Kas ir skaņas barjera?

Skaņa pārvietojas kā vilnis caur tādiem līdzekļiem kā gaiss, šķidrums un plazma. Gaisā viļņu kustības ātrumu nosaka atmosfēras apstākļi, tāpēc skaņas ātrums var mainīties atkarībā no temperatūras. Skaņas barjera ir jēdziens, kas izstrādāts 20. gadsimta sākumā, kad daudzi zinātnieki uzskatīja, ka gaisa kuģu pretestība, ko izraisa tuvošanās skaņas ātrumam, neļauj nevienam gaisa kuģim sasniegt vai pārsniegt skaņas ātrumu, nesabojājoties. Pateicoties tā laika izcilajiem un bieži vien pārdrošajiem lidotājiem, jēdziens par pārmērīgu skaņas barjeru galu galā tika atspēkots, un tagad lidmašīnas to regulāri pārkāpj, sasniedzot virsskaņas ātrumu.

Tā kā skaņas ātrums ir balstīts uz vides temperatūru, caur kuru tā pārvietojas, nav nemainīga ātruma, pie kura skaņas barjera tiktu pārrauta. Lai sniegtu vispārēju priekšstatu, daudzās zinātniskās publikācijās ir norādīts, ka skaņas ātrums ir 742 jūdzes stundā (1194 kilometri stundā), pamatojoties uz standarta temperatūru 32 grādi pēc Fārenheita (0 grādi pēc Celsija). Taču, temperatūrai mainoties uz augšu, skaņa palielinās. barjeras ātrums palielinās.

Sākotnējā problēma, kas noveda pie skaņas barjeras koncepcijas, ir dzenskrūves tehnoloģijas rezultāts. Lidmašīnai tuvojoties skaņas ātrumam, propellera kustība traucē skaņas viļņus, izraisot turbulenci un samazinot gaisa kuģa veiktspēju. Daudziem agrīnajiem aviācijas novatoriem šķita skaidrs, ka dzinējs, kas ir pietiekami jaudīgs, lai novērstu propellera problēmas un turpinātu ļaut lidmašīnai palielināt ātrumu, būtu pārāk liels un smags, lai tas darbotos.

Tomēr piedzīvojumu kāriem lidotājiem nepatika ideja, ka ir skaņas barjera, kas neļauj braukt vēl lielāku ātrumu, un daudzi mēģināja pierādīt, ka barjeru var droši pārkāpt, sasniedzot skaņas ātrumu ārkārtīgi riskantos niršanas gadījumos, kas ievērojami palielinātu ātrumu. Daudzi sākotnējie mēģinājumi beidzās ar letālām avārijām, jo ​​lidmašīnas tehnoloģija nevarēja tikt galā ar ātruma niršanu, un piloti varēja saslimt no stāvas niršanas un zaudēt kontroli pār lidmašīnu.

Gaisa kuģu konstrukcijas attīstība ievērojami uzlaboja lidmašīnu vadību un veiktspēju lielā ātrumā. Līdz 1940. gadiem inženieri bija izstrādājuši uzlabotu asti, kas ietvēra platu horizontālu spuru, lai nodrošinātu lielāku pacelšanu un kontroli. Pirmo oficiāli atzīto skaņas barjeras pārrāvumu 14. gada 1947. oktobrī paveica gaisa spēku kapteinis Čaks Jēgers. Yeager, labi pazīstams izmēģinājuma pilots, izmantoja ļoti progresīvu lidmašīnu ar nosaukumu Bell X-1, lai sasniegtu ātrumu 807.2 jūdzes stundā (1299 km/h) un beidzot pārvarētu skaņas barjeru. Citi avoti norāda, ka kāds cits izmēģinājuma pilots Džordžs Velčs dažas dienas iepriekš pārkāpis barjeru, taču, tā kā klāt nebija neviena ASV amatpersona, viņa lidojumam ir oficiāli atlaide.

Mūsdienās virsskaņas ātrums ir izplatīta spēja daudzu veidu lidaparātos. Barjeras pārraušana vairs nav nozīmīgs notikums, lai gan interese atkal izraisījās 1990. gadu beigās, kad 50 gadus pēc Jēgera lidojuma barjeru pārrāva sauszemes transportlīdzeklis. Joprojām barjeras pārraušanas jēdziens kādu laiku bija viens no galvenajiem aviācijas fokusa punktiem, kas noveda pie mūsdienu izgudrojumiem, piemēram, reaktīvo dzinēju. Inovācijas panākumi un uzdrīkstēšanās pār to, kas šķita zinātniska noteiktība, daudziem izrādījās iedvesmojoši un atjaunoja domu, ka jebkuru barjeru var pārvarēt ar pārdrošību.