La zvuková bariéra Je to fyzikální jev, který se vztahuje k limitní rychlosti, kterou se může předmět pohybovat v daném médiu, aniž by překročil rychlost zvuku v tomto médiu. Liší se v závislosti na podmínkách prostředí, jako je teplota a nadmořská výška. Mnoho lidí se o toto téma zajímá již delší dobu.
Proto se chystáme věnovat tento článek tomu, abychom vám řekli, co je to zvuková bariéra, její vlastnosti a význam. Další informace o Rychlost zvuku je nezbytné pro pochopení tohoto jevu.
Hlavní charakteristiky
Když se objekt pohybuje rychlostí stejnou nebo menší než je rychlost zvuku, mohou se zvukové vlny, které vydává, šířit prostředím bez problémů. Když se však objekt začne pohybovat rychleji, než je rychlost zvuku, před pohybujícím se objektem dochází k akumulaci zvukových vln. To přímo souvisí s historií letectví a technologickým pokrokem, který umožnil překonat tento fenomén, jak je uvedeno v vývoj moderního letectví.
Tato akumulace vln vytváří vysoký tlak v oblasti zvané „rázová vlna“. Rázová vlna je koncentrace energie, která se tvoří kolem objektu, když dosáhne nebo překročí rychlost zvuku. Abychom tomuto jevu porozuměli, je vhodné přezkoumat, jak letadlo ovlivňuje životní prostředí, protože nadzvuková letadla vytvářejí zvláštnosti v jejich prostředí a jejich vztahu k okolnímu prostředí. teplota a klima.
Když předmět prorazí zvukovou bariéru, dojde k události známé jako „zvukový třesk“. Tato událost se vyznačuje hlasitým a výrazným hlukem, podobným výbuchu nebo hromu. Sonický třesk je způsoben náhlým uvolněním energie uložené v rázové vlně, když jí objekt prochází.
Je důležité si uvědomit, že sonický třesk není sám o sobě škodlivý, ale může způsobit nepohodlí lidem na zemi. Z tohoto důvodu má mnoho oblastí předpisy a omezení pro lety nadzvukových letadel v blízkosti obydlených oblastí. V této souvislosti je zásadní jejich analýza.
Nějaká historie
Vraťme se o pár let zpět. Během druhé světové války došlo ve světě letectví k revoluci s vývojem prvních proudových motorů. Tato letadla jsou schopna létat výše a rychleji. Jak se technologie vyvíjela, nic se nezdálo, že by to mohlo zlepšit rychlost, dokud nebyla známa zvuková bariéra. Tato fáze historie ukazuje, jak se vyvinulo letecké inženýrství překonáním této výzvy, což stojí za zvážení při úvahách o inovace v letectví.
Rychle pochopili, že bez ohledu na to, jak silné jsou nové motory, nemohou se přiblížit rychlosti zvuku: jednak ztrácejí výkon, když se motory přibližují k Mach 1, a jednak kvůli nárazu vln. V té době se věřilo, že rychlost zvuku je nepřekonatelná, fyzicky nepřekonatelná. Odtud název „zvuková bariéra“.
V říjnu 1947 byl prvním letounem, který prolomil zvukovou bariéru, experimentální X-1, který byl speciálně navržen pro něj. Kromě toho to bylo první letadlo ve Spojených státech věnované výzkumu v oblasti letectví a vytvořilo precedens, jehož výsledkem je inventář více než 50 „X-planet“. Tento pokrok znamenal před a po v letectví. Zvědavě, První člověk, který letěl rychleji než Mach 1, byl Chuck Yeager, bývalý pilot USAF, který získal řadu ocenění za svůj vzdušný boj během druhé světové války. X-1 dokázal, že nadzvuková rychlost je fyzicky možná.
Rázové vlny a zvuková bariéra
Abychom pochopili exponenciální nárůst aerodynamického odporu, musíme pochopit, co jsou rázové vlny. K tomuto jevu dochází v důsledku dramatických změn tlaku vzduchu. Zde je jednoduchý příklad: pokud máte kbelík plný vody, otevřete dlaň a tvrdě udeříte do vody, uslyšíte hlasité „prskání“. Pokud budete experiment opakovat, ale budete si hrát pouze s konečky prstů, nejen že to nebude bolet, ale neuslyšíte žádné hlasité zvuky.
Důvodem je, že velká plocha je pokryta rukou a částicemi vody v oblasti dopadu nemají prostor ani čas „utéct“, takže voda dává pocit „tvrdnutí“. To lze také vidět na způsobu, jakým rázové vlny fungují ve vzduchu, což mění naše chápání odporu letu, což může být zajímavé při studiu .
Když totéž uděláte s prsty, voda se přizpůsobí nárazu a usadí se kolem vašich prstů bez hluku a bolesti. Totéž se děje se vzduchem: při letu podzvukovou rychlostí má vzduch čas se pohnout a získat tvar letadla, které jím prochází. Během nadzvukového letu letadlo nenávratně „zasáhlo“ vzduch a vytvořilo obrovské změny tlaku. Toto je známé jako rázová vlna a je zodpovědný za dramatický nárůst aerodynamického odporu. Takže všechna nadzvuková letadla mají stejný vzorec: tenký trup, zahnutá křídla a velmi ostrý nos.
Mýty a pravdy o zvukové bariéře
Kolem zvukové bariéry koluje mnoho mýtů. Pojďme analyzovat některé z nich s pravdou dopředu:
Mýtus: Pokud předmět prolomí zvukovou bariéru, exploduje.
Skutečný: Není to pravda. Přestože průchod předmětu zvukovou bariérou může způsobit sonický třesk, neznamená to, že předmět exploduje. Struktura objektu je navržena tak, aby odolala silám vznikajícím během tohoto procesu.
Mýtus: Zvuková bariéra je fyzická stěna.
Skutečný: Zvuková bariéra není pevnou fyzickou bariérou. Je to termín, který popisuje rychlost, jakou se zvukové vlny hromadí a vytvářejí rázovou vlnu. Jde o jev související s šířením zvuku v konkrétním médiu.
Mýtus: Nadzvuková letadla při letu vždy prolomí zvukovou bariéru.
Pravda: Není nutné, aby nadzvukové letadlo neustále porušovalo zvukovou bariéru. Nadzvuková letadla mohou létat pod i nad rychlostí zvuku v závislosti na podmínkách a cílech letu. Teprve když překročí rychlost zvuku, generuje se sonický třesk.
Mito: Sonický třesk je nebezpečný pro lidi na zemi.
PravdaSonický třesk sám o sobě není nebezpečný. Pro lidi na zemi to však může být nepříjemné a rušivé. Hlasitý, náhlý hluk může způsobit rušení a narušení v obytných a městských oblastech, což vedlo k zavedení předpisů a omezení pro nadzvukové lety v blízkosti obydlených oblastí. Diskuse na atmosférické jevy Zahrnuje také úvahy o hluku ovlivňujícím komunity.
Mito: Zvukovou bariéru mohou prolomit pouze letadla.
Pravda: Přestože jsou letadla nejběžnějším dopravním prostředkem spojeným se zvukovou bariérou, nejsou jediná, která ji dokáže překonat. Jiná vozidla, jako jsou rakety, střely a projektily, mohou také prolomit zvukovou bariéru, když dosáhnou nadzvukové rychlosti.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o zvukové bariéře a jejích vlastnostech.
