Nogle almindelige piske, såsom tyrefægtning eller lagskib, er i stand til at bevæge sig hurtigere end lyd: spidsen af pisken overstiger denne hastighed og forårsager en skarp revne – bogstaveligt talt en lydbom. Skydevåben, der er fremstillet efter det 19. århundrede, har generelt en supersonisk mundingshastighed.

Lydbarrieren kan muligvis først være brudt af levende væsener for omkring 150 millioner år siden. Nogle paleobiologer rapporterer, at visse langhalede dinosaurer som Brontosaurus, Apatosaurus og Diplodocus, baseret på computermodeller af deres biomekaniske evner, måske har været i stand til at svirpe deres haler med supersonisk hastighed og skabe en knakende lyd. Dette fund er teoretisk og bestridt af andre i marken. Meteorer, der kommer ind i Jordens atmosfære, falder normalt, hvis ikke altid, hurtigere end lyd.

Tidlige problemerRediger

Spidsen af propel på mange tidlige fly kan nå supersoniske hastigheder og producere en mærkbar brummer, der adskiller sådanne fly. Dette er uønsket, da den transoniske luftbevægelse skaber forstyrrende stødbølger og turbulens. Det er på grund af disse virkninger, at propeller er kendt for at lide af dramatisk nedsat når de nærmer sig lydens hastighed. Det er let at demonstrere, at den nødvendige effekt til forbedring af ydeevnen er så stor, at vægten af den krævede motor vokser hurtigere, end kraften fra propellen kan kompensere. Dette problem var et, der førte til tidlig forskning i jetmotorer, især af Frank Whittle i England og Hans von Ohain i Tyskland, der blev ført til deres forskning specifikt for at undgå disse problemer i højhastighedsflyvning.

N ikke desto mindre var propelfly i stand til at nærme sig det kritiske Mach-nummer i et dyk. Desværre førte dette til adskillige nedbrud af forskellige årsager. Mest berygtet, i Mitsubishi Zero, fløj piloter med fuld kraft ind i terrænet, fordi de hurtigt stigende kræfter, der virkede på kontrolfladerne på deres fly, overmandede dem. I dette tilfælde gjorde flere forsøg på at løse det kun problemet værre. Ligeledes forårsagede bøjningen forårsaget af den lave vridningsstivhed i Supermarine Spitfire’s vinger dem til gengæld at modvirke reguleringsindgange for krængningsrør, hvilket førte til en tilstand kendt som kontrolomvendelse. Dette blev løst i senere modeller med ændringer i vingen. Værre endnu, en særligt farlig vekselvirkning af luftstrømmen mellem dykningens Lockheed P-38 Lightnings vinger og haleflader gjorde det vanskeligt at “trække” ud af dyk, men problemet blev senere løst ved tilføjelsen af en “dykkeflap”, der forstyrrede luftstrømmen under disse omstændigheder. Fladder på grund af dannelsen af stødbølger på buede overflader var et andet stort problem, som førte mest berømt til opløsningen af en de Havilland Swallow og død af sin pilot Geoffrey de Havilland, Jr. den 27. september 1946. Et lignende problem menes at have været årsagen til nedbruddet af BI-1-raketflyet i Sovjetunionen i 1943.

Alle disse effekter førte til begrebet a, selvom de ikke var relateret på de fleste måder. “barriere “hvilket gør det vanskeligt for et fly at overstige lydhastigheden. Fejlagtige nyhedsrapporter fik de fleste til at forestille sig lydbarrieren som en fysisk “mur”, hvilket overlydsfly havde brug for at “bryde” med en skarp nåle på forsiden af skroget. Raket- og artillerieksperter “overskred rutinemæssigt Mach 1, men flydesignere og aerodynamiske ingeniører under og efter Anden Verdenskrig diskuterede Mach 0.7 som en grænse, der er farlig at overstige.

Tidlige krav Rediger

Under WWII og straks derefter blev der fremsat en række påstande om, at lydbarrieren var blevet brudt under et dyk. De fleste af disse påståede begivenheder kan afvises som instrumenteringsfejl. Den typiske lufthastighedsindikator (ASI) bruger lufttrykforskelle mellem to eller flere punkter på flyet, typisk nær næsen og ved siden af skroget, for at frembringe et hastighedstal. Ved høj hastighed får de forskellige kompressionseffekter, der fører til lydbarrieren, også ASI til at gå ikke-lineært og producere unøjagtigt højt eller lave aflæsninger afhængigt af installationens detaljer. Denne effekt blev kendt som “Mach jump”. Før introduktionen af Mach-målere kunne nøjagtige målinger af supersoniske hastigheder kun foretages eksternt, normalt ved hjælp af jordbaserede instrumenter. Mange påstande om supersoniske hastigheder viste sig at være langt under denne hastighed målt på denne måde.

I 1942 udsendte Republic Aviation en pressemeddelelse om, at Lts. Harold E. Comstock og Roger Dyar havde overskredet lydhastigheden under testdyk i en Republic P-47 Thunderbolt. Det er bred enighed om, at dette skyldtes unøjagtige ASI-aflæsninger. I lignende tests demonstrerede den nordamerikanske P-51 Mustang grænser ved Mach 0,85, hvor hver flyvning over M0,84 forårsagede, at flyet blev beskadiget af vibrationer.

Et af de højest registrerede instrumenterede Mach-numre, der er opnået for et propelfly, er Mach 0,891 til en Spitfire PR XI, fløjet under dykprøver på Royal Aircraft Establishment, Farnborough i april 1944. Spitfire, en foto-rekognosceringsvariant, Mark XI, udstyret med et udvidet “rake type” multiple pitot-system, blev fløjet af eskadrilleder JR Tobin til denne hastighed svarende til korrigeret ægte lufthastighed (TAS) på 606 mph. I en efterfølgende flyvning opnåede skvadronleder Anthony Martindale Mach 0,92, men det endte i en tvunget landing efter overskridelse beskadigede motoren.

Hans Guido Mutke hævdede at have brudt lydbarrieren den 9. april 1945 i Messerschmitt Me 262 jetflyet. Han siger, at hans ASI knyttede sig til 1.100 kilometer i timen (680 mph). Mutke rapporterede ikke kun transonic buffering, men genoptagelsen af normal kontrol, når en bestemt hastighed blev overskredet, derefter blev en genoptagelse af alvorlig buffering, når Me 262 bremset igen. Han rapporterede også, at motoren flammede ud.

Denne påstand er bredt omtvistet, selv af piloter i hans enhed. Alle de effekter, han rapporterede, vides at forekomme på Me 262 ved meget lavere hastigheder, og ASI-aflæsningen er simpelthen ikke pålidelig i transonic. Endvidere fandt en række tests foretaget af Karl Doetsch på opfordring af Willy Messerschmitt, at flyet blev ukontrollerbart over Mach 0,86, og ved Mach 0,9 ville næsen over i et dyk, der ikke kunne gendannes fra. Efterkrigstest fra RAF bekræftede disse resultater med den lille ændring, at den maksimale hastighed ved brug af nye instrumenter blev fundet at være Mach 0,84 snarere end Mach 0,86.

I 1999 tiltrådte Mutke hjælp fra professor Otto Wagner fra München tekniske universitet til at køre beregningstest for at afgøre, om flyet kunne bryde lydbarrieren. Disse tests udelukker ikke muligheden, men mangler nøjagtige data om trækkoefficienten, der er nødvendig for at lave nøjagtige simuleringer. Wagner sagde: “Jeg vil ikke udelukke muligheden, men jeg kan forestille mig, at han muligvis også har været lige under lydens hastighed og følte buffingen, men ikke kom over Mach-1.”

En smule bevis fremlagt af Mutke findes på side 13 i “Me 262 A-1 Pilot” s Handbook “udgivet af hovedkvarteret Air Materiel Command, Wright Field, Dayton, Ohio som rapport nr. F-SU-1111-ND den 10. januar 1946:

Hastigheder på 950 km / t (590 mph) rapporteres at være opnået i et lavt dyk 20 ° til 30 ° fra vandret. Der blev ikke foretaget lodrette dyk. Ved hastigheder fra 950 til 1.000 km / t når luftstrømmen omkring flyet lydens hastighed, og det rapporteres, at kontrolfladerne ikke længere påvirker flyretningen. Resultaterne varierer med forskellige fly: nogle vinger og dykker, mens andre dykker gradvist. Det rapporteres også, at når lydhastigheden er overskredet, forsvinder denne tilstand, og normal kontrol gendannes.

Kommentarerne om gendannelse af flykontrol og ophør af buffering over Mach 1 er meget vigtige i et dokument fra 1946. Det er imidlertid ikke klart, hvor disse vilkår kom fra, da det ikke ser ud til, at de amerikanske piloter udførte sådanne tests.

I sin bog fra 1990 Me-163, tidligere Messerschmitt Me 163 “Komet” pilot Mano Ziegler hævder, at hans ven, testpilot Heini Dittmar, brød lydbarrieren, mens han dykkede raketplanet, og at flere mennesker på jorden hørte lydbommene. Han hævder, at Dittmar den 6. juli 1944, der flyvede Me 163B V18, med den alfabetiske kode Stammkennzeichen VA + SP, blev målt med en hastighed på 1.130 km / t (702 mph). Imidlertid findes der ingen beviser for en sådan flyvning i noget af materialet fra den periode, som blev fanget af de allieredes styrker og grundigt undersøgt. Dittmar blev officielt registreret ved 1.004,5 km / t i niveauflyvning den 2. oktober 1941 i prototypen Me 163A V4. Han nåede denne hastighed med mindre end fuld gas, da han var bekymret over den transoniske buffering. Dittmar hævder ikke selv, at han brød lydbarrieren på den flyvning og bemærker, at hastigheden kun blev registreret på AIS. Han tager imidlertid æren for at være den første pilot, der “banker på lydbarrieren”.

Luftwaffe testpilot Lothar Sieber (7. april 1922 – 1. marts 1945) er muligvis uforvarende blevet den første mand for at bryde lydbarrieren den 1. marts 1945. Dette skete, mens han pilotede en Bachem Ba 349 “Natter” til den første bemandede lodrette start af en raket i historien. På 55 sekunder rejste han i alt 14 km (8,7 miles). Flyet styrtede ned, og han omkom voldsomt i denne bestræbelse.

Der er et antal ubemandede køretøjer, der fløj med supersoniske hastigheder i denne periode, men de opfylder generelt ikke definitionen. I 1933 fyrede sovjetiske designere, der arbejdede på ramjet-koncepter, fosfordrevne motorer ud af artilleripistoler for at få dem til driftshastigheder. Det er muligt, at dette producerede supersonisk ydelse så højt som Mach 2, men det skyldtes ikke udelukkende selve motoren. I modsætning hertil brød det tyske V-2 ballistiske missil rutinemæssigt lydbarrieren under flyvning for første gang den 3. oktober 1942. I september 1944 opnåede V-2s rutinemæssigt Mach 4 (1.200 m / s eller 3044 mph) under terminalen nedstigning.

Breaking the sound barrierEdit

I 1942 startede Det Forenede Kongeriges luftfartsministerium et tophemmeligt projekt med Miles Aircraft for at udvikle verdens første fly, der er i stand til at bryde lydbarrieren. Projektet resulterede i udviklingen af prototypen Miles M.52 turbojet-drevne fly, som blev designet til at nå 1.000 mph (417 m / s; 1.600 km / t) (over dobbelt så meget som den nuværende hastighedsrekord) i jævn flyvning og klatre op til en højde af 36.000 ft (11 km) på 1 minut og 30 sekunder.

Et stort antal avancerede funktioner blev indarbejdet i det resulterende M.52-design, hvoraf mange antyder en detaljeret viden om supersonisk aerodynamik. Især design designet med en konisk næse og skarpe vingeforreste kanter, da det var kendt, at projektiler med rund næse ikke kunne stabiliseres ved supersoniske hastigheder. Designet brugte meget tynde vinger af bikonveks sektion foreslået af Jakob Ackeret til lav træk. Vingespidserne blev “klippet” for at holde dem fri for den koniske stødbølge, der genereres af flyets næse. Skroget havde det mindste tilladte tværsnit omkring centrifugalmotoren med brændstoftanke i en sadel over toppen.

En anden kritisk tilføjelse var brugen af en kraftdrevet stabilator , også kendt som den bevægelige hale eller flyvende hale, en nøgle til supersonisk flyvekontrol, der står i kontrast til traditionelle hængslede haleplaner (vandrette stabilisatorer), der er forbundet mekanisk til pilots kontrolsøjle. Konventionelle kontrolflader blev ineffektive ved de høje subsoniske hastigheder, der derefter blev opnået af krigere i dyk, på grund af de aerodynamiske kræfter forårsaget af dannelsen af stødbølger ved hængslet og den bageste bevægelse af trykcenteret, som sammen kunne tilsidesætte kontrolkræfterne, som kunne anvendes mekanisk af piloten, hvilket forhindrer opsving fra dyket. En væsentlig hindring for tidlig transonisk flyvning var kontrolomvendelse, det fænomen, der forårsagede, at flyindgange skiftede retning ved høj hastighed; det var årsagen til mange ulykker og næsten ulykker. En all-flying hale anses for at være en minimumsbetingelse for at gøre det muligt for fly at bryde den transoniske barriere sikkert uden at miste pilotkontrol. Miles M.52 var den første forekomst af denne løsning, som siden er blevet anvendt universelt.

Oprindeligt skulle flyet bruge Frank Whittles nyeste motor, Power Jets W.2 / 700, som kun ville nå overlydshastighed i et lavt dyk. For at udvikle en fuldt supersonisk version af flyet var en nyskabelse en genopvarmningsstrålerør – også kendt som en efterbrænder. Ekstra brændstof skulle brændes i udstødningsrøret for at undgå overophedning af turbinbladene , der bruger ubrugt ilt i udstødningen. Endelig inkluderede designet et andet kritisk element – brugen af en stødkegle i næsen for at bremse den indkommende luft til de subsoniske hastigheder, som motoren har brug for.

Selvom projektet blev til sidst annulleret, forskningen blev brugt til at konstruere et ubemandet missil, der fortsatte med at opnå en hastighed på Mach 1,38 i en vellykket, kontrolleret transonisk og supersonisk testflyvning; dette var en unik præstation på det tidspunkt, som validerede aerodynamikken af M.52.

I mellemtiden opnåede testpiloter høje hastigheder i den halefri, fejede fløj de Havilland DH 108. En af dem var Geoffrey de Havilland, Jr., der blev dræbt den 27. september 1946, da hans DH 108 brød op ved omkring Mach 0,9 . John Derry er blevet kaldt “Storbritanniens første supersoniske pilot” på grund af et dyk, han foretog i en DH 108 den 6. september 1948.

Det første “officielle” fly, der brækkede lydbarrieren Rediger

Det britiske luftfartsministerium underskrev en aftale med De Forenede Stater om at udveksle al sin højhastighedsforskning, data og design, og Bell Aircraft-firmaet fik adgang til tegningerne og forskningen på M.52, men USA afviste aftale, og der var ingen data til gengæld.Bell’s supersoniske design brugte stadig en konventionel hale, og de kæmpede med kontrolproblemet.

De brugte informationen til at påbegynde arbejde med Bell X-1 Den endelige version af Bell X-1 var meget lig designet til den originale Miles M.52-version. XS-1 blev også senere kaldet X-1 med den bevægende hale. Den var i X -1 at Chuck Yeager blev krediteret for at være den første person til at bryde lydbarrieren under flyvning den 14. oktober 1947 og flyve i en højde af 45.000 fod (13,7 km). George Welch fremsatte en plausibel, men officielt ubekræftet påstand om at have brudt lydbarriere den 1. oktober 1947, mens han fløj en XP-86 Sabre. Han hævdede også at have gentaget sin supersoniske flyvning den 14. oktober 1947, 30 minutter før Yeager brød lydbarrieren i Bell X-1. beviser fra vidner og instrumenter antyder stærkt, at Welch opnåede supersonisk hastighed, flyvningerne blev ikke overvåget korrekt og er ikke officielt anerkendt. XP-86 opnåede officielt supersonisk hastighed den 26. april 1948.

Den 14. oktober 1947, knap en måned efter, at USAs luftvåben var oprettet som en separat tjeneste, kulminerede testene i den første bemandede supersonisk flyvning, styret af luftvåbenkaptajn Charles “Chuck” Yeager i fly nr. 46-062, som han havde døbt Glamourous Glennis. Det raketdrevne fly blev lanceret fra bomben i en specielt modificeret B-29 og gled til en landing på en landingsbane. XS-1-flyvning nummer 50 er den første, hvor X-1 registrerede supersonisk flyvning, ved Mach 1.06 (361 m / s, 1.299 km / t, 807,2 mph) spidshastighed; dog Yeager og mange andre medarbejdere mener, at Flight # 49 (også med Yeager pilot), som nåede en top registreret hastighed på Mach 0,997 (339 m / s, 1.221 km / t), faktisk kunne have overskredet Mach 1. (Målingerne var ikke nøjagtige til tre signifikante tal, og der blev ikke registreret nogen lydbom for den flyvning.)

Som et resultat af X-1 “s første supersoniske flyvning stemte National Aeronautics Association sin 1948 Collier Trofæ, der skal deles af de tre hoveddeltagere i programmet. Honoreret i Det Hvide Hus af præsident Harry S. Truman var Larry Bell for Bell Aircraft, kaptajn Yeager for pilotering af flyvningerne og John Stack for NACA-bidragene.

Jackie Cochran var den første kvinde til at bryde lydbarrieren den 18. maj 1953 i en Canadair Sabre med Yeager som sin wingman.

Den 21. august 1961 blev en Douglas DC-8-43 ( registrering N9604Z) overskred uofficielt Mach 1 i et kontrolleret dyk under en testflyvning på Edwards Air Force Base, som observeret og rapporteret af flyvebesætningen besætningen var William Magruder (pilot), Paul Patten (co-pilot), Joseph Tomich (flight engineer) og Richard H. Edwards (flight test engineer). Dette var den første supersoniske flyvning af en civil passagerfly, og den eneste anden end Concorde eller Tu-144.

Lydbarrieren forstået Rediger

Da videnskaben om højhastighedsflyvning blev bredere forstået, førte en række ændringer til den endelige forståelse af, at “lydbarrieren” er let trængt ind under de rette forhold. Blandt disse ændringer var introduktionen af tynde fejet vinger, områdestyret og motorer med stadigt stigende ydelse. I 1950’erne kunne mange kampfly rutinemæssigt bryde lydbarrieren i niveauflyvning, selvom de ofte led af kontrolproblemer, når de gjorde det, såsom Mach tuck. Moderne fly kan passere “barrieren” uden kontrolproblemer.

I slutningen af 1950’erne var spørgsmålet så godt forstået, at mange virksomheder begyndte at investere i udviklingen af supersoniske passagerfly, eller SST’er, og troede at det var det næste “naturlige” trin i passagerflyvningen. Dette er dog endnu ikke sket. Selvom Concorde og Tupolev Tu-144 blev taget i brug i 1970’erne, blev begge senere pensioneret uden at blive erstattet af lignende design. Den sidste flyvning af en Concorde i drift var i 2003.

Selvom Concorde og Tu-144 var de første fly, der transporterede kommercielle passagerer med supersoniske hastigheder, var de ikke de første eller eneste kommercielle passagerfly, der brækkede lydbarriere. Den 21. august 1961 brød en Douglas DC-8 lydbarrieren ved Mach 1.012 eller 1.240 km / t (776,2 mph), mens den var i et kontrolleret dyk gennem 12.510 m. Formålet med flyvningen var at indsamle data om et nyt design af forkant til vingen. En China Airlines 747 kan have brudt lydbarrieren i en ikke planlagt nedstigning fra 12.000 m til 9.500 fod efter en ulykke under flyvning den 19. februar 1985.Den nåede også over 5 g.

At bryde lydbarrieren i et landkøretøj Rediger

Den 12. januar 1948 blev en ubemandet raketslæde fra Northrop det første landkøretøj til at bryde lydbarrieren. På en militær testfacilitet på Muroc Air Force Base (nu Edwards AFB), Californien, nåede den en maksimal hastighed på 1.019 mph (1.640 km / t), før den sprang på skinnerne.

Den 15. oktober 1997, i et køretøj designet og bygget af et team ledet af Richard Noble, blev Royal Air Force pilot Andy Green den første person til at bryde lydbarrieren i et landkøretøj i overensstemmelse med Fédération Internationale de l “Automobile regler. Køretøjet, kaldet ThrustSSC ( “Super Sonic Car”), erobrede rekorden 50 år og en dag efter Yeagers første supersoniske flyvning.

Bryder lydbarrieren som et menneskeligt projektilEdit

Felix BaumgartnerEdit

I oktober 2012 forsøgte Felix Baumgartner sammen med et team af forskere og sponsor Red Bull det højeste sky-dykke, der blev registreret. Projektet ville se Baumgartner forsøge at hoppe 120.000 ft fra en heliumballon og blive den første faldskærmsudspringer, der bryder lydbarrieren. Lanceringen var planlagt til 9. oktober 2012, men blev afbrudt på grund af ugunstigt vejr; derefter blev kapslen lanceret i stedet den 14. oktober. Baumgartners bedrift markerede også 65-året for den amerikanske testpilot Chuck Yeagers vellykkede forsøg på at bryde lydbarrieren i et fly.

Baumgartner landede i det østlige New Mexico efter at have hoppet fra verdensrekord 128.100 fod ( 39.045 m), eller 24,26 miles, og brød lydbarrieren, da han kørte med hastigheder op til 833,9 mph (1342 km / t eller Mach 1,26). På pressekonferencen efter hans spring blev det meddelt, at han var i frit fald i 4 minutter og 18 sekunder, det næstlængste frie fald efter Joseph Kittingers spring i 1960 i 4 minutter og 36 sekunder.

Alan EustaceEdit

I oktober 2014 brød Alan Eustace, en senior vicepræsident hos Google, Baumgartners rekord for højeste sky-dykke og brækkede også lydbarrieren i processen. Men fordi Eustace’s spring involverede en drogue-faldskærm , mens Baumgartner ikke gjorde det, forbliver deres lodrette hastigheds- og fritfaldsafstandsposter i forskellige kategorier.