Waar denken we aan als we de uitdrukking "geluidsbarrière" horen? Een bepaalde grens en barrière, die het gehoor en het welzijn ernstig kan aantasten, te overwinnen. Meestal wordt de geluidsbarrière geassocieerd met de verovering van het luchtruim en het beroep van piloot.
Het overwinnen van deze barrière kan de ontwikkeling van chronische ziekten, pijnsyndromen en allergische reacties veroorzaken. Zijn deze percepties correct of zijn het stereotypen? Hebben ze een feitelijke basis? Wat is een geluidsbarrière? Hoe en waarom komt het voor? Dit alles en enkele aanvullende nuances, evenals historische feiten met betrekking tot dit concept, zullen we in dit artikel proberen te achterhalen.
Deze mysterieuze wetenschap is aerodynamica
In de wetenschap van aerodynamica, ontworpen om de verschijnselen te verklaren die gepaard gaan met de beweging van een
vliegtuig, is er het concept van "geluidsbarrière". Dit is een rijverschijnselen die optreden tijdens de beweging van supersonische vliegtuigen of raketten die bewegen met snelheden die dicht bij de geluidssnelheid of hoger liggen.
Wat is een schokgolf?
Tijdens de supersonische stroming rond het apparaat ontstaat er een schokgolf in de windtunnel. De sporen zijn zelfs met het blote oog te zien. Op de grond zijn ze gemarkeerd met een gele lijn. Buiten de kegel van de schokgolf, voor de gele lijn, op de grond, is het vliegtuig niet eens hoorbaar. Met een snelheid die het geluid overschrijdt, worden de lichamen onderworpen aan een stroming rond de geluidsstroom, wat een schokgolf met zich meebrengt. Er kunnen er meer dan één zijn, afhankelijk van de vorm van het lichaam.
Schokgolf transformatie
De voorkant van de schokgolf, die soms de schokgolf wordt genoemd, heeft een vrij kleine dikte, wat het niettemin mogelijk maakt om de abrupte veranderingen in de eigenschappen van de stroming te volgen, een afname van zijn snelheid ten opzichte van het lichaam en een overeenkomstige toename van de druk en temperatuur van het gas in de stroom. In dit geval wordt de kinetische energie gedeeltelijk omgezet in de interne energie van het gas. Het aantal van deze veranderingen hangt rechtstreeks af van de snelheid van de supersonische stroom. Naarmate de schokgolf van het apparaat af beweegt, neemt de drukval af en wordt de schokgolf omgezet in geluid. Ze kan een externe waarnemer bereiken die een karakteristiek geluid zal horen dat lijkt op een explosie. Er is een mening dat dit aangeeft dat het apparaat de geluidssnelheid heeft bereikt, wanneer de geluidsbarrière wordt achtergelaten door het vliegtuig.
Wat is er echt aan de hand?
Het zogenaamde momenthet overwinnen van de geluidsbarrière is in de praktijk het passeren van een schokgolf met een groeiend gerommel van vliegtuigmotoren. Nu loopt het apparaat voor op het bijbehorende geluid, dus het gezoem van de motor zal erna te horen zijn. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd het mogelijk om de snelheid van vliegtuigen tot de snelheid van het geluid te naderen, maar tegelijkertijd merkten piloten alarmsignalen op bij de bediening van vliegtuigen.
Na het einde van de oorlog probeerden veel vliegtuigontwerpers en piloten de geluidssnelheid te bereiken en de geluidsbarrière te doorbreken, maar veel van deze pogingen eindigden tragisch. Pessimistische wetenschappers voerden aan dat deze limiet niet overschreden kon worden. In geen geval experimenteel, maar wetenschappelijk, was het mogelijk om de aard van het concept "geluidsbarrière" uit te leggen en manieren te vinden om het te overwinnen.
Afgeleide aanbevelingen voor veilig vliegen
Veilige vluchten met transsone en supersonische snelheden zijn mogelijk als een golfcrisis wordt vermeden, waarvan het optreden afhangt van de aerodynamische parameters van het vliegtuig en de hoogte van de vlucht. Overgangen van het ene snelheidsniveau naar het andere moeten zo snel mogelijk worden uitgevoerd met behulp van een naverbrander, die een lange vlucht in de golfcrisiszone zal helpen voorkomen. De golfcrisis als concept kwam voort uit het vervoer over water. Het ontstond ten tijde van de beweging van schepen met een snelheid die dicht bij de snelheid van golven op het wateroppervlak lag. In een golfcrisis komen brengt de moeilijkheid met zich mee om de snelheid te verhogen, en als het zo eenvoudig mogelijk is om de golfcrisis te overwinnen, dan kun je bereikenschaven of glijden op het wateroppervlak.
Geschiedenis in vliegtuigbesturing
De eerste persoon die supersonische vliegsnelheid bereikt op een experimenteel vliegtuig is de Amerikaanse piloot Chuck Yeager. Zijn prestatie wordt genoteerd in de geschiedenis op 14 oktober 1947. Op het grondgebied van de USSR werd de geluidsbarrière op 26 december 1948 overwonnen door Sokolovsky en Fedorov, die met een ervaren jager vlogen.
Van de burgervliegtuigen was het Douglas DC-8 passagiersschip het eerste dat de geluidsbarrière doorbrak, die op 21 augustus 1961 een snelheid van 1.012 Mach of 1262 km/u bereikte. De missie was om gegevens te verzamelen voor vleugelontwerp. Onder de vliegtuigen werd het wereldrecord gevestigd door een hypersonische lucht-grond aeroballistische raket, die in dienst is bij het Russische leger. Op een hoogte van 31,2 kilometer bereikte de raket een snelheid van 6389 km/u.
50 jaar na het doorbreken van de geluidsbarrière in de lucht, deed de Engelsman Andy Green een vergelijkbare prestatie in een auto. In vrije val probeerde de Amerikaan Joe Kittinger het record te verbreken, die een hoogteverschil van 31,5 kilometer veroverde. Vandaag, op 14 oktober 2012, vestigde Felix Baumgartner een wereldrecord, zonder de hulp van een voertuig, in een vrije val van 39 kilometer hoogte, waarbij hij de geluidsbarrière doorbrak. Tegelijkertijd bereikte zijn snelheid 1342,8 kilometer per uur.
De meest ongewone doorbraak van de geluidsbarrière
Vreemd om te denken, maar 's werelds eerste uitvinding,het overwinnen van deze limiet, was de gebruikelijke zweep, die bijna 7000 jaar geleden door de oude Chinezen werd uitgevonden. Bijna tot de uitvinding van instantfotografie in 1927 vermoedde niemand dat het kraken van een zweep een miniatuur sonische knal was. Een scherpe zwaai vormt een lus en de snelheid neemt sterk toe, wat de klik bevestigt. De geluidsbarrière wordt overwonnen met een snelheid van ongeveer 1200 km/u.
Het mysterie van de luidruchtigste stad
Geen wonder dat de inwoners van kleine steden geschokt zijn als ze de hoofdstad voor het eerst zien. De overvloed aan vervoer, honderden restaurants en uitgaanscentra zorgen voor verwarring en onrust. Het begin van de lente in de hoofdstad is meestal april, niet de opstandige sneeuwstorm maart. In april is de lucht helder, stromen beekjes en gaan de knoppen open. Mensen, moe van de lange winter, zetten hun ramen wijd open naar de zon, en straatlawaai barst de huizen binnen. Vogels fluiten oorverdovend op straat, artiesten zingen, vrolijke studenten dragen gedichten voor en niet te vergeten het lawaai in de files en de metro. Medewerkers van hygiëneafdelingen merken op dat het ongezond is om lang in een lawaaierige stad te verblijven. De geluidsachtergrond van de hoofdstad bestaat uit transport-, lucht-, industriële en huishoudelijke geluiden. Het schadelijkst is alleen het autolawaai, aangezien de vliegtuigen hoog genoeg vliegen en het lawaai van de ondernemingen in hun gebouwen wordt opgelost. Het constante geroezemoes van auto's op bijzonder drukke snelwegen overschrijdt tweemaal alle toegestane normen. Hoe wordt de geluidsbarrière in de hoofdstad overwonnen? Moskou is gevaarlijk vanwege de overvloed aan geluiden, dus de inwoners van de hoofdstad installeren ramen met dubbele beglazing om het lawaai te dempen.
Hoe wordt de geluidsbarrière doorbroken?
Tot 1947 waren er geen feitelijke gegevens over het welzijn van een persoon in de cockpit van een vliegtuig dat sneller vliegt dan geluid. Het bleek dat het doorbreken van de geluidsbarrière een zekere kracht en moed vereist. Tijdens de vlucht wordt duidelijk dat er geen garanties zijn om te overleven. Zelfs een professionele piloot kan niet met zekerheid zeggen of het ontwerp van het vliegtuig bestand is tegen de aanval van de elementen. Binnen een paar minuten kan het vliegtuig gewoon uit elkaar vallen. Wat verklaart dit? Opgemerkt moet worden dat beweging met subsonische snelheid akoestische golven creëert die zich als cirkels van een gevallen steen verspreiden. Supersonische snelheid wekt schokgolven op en een persoon die op de grond staat, hoort een geluid dat lijkt op een explosie. Zonder krachtige computers was het moeilijk om complexe differentiaalvergelijkingen op te lossen en moest men vertrouwen op blazende modellen in windtunnels. Soms, bij onvoldoende versnelling van het vliegtuig, bereikt de schokgolf zo'n kracht dat ramen uit de huizen vliegen waarover het vliegtuig vliegt. Niet iedereen zal de geluidsbarrière kunnen overwinnen, omdat op dit moment de hele constructie trilt, kunnen de bevestigingen van het apparaat aanzienlijke schade oplopen. Daarom zijn een goede gezondheid en emotionele stabiliteit zo belangrijk voor piloten. Als de vlucht soepel verloopt en de geluidsbarrière zo snel mogelijk wordt overwonnen, zullen noch de piloot, noch eventuele passagiers bijzonder onaangename sensaties voelen. Speciaal voor de verovering van de geluidsbarrière werd in januari 1946 een onderzoeksvliegtuig gebouwd. De creatie van de machine wasgeïnitieerd op bevel van het ministerie van Defensie, maar in plaats van wapens was het gevuld met wetenschappelijke apparatuur die de werking van mechanismen en apparaten bewaakte. Dit vliegtuig was als een moderne kruisraket met een ingebouwde raketmotor. Het vliegtuig doorbrak de geluidsbarrière met een maximale snelheid van 2736 km/u.
Verbale en materiële monumenten voor de verovering van de snelheid van geluid
Realisaties bij het doorbreken van de geluidsbarrière worden tegenwoordig zeer gewaardeerd. Dus het vliegtuig waarmee Chuck Yeager het voor het eerst overwon, is nu te zien in het National Air and Space Museum, dat zich in Washington bevindt. Maar de technische parameters van deze menselijke uitvinding zouden weinig waard zijn zonder de verdiensten van de piloot zelf. Chuck Yeager volgde de vliegschool en vocht in Europa, waarna hij terugkeerde naar Engeland. De oneerlijke schorsing van het vliegen brak de geest van Yeager niet en hij kreeg een afspraak met de opperbevelhebber van de troepen van Europa. In de jaren die nog voor het einde van de oorlog waren, nam Yeager deel aan 64 missies, waarbij hij 13 vliegtuigen neerschoot. Chuck Yeager keerde terug naar zijn vaderland met de rang van kapitein. Zijn kenmerken duiden op fenomenale intuïtie, ongelooflijke kalmte en uithoudingsvermogen in kritieke situaties. Meer dan eens vestigde Yeager records in zijn vliegtuig. Zijn latere carrière was bij de luchtmacht, waar hij piloten opleidde. De laatste keer dat Chuck Yeager door de geluidsbarrière brak, was 74 jaar oud, op de vijftigste verjaardag van zijn vluchtgeschiedenis en in 1997.
Complexe taken van vliegtuigbouwersapparaten
Het wereldberoemde MiG-15-vliegtuig werd gemaakt op het moment dat de ontwikkelaars zich realiseerden dat het onmogelijk was om alleen te baseren op het doorbreken van de geluidsbarrière, maar complexe technische problemen moesten worden opgelost. Als gevolg hiervan werd een machine zo succesvol gemaakt dat de wijzigingen door verschillende landen werden overgenomen. Verschillende ontwerpbureaus gingen een soort concurrentiestrijd aan, waarvan de prijs een patent was voor het meest succesvolle en functionele vliegtuig. Ontwikkelde vliegtuigen met geveegde vleugels, wat een revolutie was in hun ontwerp. Het ideale apparaat zou krachtig, snel en ongelooflijk goed bestand moeten zijn tegen externe schade. De geveegde vleugels van het vliegtuig werden een element dat hen hielp de geluidssnelheid te verdrievoudigen. Verder bleef de snelheid van het vliegtuig toenemen, wat verklaard werd door een toename van het motorvermogen, het gebruik van innovatieve materialen en de optimalisatie van aerodynamische parameters. Het doorbreken van de geluidsbarrière is mogelijk en reëel geworden, zelfs voor een niet-professional, maar het wordt hierdoor niet minder gevaarlijk, dus elke extreme zoeker moet zijn sterke punten verstandig evalueren voordat hij een dergelijk experiment besluit.
