autores mostram o efeito de uma onda de choque de uma aeronave voando em baixa altitude em velocidade supersônica. Há, claro, um certo exagero aí :-), mas princípio geral compreensível. E novamente espetacular: -)…

Isso é tudo por hoje. Obrigado por ler o artigo até o fim :-). Até a próxima vez...

As fotos são clicáveis.