Ինչ է ձայնային արգելքը: Ձայնային պատնեշը կոտրելը

«Ձայնային պատնեշ» թեմայով իմ հին տեքստի վերահրապարակում.

Պարզվում է, որ մերձավիացիոն տարածված սխալ պատկերացումներից է այսպես կոչված « ձայնային պատնեշ», որը «հաղթահարվում» է ինքնաթիռով։

Նույնիսկ ավելին. մի ամբողջ թյուր պատկերացումներ կապված են գերձայնային թռիչքի հետ: Ինչպե՞ս է այն աշխատում իրականում: (Պատմություն լուսանկարներով):

Սխալ կարծիք մեկ.«ծափ»՝ իբր ուղեկցող «ձայնային պատնեշը կոտրելը» (ավելի վաղ այս հարցի պատասխանը հրապարակվել էր «Elements» կայքում):

«Բամբակի» հետ կապված թյուրիմացություն կա՝ առաջացած «ձայնային արգելք» տերմինի թյուրիմացությունից։ Այս «փոփը» պատշաճ կերպով կոչվում է «ձայնային բում»: Գերձայնային արագությամբ շարժվող օդանավը շրջակա օդում ստեղծում է հարվածային ալիքներ, օդի ճնշման բարձրացում: Պարզապես, այս ալիքները կարելի է պատկերացնել որպես օդանավի թռիչքին ուղեկցող կոն, որի գագաթը, ասես, կապված է ֆյուզելաժի առաջի մասի հետ, և գեներատորներ, որոնք ուղղված են ինքնաթիռի շարժմանը և տարածվում են բավականին հեռու, օրինակ. , դեպի երկրի մակերեսը։

Երբ այս երևակայական կոնի սահմանը, որը նշանակում է հիմնական ձայնային ալիքի առջևը, հասնում է մարդու ականջին, ապա ճնշման կտրուկ թռիչքը ականջի կողմից ընկալվում է որպես փոփ: Ձայնային բումը, ինչպես կապակցվածը, ուղեկցում է օդանավի ողջ թռիչքը, պայմանով, որ օդանավը շարժվի բավական արագ, թեև հաստատուն արագություն. Մյուս կողմից, բամբակը, կարծես, հիմնական ձայնային հարվածային ալիքի անցումն է երկրի մակերևույթի ֆիքսված կետի վրայով, որտեղ, օրինակ, գտնվում է լսողը։

Այլ կերպ ասած, եթե հաստատուն, բայց գերձայնային արագությամբ գերձայնային օդանավը սկսեր հետ ու առաջ թռչել լսողի վրայով, ապա ծափը լսվելու էր ամեն անգամ՝ օդանավը բավականին մոտ հեռավորության վրա ունկնդրի վրայով թռչելուց որոշ ժամանակ անց:

«Ձայնային արգելքը» աերոդինամիկայի մեջ կոչվում է օդի դիմադրության կտրուկ թռիչք, որը տեղի է ունենում, երբ օդանավը հասնում է ձայնի արագությանը մոտ որոշակի սահմանային արագության: Երբ այս արագությունը հասնում է, օդանավի շուրջ օդի հոսքի բնույթը կտրուկ փոխվում է, ինչը մի ժամանակ շատ դժվարացնում էր գերձայնային արագությունների հասնելը։ Սովորական, ենթաձայնային օդանավն ի վիճակի չէ կայունորեն թռչել ձայնից ավելի արագ, անկախ նրանից, թե ինչպես է այն արագացվել, այն պարզապես կկորցնի վերահսկողությունը և կքանդվի:

Ձայնային պատնեշը հաղթահարելու համար գիտնականները պետք է մշակեին հատուկ աերոդինամիկ պրոֆիլով թեւ և այլ հնարքներ մտածեին։ Հետաքրքիր է, որ ժամանակակից գերձայնային ինքնաթիռի օդաչուն լավ է զգում ձայնային պատնեշի «հաղթահարումն» իր օդանավի կողմից. Բայց այս գործընթացներն ուղղակիորեն կապված չեն գետնի «պոպերի» հետ։

Սխալ կարծիք երկրորդ՝ «մառախուղի ճեղքում».

Եթե ​​գրեթե բոլորը գիտեն «բամբակի» մասին, ապա «մառախուղի» հետ կապված իրավիճակը մի փոքր ավելի «հատուկ» է։ Շատ կադրեր կան, որտեղ թռչող ինքնաթիռը (սովորաբար կործանիչ) «դուրս է գալիս» մառախլապատ կոնից։ Շատ տպավորիչ տեսք ունի.

Մառախուղը կոչվում է «ձայնային արգելք»: Ասում են՝ այս լուսանկարում ֆիքսված է «հաղթահարման» պահը, իսկ մառախուղը «հենց այդ պատնեշն է»։

Իրականում մառախուղի առաջացումը կապված է միայն օդանավի թռիչքին ուղեկցող ճնշման կտրուկ անկման հետ։ Աերոդինամիկ ազդեցությունների արդյունքում ոչ միայն տարածքներ բարձր արյան ճնշում, այլ նաև օդի նոսրացման շրջաններ (առաջանում են ճնշման տատանումներ)։ Հազվադեպ այս տարածքներում է (ըստ էության, հոսում է առանց ջերմափոխանակության միջավայրը, քանի որ գործընթացը «շատ արագ» է ընթանում) և ջրի գոլորշիները խտանում են։ Դրա պատճառը «տեղական ջերմաստիճանի» կտրուկ անկումն է, որը հանգեցնում է այսպես կոչված «ցողի կետի» կտրուկ տեղաշարժի։

Այսպիսով, եթե օդի խոնավությունը և ջերմաստիճանը ճիշտ են, ապա նման մառախուղը, որը առաջանում է մթնոլորտային խոնավության ինտենսիվ խտացումից, ուղեկցում է օդանավի ողջ թռիչքը: Եվ պարտադիր չէ, որ գերձայնային արագությամբ: Օրինակ, ստորև բերված լուսանկարում B-2 ռմբակոծիչը, և սա ենթաձայնային ինքնաթիռ է, ուղեկցվում է բնորոշ մշուշով.

Իհարկե, քանի որ լուսանկարում ֆիքսված է թռիչքի մեկ պահը, ապա գերձայնային ինքնաթիռների դեպքում զգացվում է, որ կործանիչը «դուրս է թռչում» մառախուղից։ Հատկապես ընդգծված էֆեկտ կարելի է ձեռք բերել ծովի վրայով ցածր բարձրությունների վրա թռչելիս, քանի որ այս դեպքում մթնոլորտը սովորաբար շատ խոնավ է:

Այդ իսկ պատճառով գերձայնային թռիչքի «գեղարվեստական» լուսանկարների մեծ մասն արվել է այս կամ այն ​​նավի կողքից, իսկ լուսանկարներում նկարահանվել են կրիչի վրա հիմնված ինքնաթիռներ։

(Օգտագործված նկարներ ԱՄՆ ռազմածովային ուժերի լրատվական ծառայությունից և ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի մամուլի ծառայությունից)

(Հատուկ շնորհակալություն Իգոր Իվանովին մառախուղի ձևավորման ֆիզիկայի վերաբերյալ արժեքավոր մեկնաբանության համար):

Հաջորդը՝ կարծիքներ և քննարկումներ

(Ստորև նշված հաղորդագրություններն ավելացվում են կայքի ընթերցողների կողմից՝ էջի ներքևում գտնվող ձևի միջոցով:)

Ձայնային արգելք աերոդինամիկայի մեջ - շարժումը ուղեկցող մի շարք երևույթների անվանումը Ինքնաթիռ(օրինակ՝ գերձայնային ինքնաթիռներ, հրթիռներ) ձայնի արագությանը մոտ կամ գերազանցող արագությամբ։

Գերձայնային գազի հոսքի շուրջ հոսելիս ամուր մարմիննրա առաջնային եզրին առաջանում է հարվածային ալիք (երբեմն մեկից ավելի՝ կախված մարմնի ձևից)։ Լուսանկարում երևում են հարվածային ալիքներ, որոնք առաջացել են մոդելի ֆյուզելյաժի ծայրին, թևի առջևի և հետևի եզրերին և մոդելի հետևի ծայրին:

Հարվածային ալիքի առջևում (երբեմն կոչվում է նաև հարվածային ալիք), որն ունի շատ փոքր հաստություն (մմ մասնաբաժիններ), հոսքի հատկությունների հիմնական փոփոխությունները տեղի են ունենում գրեթե կտրուկ. նրա արագությունը մարմնի նկատմամբ նվազում և դառնում է. ենթաձայնային, հոսքի մեջ ճնշումը և գազի ջերմաստիճանը կտրուկ բարձրանում են։ Հոսքի կինետիկ էներգիայի մի մասը վերածվում է ներքին էներգիագազ. Այս բոլոր փոփոխություններն ավելի մեծ են, այնքան բարձր է գերձայնային հոսքի արագությունը։ Հիպերձայնային արագության դեպքում (5 մախ և ավելի) գազի ջերմաստիճանը հասնում է մի քանի հազար աստիճանի, ինչը ստեղծում է լուրջ խնդիրներնման արագությամբ շարժվող տրանսպորտային միջոցների համար (օրինակ՝ «Կոլումբիա» մաքոքը վթարի է ենթարկվել 2003 թվականի փետրվարի 1-ին՝ թռիչքի ժամանակ տեղի ունեցած ջերմապաշտպանիչ թաղանթի վնասման պատճառով):

Երբ այս ալիքը հասնում է դիտորդին, որը գտնվում է, օրինակ, Երկրի վրա, նա լսում է բարձր աղմուկպայթյունի նման: Տարածված սխալ պատկերացումն այն է, որ դա օդանավի ձայնի արագությանը հասնելու կամ «ձայնային պատնեշը կոտրելու» հետևանք է։ Փաստորեն, այս պահին դիտորդի կողքով հարվածային ալիք է անցնում, որն անընդհատ ուղեկցում է գերձայնային արագությամբ շարժվող ինքնաթիռին։ Սովորաբար, «փոփոխությունից» անմիջապես հետո դիտորդը կարող է լսել օդանավի շարժիչների բզզոցը, որը չի լսվում մինչև հարվածային ալիքի անցումը, քանի որ օդանավն ավելի արագ է շարժվում, քան նրա արձակած ձայները։ Շատ նմանատիպ դիտարկումը տեղի է ունենում ենթաձայնային թռիչքի ժամանակ. դիտորդի վերևում թռչող օդանավը բարձր բարձրության վրա (ավելի քան 1 կմ) չի լսվում, ավելի ճիշտ, մենք լսում ենք այն ուշացումով. ձայնի աղբյուրի ուղղությունը չի համընկնում գետնից դիտորդի համար տեսանելի ինքնաթիռի ուղղությունը:

Արդեն Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ մարտիկների արագությունը սկսեց մոտենալ ձայնի արագությանը։ Միևնույն ժամանակ, օդաչուները երբեմն սկսում էին դիտարկել այն ժամանակվա անհասկանալի և սպառնալից երևույթները, որոնք տեղի են ունենում իրենց մեքենաների հետ առավելագույն արագությամբ թռչելիս։ Պահպանվել է ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի օդաչուի հուզական զեկույցը իր հրամանատար գեներալ Առնոլդին.
«Պարոն, մեր ինքնաթիռները հիմա արդեն շատ խիստ են։ Եթե ​​էլ ավելի մեծ արագությամբ մեքենաներ լինեն, մենք չենք կարողանա դրանք վարել։ Անցյալ շաբաթ ես սուզվեցի Me-109-ով իմ Mustang-ով: Իմ ինքնաթիռը ցնցվեց օդաճնշական մուրճի պես և դադարեց ղեկին ենթարկվել։ Ես չկարողացա նրան դուրս բերել իր սուզվելուց: Գետնից ընդամենը երեք հարյուր մետր հեռավորության վրա ես հազիվ հարթեցի մեքենան…»:

Պատերազմից հետո, երբ շատ ավիակոնստրուկտորներ և փորձարկող օդաչուներ համառ փորձեր արեցին հասնելու հոգեբանորեն նշանակալի նշանի՝ ձայնի արագության, այս անհասկանալի երևույթները դարձան նորմ, և այդ փորձերից շատերը ավարտվեցին ողբերգականորեն: Սրանից առաջացել է «ձայնային պատնեշ» արտահայտությունը (ֆրանս. mur du son, գերմանական Schallmauer - ձայնային պատ), որը զուրկ չէ միստիցիզմից։ Հոռետեսները պնդում էին, որ անհնար է գերազանցել այս սահմանը, թեև էնտուզիաստները, վտանգելով իրենց կյանքը, բազմիցս փորձել են դա անել: Զարգացում գիտական ​​գաղափարներգազի գերձայնային շարժման մասին հնարավորություն տվեց ոչ միայն բացատրել «ձայնային արգելքի» բնույթը, այլև միջոցներ գտնել այն հաղթահարելու համար։

Պատմական փաստեր

* Առաջին օդաչուն, ով վերահսկվող թռիչքի ժամանակ հասել է գերձայնային արագության, եղել է ամերիկացի փորձարկող օդաչու Չակ Յեգերը Bell X-1 փորձարարական օդանավի վրա (ուղիղ թեւով և XLR-11 հրթիռային շարժիչով), որը մեղմորեն հասել է M = 1,06 արագության: սուզվել. Դա տեղի է ունեցել 1947 թվականի հոկտեմբերի 14-ին։
* ԽՍՀՄ-ում առաջին անգամ ձայնային պատնեշը հաղթահարվեց 1948 թվականի դեկտեմբերի 26-ին Սոկոլովսկու, այնուհետև Ֆեդորովի կողմից՝ փորձնական Լա-176 կործանիչով վայրէջք կատարելիս։
* Առաջին քաղաքացիական ինքնաթիռներ, որը կոտրել է ձայնային պատնեշը, եղել է Douglas DC-8 մարդատար ինքնաթիռը։ 1961 թվականի օգոստոսի 21-ին 12496 մ բարձրությունից կառավարվող սուզման ժամանակ այն հասել է 1,012 Մախ կամ 1262 կմ/ժ արագության։ Թռիչքն իրականացվել է նոր թևերի առջևի եզրերի նախագծման համար տվյալների հավաքագրման նպատակով։
* 1997 թվականի հոկտեմբերի 15-ին՝ ինքնաթիռում ձայնային արգելքը կոտրելուց 50 տարի անց, անգլիացի Էնդի Գրինը կոտրեց ձայնային պատնեշը Thrust SSC-ում:
* 2012 թվականի հոկտեմբերի 14-ին Ֆելիքս Բաումգարտները դարձավ առաջին մարդը, ով կոտրեց ձայնային պատնեշը առանց որևէ շարժիչի օգնության։ փոխադրամիջոց, մեջ ազատ անկում 39 կիլոմետր բարձրությունից ցատկելիս։ Ազատ անկման ժամանակ նա հասել է ժամում 1342,8 կիլոմետր արագության։

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

ձայնային պատնեշ

Ձայնային պատնեշ

երեւույթ, որը տեղի է ունենում օդանավի կամ հրթիռի թռիչքի ժամանակ մթնոլորտում ենթաձայնայինից գերձայնային թռիչքի արագության անցման պահին։ Երբ օդանավի արագությունը մոտենում է ձայնի արագությանը (1200 կմ/ժ), նրա դիմաց օդում հայտնվում է բարակ շրջան, որում. կտրուկ աճճնշումը և օդի խտությունը. Օդի այս սեղմումը թռչող ինքնաթիռի դիմաց կոչվում է հարվածային ալիք։ Գետնի վրա հարվածային ալիքի անցումը ընկալվում է որպես փոփ՝ կրակոցի ձայնի նման։ Գերազանցելով օդանավը անցնում է օդի բարձր խտության այս տարածքով, կարծես ծակելով այն՝ հաղթահարում է ձայնային պատնեշը։ Երկար ժամանակովձայնային պատնեշը կոտրելը թվում էր լուրջ խնդիրավիացիայի զարգացման գործում։ Այն լուծելու համար անհրաժեշտ էր փոխել օդանավի թևի պրոֆիլը և ձևը (այն բարակացել և ավլվել է), ֆյուզելյաժի առջևն ավելի սրածայր դարձնել և ինքնաթիռը զինել ռեակտիվ շարժիչներով։ Առաջին անգամ ձայնի արագությունը գերազանցել է 1947 թվականին C. Yeager-ը X-1 ինքնաթիռով (ԱՄՆ)՝ հեղուկ շարժիչով հրթիռային շարժիչով, որը արձակվել է B-29 ինքնաթիռից։ Ռուսաստանում առաջինը, ով հաղթահարեց ձայնային պատնեշը 1948 թվականին, Օ. Վ. Սոկոլովսկին էր փորձարարական La-176 օդանավի վրա տուրբոռեակտիվ շարժիչով:

Հանրագիտարան «Տեխնոլոգիա». - Մ.: Ռոսման. 2006 .

ձայնային պատնեշ

Մ(∞) թռիչքի ժամանակ աերոդինամիկ օդանավի դիմադրության կտրուկ աճ, որը փոքր-ինչ գերազանցում է M* կրիտիկական թիվը: Պատճառն այն է, որ M(∞) > M* թվերում գալիս է ալիքի դիմադրության տեսքը։ Ինքնաթիռների ալիքի դիմադրության գործակիցը շատ արագ աճում է M թվի աճով` սկսած M(∞) = M*-ից:
ներկայությունը Զ.բ. դժվարացնում է ձայնի արագությանը հավասար թռիչքի արագություն ձեռք բերելը և դրան հաջորդող անցումը գերձայնային թռիչքի: Դրա համար պարզվեց, որ անհրաժեշտ է ստեղծել օդանավեր բարակ ծածկված թևերով, ինչը հնարավորություն է տվել զգալիորեն նվազեցնել դիմադրությունը, և ռեակտիվ շարժիչներ, որոնցում մղումը մեծանում է արագության աճով:
ԽՍՀՄ-ում արագ արագությանը հավասարձայնը, առաջին անգամ ձեռք է բերվել La-176 ինքնաթիռում 1948 թվականին:

Ավիացիա: Հանրագիտարան. - Մ.: Ռուսական մեծ հանրագիտարան. Գլխավոր խմբագիրԳ.Պ. Սվիշչև. 1994 .

Տեսեք, թե ինչ է «ձայնային արգելքը» այլ բառարաններում.

Ձայնային արգելքը աերոդինամիկայի մեջ մի շարք երևույթների անվանումն է, որոնք ուղեկցում են օդանավի (օրինակ՝ գերձայնային ինքնաթիռ, հրթիռ) շարժմանը ձայնի արագությանը մոտ կամ գերազանցող արագությամբ։ Բովանդակություն 1 Շոկային ալիք, ... ... Վիքիպեդիա

ՁԱՅՆԱՅԻՆ ԱՌԱՆՑ, ավիացիայում դժվարությունների պատճառ՝ թռիչքի արագությունը ձայնի արագությունից բարձր բարձրացնելիս (ԳԵՐՁԱՅՆԱԿԱՆ ԱՐԱԳՈՒՅԹ)։ Մոտենալով ձայնի արագությանը, օդանավը զգում է դիմադրության անսպասելի աճ և աերոդինամիկ LIFT-ի կորուստ ... ... Գիտատեխնիկական հանրագիտարանային բառարան

ձայնային պատնեշ- garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys՝ անգլ. ձայնային խոչընդոտ; ձայնային արգելք vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. ձայնային արգելք, m pranc. barrière sonique, f; frontiere sonique, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas

ձայնային պատնեշ- 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

Աերոդինամիկ դիմադրության կտրուկ աճ, երբ օդանավի թռիչքի արագությունը մոտենում է ձայնի արագությանը (թռիչքի մախ թվի կրիտիկական արժեքը գերազանցված է): Դա բացատրվում է ալիքային ճգնաժամով, որն ուղեկցվում է ալիքային դիմադրության աճով։ Հաղթահարել 3....... Մեծ հանրագիտարանային պոլիտեխնիկական բառարան

ձայնային պատնեշ- օդային միջավայրի դիմադրության կտրուկ աճ օդանավի շարժման նկատմամբ. մոտեցում ձայնի տարածման արագությանը մոտ արագություններին: Հաղթահարելով 3. բ. հնարավոր է դարձել օդանավի աերոդինամիկ ձևերի բարելավման և հզոր ... ... Ռազմական տերմինների բառարան

ձայնային պատնեշ- ձայնային պատնեշ՝ աերոդինամիկ ինքնաթիռի դիմադրության կտրուկ աճ M∞ մախ թռիչքի համարներով՝ մի փոքր գերազանցելով M* կրիտիկական թիվը: Պատճառն այն է, որ M∞ > թվերի համար «Ավիացիա» հանրագիտարան

ձայնային պատնեշ- ձայնային պատնեշ՝ աերոդինամիկ ինքնաթիռի դիմադրության կտրուկ աճ M∞ մախ թռիչքի համարներով՝ մի փոքր գերազանցելով M* կրիտիկական թիվը: Պատճառն այն է, որ M∞ > M* թվերի մոտ առաջանում է ալիքային ճգնաժամ,…… «Ավիացիա» հանրագիտարան

- (Ֆրանսիական պատնեշի ֆորպոստ): 1) դարպասներ բերդերում. 2) ասպարեզներում և կրկեսներում՝ պարիսպ, գերան, ձող, որի միջով ցատկում է ձին։ 3) նշան, որ մարտիկները հասնում են մենամարտի: 4) բազրիք, ճաղավանդակ. Բառարան օտար բառերներառված ... ... Ռուսաց լեզվի օտար բառերի բառարան

ԱՐԳԵԼԱՎՈՐ, ամուսին. 1. Ճանապարհին (ցատկերի, վազքի ժամանակ) տեղադրված խոչընդոտ (պատի տեսակ, խաչաձող): Վերցրեք բ. (հաղթահարեք այն): 2. Ցանկապատ, պարիսպ։ Բ. օթյակներ, պատշգամբներ. 3. տրանս. Խոչընդոտ, ինչ-որ բանի խոչընդոտ: Գետ բնական բ. համար…… ԲառարանՕժեգով

Կամ այն ​​գերազանցելը:

Հանրագիտարան YouTube

1 / 3

Ինչպես է Օդանավը հաղթահարում ՁԱՅՆԱՅԻՆ ԱՐԳԵԼԸ

Թռիչք դեպի «տիեզերք» U-2 ինքնաթիռով / Տեսարան օդաչուների խցիկից

Ձայնային պատնեշ. Թռիչք գերձայնային արագությամբ.

սուբտիտրեր

Ինքնաթիռի հետևանքով առաջացած հարվածային ալիք

Արդեն Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ մարտիկների արագությունը սկսեց մոտենալ ձայնի արագությանը։ Միևնույն ժամանակ, օդաչուները երբեմն սկսում էին դիտարկել այն ժամանակվա անհասկանալի և սպառնալից երևույթները, որոնք տեղի են ունենում իրենց մեքենաների հետ առավելագույն արագությամբ թռչելիս։ Պահպանվել է ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի օդաչուի հուզական զեկույցը իր հրամանատար գեներալ Առնոլդին.

Պարոն, մեր ինքնաթիռները հիմա արդեն շատ խիստ են։ Եթե ​​էլ ավելի մեծ արագությամբ մեքենաներ լինեն, մենք չենք կարողանա դրանք վարել։ Անցյալ շաբաթ ես սուզվեցի Me-109-ով իմ Mustang-ով: Իմ ինքնաթիռը ցնցվեց օդաճնշական մուրճի պես և դադարեց ղեկին ենթարկվել։ Ես չկարողացա նրան դուրս բերել իր սուզվելուց: Գետնից ընդամենը երեք հարյուր մետր հեռավորության վրա ես հազիվ հարթեցի մեքենան...

Պատերազմից հետո, երբ շատ ավիակոնստրուկտորներ և փորձարկող օդաչուներ համառ փորձեր արեցին հասնելու հոգեբանորեն նշանակալի նշանի՝ ձայնի արագության, այս անհասկանալի երևույթները դարձան նորմ, և այդ փորձերից շատերը ավարտվեցին ողբերգականորեն: Սա կյանքի կոչեց «ձայնային պատնեշ» արտահայտությունը (ֆր. mur du son, գերմանական Schallmauer - ձայնային պատ)՝ զուրկ միստիցիզմից։ Հոռետեսները պնդում էին, որ անհնար է գերազանցել այս սահմանը, թեև էնտուզիաստները, վտանգելով իրենց կյանքը, բազմիցս փորձել են դա անել: Գազի գերձայնային շարժման մասին գիտական ​​պատկերացումների զարգացումը հնարավորություն տվեց ոչ միայն բացատրել «ձայնային պատնեշի» բնույթը, այլև միջոցներ գտնել այն հաղթահարելու համար։

Օդանավի ֆյուզելաժի, թևի և պոչի շուրջ ենթաձայնային հոսքի դեպքում դրանց ուրվագծերի ուռուցիկ հատվածներում հայտնվում են տեղական հոսքի արագացման գոտիներ: Երբ օդանավի թռիչքի արագությունը մոտենում է ձայնի արագությանը, հոսքի արագացման գոտիներում օդի տեղական արագությունը կարող է մի փոքր գերազանցել ձայնի արագությունը (նկ. 1ա): Անցնելով արագացման գոտին՝ հոսքը դանդաղում է՝ հարվածային ալիքի անխուսափելի ձևավորմամբ (սա գերձայնային հոսքերի հատկությունն է․ Այս հարվածային ալիքների ինտենսիվությունը ցածր է. նրանց ճակատների վրա ճնշման անկումը փոքր է, բայց դրանք հայտնվում են միանգամից բազմության մեջ, ապարատի մակերեսի տարբեր կետերում, և միասին կտրուկ փոխում են դրա հոսքի բնույթը. թռիչքային բնութագրերի վատթարացում. թևերի անկումը, օդային ղեկը և օդանավերը կորցնում են իրենց արդյունավետությունը, ապարատը դառնում է անկառավարելի, և այս ամենը չափազանց անկայուն է, կա ուժեղ թրթռում: Այս երեւույթն անվանվել է ալիքային ճգնաժամ. Երբ ապարատի արագությունը դառնում է գերձայնային (> 1), հոսքը կրկին դառնում է կայուն, թեև դրա բնութագիրը հիմնովին փոխվում է (նկ. 1բ):

Բրինձ. 1 ա. Օդափոխում ձայնային հոսքին մոտ:	Բրինձ. 1բ. Օդափոխում գերձայնային հոսքով:

Համեմատաբար հաստ պրոֆիլով թևերի համար ալիքային ճգնաժամի պայմաններում ճնշման կենտրոնը կտրուկ հետ է շարժվում, ինչի արդյունքում օդանավի քիթն ավելի է «ծանրանում»։ Նման թևով մխոցային կործանիչների օդաչուները, ովքեր փորձում էին առավելագույն արագություն զարգացնել բարձր բարձրությունից սուզվելիս առավելագույն հզորությամբ, երբ մոտենալով «ձայնային պատնեշին», դարձան ալիքային ճգնաժամի զոհ. սուզվել առանց մարելու արագության, որն իր հերթին շատ դժվար է անել սուզվելիս: Մեծ մասը հայտնի դեպքՆերքին ավիացիայի պատմության մեջ հորիզոնական թռիչքից սուզվելը Բախչըվանջիի աղետն է ԲԻ-1 հրթիռի փորձարկման ժամանակ։ Մաքսիմում արագություն. Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի լավագույն ուղիղ թևերով կործանիչները, ինչպիսիք են P-51 Mustang-ը կամ Me-109-ը, ալիքային ճռճռոց են ունեցել բարձր բարձրությունների վրա՝ 700-750 կմ/ժ արագությամբ: Միևնույն ժամանակ, նույն ժամանակաշրջանի «Messerschmitt Me.262» և «Me.163» ինքնաթիռներն ունեին ավլված թեւ, որի շնորհիվ նրանք կարող էին առանց որևէ խնդրի զարգացնել ավելի քան 800 կմ/ժ արագություն։ Հարկ է նաև նշել, որ ավանդական պտուտակով ինքնաթիռը ներս մակարդակի թռիչքչի կարող հասնել ձայնի արագությանը մոտ արագություն, քանի որ պտուտակի շեղբերները մտնում են ալիքային ճգնաժամային գոտի և կորցնում են արդյունավետությունը ինքնաթիռից շատ ավելի վաղ: Գերձայնային պտուտակները թքուր շեղբերով կարող են լուծել այս խնդիրը, բայց միացված այս պահինՆման պտուտակները, պարզվում է, տեխնիկապես չափազանց բարդ են և շատ աղմկոտ, ուստի դրանք գործնականում չեն օգտագործվում:

Ժամանակակից ենթաձայնային օդանավերը, որոնց թռիչքի արագությունը բավական մոտ է ձայնային արագությանը (ավելի քան 800 կմ/ժ), սովորաբար իրականացվում է բարակ պրոֆիլներով ավլված թեւով և պոչով, ինչը հնարավորություն է տալիս տեղափոխել այն արագությունը, որով սկսվում է ալիքային ճգնաժամը: ավելի բարձր արժեքներ. Գերձայնային ինքնաթիռները, որոնք պետք է անցնեն ալիքային ճգնաժամի մի հատված՝ միաժամանակ ձեռք բերելով գերձայնային արագություն, ունեն դիզայնի տարբերություններենթաձայնայինից, որոնք կապված են ինչպես օդային միջավայրի գերձայնային հոսքի առանձնահատկությունների, այնպես էլ գերձայնային թռիչքի և ալիքային ճգնաժամի պայմաններում առաջացող բեռներին դիմակայելու անհրաժեշտության հետ, մասնավորապես, եռանկյունաձև թևի պլանում ադամանդե ձևով կամ եռանկյունաձև պրոֆիլ:

• Ենթաձայնային թռիչքի արագությունների դեպքում պետք է խուսափել արագություններից, որոնցով սկսվում է ալիքային ճգնաժամը (այս արագությունները կախված են օդանավի աերոդինամիկական բնութագրերից և թռիչքի բարձրությունից).
• Ենթաձայնայինից գերձայնային արագության անցումը ռեակտիվ ինքնաթիռներով պետք է իրականացվի հնարավորինս արագ՝ օգտագործելով շարժիչի հետայրիչը՝ ալիքային ճգնաժամային գոտում երկար թռիչքից խուսափելու համար:

Ժամկետ ալիքային ճգնաժամվերաբերում է նաև ջրային նավերին, որոնք շարժվում են ջրի մակերևույթի ալիքների արագությանը մոտ արագությամբ: Ալիքային ճգնաժամի զարգացումը դժվարացնում է արագության բարձրացումը։ Նավի կողմից ալիքային ճգնաժամի հաղթահարումը նշանակում է մտնել սահելու ռեժիմ (թափքը ջրի երեսին սահել):

Փորձառու կործանիչի նվազմամբ թռիչքներում

Ներկայումս «ձայնային պատնեշը կոտրելու» խնդիրը, ըստ էության, կարծես թե հզոր ուժային շարժիչների խնդիրն է։ Եթե ​​կա բավականաչափ մղում, որպեսզի հաղթահարվի ձայնային պատնեշը և անմիջապես դրա վրայով հանդիպող դիմադրության աճը, որպեսզի ինքնաթիռը կարողանա արագ անցնել կրիտիկական արագության միջակայքը, ապա մեծ դժվարություն չպետք է սպասել: Թերևս ինքնաթիռի համար ավելի հեշտ կլիներ թռչել գերձայնային արագության միջակայքում, քան ենթաձայնային և գերձայնային արագությունների միջև անցումային միջակայքում:

Այսպիսով, իրավիճակը որոշակիորեն նման է այն իրավիճակին, որը տիրում էր այս դարասկզբին, երբ Ռայթ եղբայրները կարողացան ապացուցել դրա հնարավորությունը. ակտիվ թռիչքքանի որ նրանք ունեին թեթև շարժիչ՝ բավարար մղումով։ Եթե ​​մենք ունենայինք համապատասխան շարժիչներ, ապա գերձայնային թռիչքը բավականին սովորական կդառնար: Մինչև վերջերս, հարթ թռիչքի ժամանակ ձայնային պատնեշը կոտրելը հաջողվում էր միայն բավականին ոչ տնտեսական շարժիչ համակարգերի միջոցով, ինչպիսիք են հրթիռային և ռամջեթ շարժիչները՝ վառելիքի շատ բարձր սպառումով: Հագեցած են X-1 տիպի փորձարարական ինքնաթիռներ և Sky-rocket (Sky-rocket): հրթիռային շարժիչներ, որոնք հուսալի են միայն մի քանի րոպե թռիչքի համար, կամ տուրբոռեակտիվ շարժիչներհետայրիչներով, սակայն այս գրելու պահին ստեղծվել են մի քանի ինքնաթիռներ, որոնք կարող են թռչել գերձայնային արագությամբ կես ժամ: Եթե ​​թերթում կարդում եք, որ օդանավը «անցել է ձայնային պատնեշով», դա հաճախ նշանակում է, որ դա արել է սուզվելու միջոցով: Այս դեպքում ձգողականությունը լրացնում էր անբավարար ձգողական ուժը։

Այս աերոբատիկայի հետ կապված մի տարօրինակ երևույթ կա, որը ես կցանկանայի նշել. Ենթադրենք ինքնաթիռը

մոտենում է դիտորդին ենթաձայնային արագությամբ, սուզվում՝ հասնելով գերձայնային արագության, ապա դուրս է գալիս սուզվելուց և կրկին շարունակում է թռչել ենթաձայնային արագությամբ։ Այս դեպքում գետնի վրա գտնվող դիտորդը հաճախ լսում է երկու բարձր բում ձայն, որոնք բավականին արագ իրար հետևում են. «Բում, բում»: Որոշ գիտնականներ առաջարկել են կրկնակի դղրդյունի ծագման բացատրություններ։ Ակերետը Ցյուրիխում և Մորիս Ռոյը Փարիզում երկուսն էլ ենթադրել են, որ բզզոցը պայմանավորված է ձայնային ազդակների կուտակմամբ, ինչպիսիք են շարժիչի աղմուկը, որոնք արձակվել են օդանավը ձայնային արագությամբ անցնելիս: Եթե ​​օդանավը շարժվում է դեպի դիտորդը, ապա օդանավի արձակած աղմուկը դիտողին կհասնի ավելի կարճ ժամանակահատվածում՝ համեմատած այն ինտերվալի հետ, որում այն ​​թողարկվել է: Այսպիսով, միշտ տեղի է ունենում ձայնային ազդակների որոշակի կուտակում՝ պայմանով, որ ձայնի աղբյուրը շարժվի դեպի դիտորդը։ Այնուամենայնիվ, եթե ձայնի աղբյուրը շարժվում է ձայնի արագությանը մոտ արագությամբ, ապա կուտակումն անսահմանորեն մեծանում է։ Սա ակնհայտ է դառնում, եթե ենթադրենք, որ աղբյուրի կողմից արձակված ամբողջ ձայնը, որը շարժվում է ձայնի արագությամբ ուղիղ դեպի դիտորդը, կհասնի վերջինիս ժամանակի մի կարճ պահին, այն է, երբ ձայնի աղբյուրը մոտենա դիտորդի գտնվելու վայրին: Պատճառն այն է, որ ձայնը և ձայնի աղբյուրը շարժվելու են նույն արագությամբ։ Եթե ​​ձայնը այս ժամանակահատվածում շարժվեր գերձայնային արագությամբ, ապա ընկալվող և արտանետվող ձայնային ազդակների հաջորդականությունը կփոխվեր. Դիտորդը կտարբերի ավելի ուշ արձակված ազդանշանները, նախքան նա կընկալի ավելի վաղ արձակված ազդանշանները:

Կրկնակի բզզոց գործընթացը, համաձայն այս տեսության, կարելի է պատկերել Նկ. 58. Ենթադրենք, որ օդանավը շարժվում է ուղիղ դեպի դիտորդը, բայց փոփոխական արագությամբ: AB կորը ցույց է տալիս օդանավի շարժումը՝ որպես ժամանակի ֆունկցիա: Կորին շոշափողի թեքությունը ցույց է տալիս օդանավի ակնթարթային արագությունը: Դիագրամում ցուցադրված զուգահեռ գծերը ցույց են տալիս ձայնի տարածումը. Այս ուղիղ գծերի թեքության անկյունը համապատասխանում է ձայնի արագությանը: Նախ՝ հատվածում օդանավի արագությունը ենթաձայնային է, ապա հատվածում՝ գերձայնային, վերջում՝ հատվածում՝ կրկին ենթաձայնային։ Եթե ​​դիտորդը գտնվում է սկզբնական D հեռավորության վրա, ապա նշված կետերը հորիզոնական գիծհամապատասխանում են նրա կողմից ընկալվող հաջորդականությանը

Բրինձ. 58. Փոփոխական արագությամբ թռչող օդանավի հեռավորություն-ժամանակ դիագրամ: Զուգահեռ գծերը թեքության անկյունով ցույց են տալիս ձայնի տարածումը:

ձայնային ազդակներ. Մենք տեսնում ենք, որ ձայնային պատնեշի (կետ) երկրորդ անցման ժամանակ օդանավի արձակած ձայնը դիտողին ավելի շուտ է հասնում, քան առաջին անցման ժամանակ արձակված ձայնը (կետ): Այս երկու ակնթարթում դիտորդը անվերջ փոքր ժամանակամիջոցից հետո ընկալում է սահմանափակ ժամանակահատվածում արտանետվող իմպուլսներ։ Ուստի նա լսում է պայթյունի նման բզզոց։ Երկու բզզոց հնչյունների միջև այն միաժամանակ ընկալում է երեք ազդակ, որոնք արտանետվում են. տարբեր ժամանակինքնաթիռով.

Նկ. 59-ը սխեմատիկորեն ցույց է տալիս աղմուկի ինտենսիվությունը, որը կարելի է ակնկալել այս պարզեցված դեպքում: Հարկ է նշել, որ ձայնային իմպուլսների կուտակումը մոտեցող ձայնային աղբյուրի դեպքում նույն գործընթացն է, որը հայտնի է որպես Դոպլերի էֆեկտ; սակայն, վերջին էֆեկտի բնութագրումը սովորաբար սահմանափակվում է կուտակման գործընթացի հետ կապված բարձրության փոփոխությամբ: Ընկալվող աղմուկի ինտենսիվությունը դժվար է հաշվարկել, քանի որ դա կախված է ձայնի արտադրության մեխանիզմից, որը լավ հայտնի չէ: Բացի այդ, գործընթացը բարդանում է հետագծի ձևով, հնարավոր արձագանքներով և նաև հարվածային ալիքներ, որոնք նկատվում են տարբեր մասերօդանավը թռիչքի ժամանակ, և որի էներգիան օդանավի դանդաղեցումից հետո վերածվում է ձայնային ալիքների: Որոշ

Բրինձ. 59. Դիտորդի կողմից ընկալվող աղմուկի ինտենսիվության սխեմատիկ ներկայացում:

Այս թեմայի վերաբերյալ վերջին հոդվածները վերագրում են կրկնակի դղրդյունը, երբեմն եռակի դղրդյունը, որը նկատվում է գերարագ սուզումների ժամանակ այս հարվածային ալիքներին:

«Ձայնային պատնեշը կոտրելու» կամ «ձայնի պատի» խնդիրը կարծես գրգռում է հանրության երևակայությունը (անգլերեն ֆիլմը, որը կոչվում է Breaking the Sound Barrier, որոշակի պատկերացում է տալիս մեկ մախով թռչելու հետ կապված մարտահրավերների մասին); օդաչուներն ու ինժեներները խնդիրը քննարկում են ինչպես լրջորեն, այնպես էլ կատակով: Տրանսոնային թռիչքի հետևյալ «գիտական ​​զեկույցը» ցույց է տալիս տեխնիկական գիտելիքների և բանաստեղծական ազատությունների հիանալի համադրություն.

Մենք սահուն սահում էինք օդով ժամում 540 մղոն արագությամբ: Ինձ միշտ դուր է եկել փոքրիկ XP-AZ5601-NG-ն իր պարզ կառավարումների և այն փաստի համար, որ Prandtl-Reynolds ցուցիչը փակված է վահանակի վերին աջ անկյունում: Ես ստուգեցի գործիքները. Ջուր, վառելիք, RPM, Carnot արդյունավետություն, հողի արագություն, էնթալպիա: Ամեն ինչ լավ է. Վերնագիր 270°: Այրման ամբողջականությունը նորմալ է՝ 23 տոկոս: Հին տուրբո-ռեակտիվը մռնչում էր նույնքան հանգիստ, ինչպես միշտ, և Թոնիի ատամները հազիվ էին շրխկթխկացնում նրա 17 դռներից, որոնք նետված էին Շենեկտադիի վրա: Շարժիչից միայն յուղի բարակ կաթիլ է արտահոսել։ Սա է կյանքը!

Ես գիտեի, որ ինքնաթիռի շարժիչը լավ է այն արագությունների համար, որոնք մենք երբևէ փորձել ենք զարգացնել: Եղանակն այնքան պարզ էր, երկինքն այնքան կապույտ, օդն այնքան հանգիստ, որ չդիմացա և արագություն ավելացրեցի։ Ես լծակը դանդաղ տեղափոխեցի մեկ դիրք առաջ։ Կարգավորիչը միայն մի փոքր տատանվեց, և մոտավորապես հինգ րոպե հետո ամեն ինչ լռեց: 590 մղոն/ժ. Ես նորից սեղմեցի լծակը։ Միայն երկու վարդակներ են խցանված: Ես սեղմեցի նեղ անցքի մաքրիչը: Նորից բացեք: 640 մղոն/ժ. Հանգիստ. Արտանետվող խողովակը գրեթե ամբողջությամբ թեքվել էր, մի կողմից մի քանի քառակուսի մատնաչափ դեռ բաց էր։ Ձեռքերս քոր առաջացրին լծակի վրա, և ես նորից սեղմեցի այն։ Ինքնաթիռն արագացել է մինչև 690 մղոն/ժամ՝ անցնելով կրիտիկական հատվածով՝ առանց որևէ պատուհան կոտրելու։ Տնակը տաքանում էր, ուստի ևս մի քիչ օդ դրեցի հորձանուտի հովացուցիչի մեջ: Առավելագույնը 0,9! Ես երբեք ավելի արագ չեմ թռչել։ Ես տեսնում էի, թե ինչպես է դողում անցք պատուհանից դուրս, այնպես որ ես հարմարեցրի թևի ձևը և այն անհետացավ։

Թոնին հիմա նիրհում էր, և ես ծուխը փչեցի նրա ծխամորճից։ Ես չդիմացա և արագությունը ավելացրի ևս մեկ մակարդակ: Ուղիղ տասը րոպեում մենք հասանք 0,95 մախի։ Վերադառնալով այրման պալատներում, ընդհանուր ճնշումը սատանայականորեն իջավ: Դա կյանքն էր։ Կարմանի ցուցիչը կարմիր էր ցույց տալիս, բայց ինձ դա չէր հետաքրքրում։ Թոնիի մոմը դեռ վառվում էր։ Ես գիտեի, որ գամման զրոյական է, բայց դա ինձ չէր հետաքրքրում:

Ես հուզմունքից գլխապտույտ ունեի։ Էլի! Ձեռքս դրեցի լծակի վրա, բայց հենց այդ պահին Թոնին ձեռքս մեկնեց ու ծունկը սեղմեց ձեռքիս։ Լծակը ցատկեց այնքան, որքան տասը մակարդակ: Ջա՜ Փոքր ինքնաթիռն ամբողջ երկարությամբ դողում էր, և արագության հսկայական կորուստը Թոնիին ու ինձ գցեց վահանակ։ Թվում էր, թե ուժեղ հարվածեցինք աղյուսե պատ! Ես տեսնում էի, որ ինքնաթիռի քիթը ճմրթված է։ Նայեցի մակոմետրին ու քարացա։ 1.00! Աստված, մի ակնթարթում մտածեցի, մենք առավելագույնի վրա ենք: Եթե ​​ես չստիպեմ նրան դանդաղեցնել արագությունը նախքան սայթաքելը, մենք կնվազենք դիմադրության մեջ: Չափազանց ուշ! Մախ 1.01! 1.02! 1.03! 1.04! 1.06! 1.09! 1.13! 1.18 Ես հուսահատ էի, բայց Թոնին գիտեր ինչ անել։ Աչքի թարթման մեջ նա վերադարձրեց

շարժվել Տաք օդը հոսեց արտանետվող խողովակի մեջ, այն սեղմվեց տուրբինում, նորից ներխուժեց խցիկներ, ընդլայնեց կոմպրեսորը: Վառելիքը սկսեց հոսել տանկերի մեջ։ Էնտրոպիայի հաշվիչը ճոճվեց մինչև լրիվ զրոյի: Մախ 1.20! 1.19 1.18 1.17 Մենք փրկված ենք։ Նա ետ սահեց, նա հետ շեղվեց, երբ Թոնին և ես աղոթեցինք, որ հոսքի բաժանարարը չխրվի: 1.10 1.08! 1.05!

Ջա՜ Մենք հարվածեցինք պատի մյուս կողմը: Մենք թակարդում ենք։ Բավարար բացասական ուժ չկա՝ հետ կանգնելու համար:

Մինչ մենք պատից վախենալով թաքնվում էինք, փոքր ինքնաթիռի պոչը քանդվեց, և Թոնին բղավեց. Բայց նրանք թեքվեցին սխալ ճանապարհով։

Թոնին ձեռքը մեկնեց և առաջ մղեց նրանց, իսկ նրա մատներից հոսում էին Մաչ տողեր։ Ես դրանք վառել եմ։ Հարվածը ապշեցուցիչ էր. Մենք կորցրել ենք գիտակցությունը։

Երբ ես ուշքի եկա, մեր փոքրիկ ինքնաթիռը, ամբողջապես խճճված, պարզապես անցնում էր «Մախ զրոյով»։ Ես դուրս քաշեցի Թոնիին, և մենք ծանր ընկանք գետնին։ Ինքնաթիռը դանդաղել է արևելքում։ Մի քանի վայրկյան հետո լսեցինք մի դղրդյուն, կարծես մեկ այլ պատի էր բախվել։

Ոչ մի պտուտակ չի գտնվել։ Թոնին զբաղվեց ցանցագործությամբ, և ես թափառեցի MIT: