Algunos látigos comunes, como el látigo o el látigo, pueden moverse más rápido que el sonido: la punta del látigo excede esta velocidad y provoca un crujido agudo, literalmente un boom sónico. Las armas de fuego fabricadas después del siglo XIX generalmente tienen una velocidad de salida supersónica.

La barrera del sonido puede haber sido violada por primera vez por seres vivos hace unos 150 millones de años. Algunos paleobiólogos informan que, basándose en modelos informáticos de sus capacidades biomecánicas, ciertos dinosaurios de cola larga como Brontosaurus, Apatosaurus y Diplodocus pueden haber podido mover sus colas a velocidades supersónicas, creando un crujido. Este hallazgo es teórico y cuestionado por otros en el campo. Los meteoritos que entran en la atmósfera de la Tierra por lo general, si no siempre, descienden más rápido que el sonido.

Problemas inicialesEditar

La punta del La hélice de muchas de las primeras aeronaves puede alcanzar velocidades supersónicas, produciendo un zumbido notable que las diferencia. Esto no es deseable, ya que el movimiento del aire transónico crea ondas de choque perturbadoras y turbulencias. Es debido a estos efectos que se sabe que las hélices sufren una disminución drástica rendimiento a medida que se acercan a la velocidad del sonido. Es fácil demostrar que la potencia necesaria para mejorar el rendimiento es tan grande que el peso del motor requerido crece más rápido de lo que la potencia de salida de la hélice puede compensar. Este problema fue uno que llevó a investigación temprana sobre motores a reacción, en particular por Frank Whittle en Inglaterra y Hans von Ohain en Alemania, quienes fueron llevados a su investigación específicamente para evitar estos problemas en vuelos de alta velocidad.

N Sin embargo, los aviones de hélice pudieron acercarse al número crítico de Mach en una inmersión. Desafortunadamente, al hacerlo, se produjeron numerosos bloqueos por diversas razones. Lo más infame, en el Mitsubishi Zero, los pilotos volaron a toda potencia en el terreno porque las fuerzas en rápido aumento que actúan sobre las superficies de control de sus aviones los dominaron. En este caso, varios intentos de solucionarlo solo empeoraron el problema. Asimismo, la flexión provocada por la baja rigidez torsional de las alas del Supermarine Spitfire hizo que, a su vez, contrarrestaran las entradas de control de los alerones, lo que provocó una condición conocida como control reversible, que se solucionó en modelos posteriores con cambios en el ala. Peor aún, una interacción particularmente peligrosa del flujo de aire entre las alas y las superficies de la cola del Lockheed P-38 Lightnings en buceo hizo que la «retirada» de las inmersiones fuera difícil; sin embargo, el problema se resolvió más tarde mediante la adición de una «aleta de inmersión» que El aleteo debido a la formación de ondas de choque en superficies curvas fue otro problema importante, que llevó a la ruptura de una golondrina de Havilland y la muerte de su piloto Geoffrey de Havilland, Jr. el 27 de septiembre de 1946. Se cree que un problema similar fue la causa del accidente en 1943 del cohete BI-1 en la Unión Soviética.

Todos estos efectos, aunque no están relacionados en la mayoría de los casos, llevaron al concepto de «barrera «dificultando que una aeronave supere la velocidad del sonido. Los informes de noticias erróneos hicieron que la mayoría de la gente imaginara la barrera del sonido como una «pared» física, que los aviones supersónicos necesitaban «romper» con una punta de aguja afilada en la parte delantera del fuselaje. Los productos de expertos en cohetes y artillería excedían rutinariamente Mach 1, pero los diseñadores de aviones e ingenieros aerodinámicos durante y después de la Segunda Guerra Mundial discutieron Mach 0.7 como un límite peligroso de exceder.

Primeras afirmacionesEditar

Durante La Segunda Guerra Mundial e inmediatamente después, se hicieron varias afirmaciones de que la barrera del sonido se había roto en una inmersión. La mayoría de estos supuestos eventos pueden descartarse como errores de instrumentación. El indicador de velocidad aerodinámica típico (ASI) utiliza diferencias de presión de aire entre dos o más puntos en la aeronave, típicamente cerca de la nariz y en el costado del fuselaje, para producir una cifra de velocidad. A alta velocidad, los diversos efectos de compresión que conducen a la barrera del sonido también hacen que el ASI no sea lineal y produzca una velocidad inexacta o lecturas bajas, dependiendo de las características específicas de la instalación. Este efecto se conoció como «salto de Mach». Antes de la introducción de los medidores de Mach, las mediciones precisas de velocidades supersónicas solo se podían realizar de forma remota, normalmente utilizando instrumentos terrestres. Se encontró que muchas afirmaciones de velocidades supersónicas estaban muy por debajo de esta velocidad cuando se midieron de esta manera.

En 1942, Republic Aviation emitió un comunicado de prensa que decía que los Lts. Harold E. Comstock y Roger Dyar habían excedido la velocidad del sonido durante las inmersiones de prueba en un Republic P-47 Thunderbolt. Está ampliamente aceptado que esto se debió a lecturas de ASI inexactas. En pruebas similares, el P-51 Mustang norteamericano demostró límites a Mach 0,85, y cada vuelo sobre M0,84 provocó que la aeronave se dañara por vibraciones.

Uno de los números Mach instrumentados más altos registrados para un avión de hélice es el Mach 0.891 para un Spitfire PR XI, volado durante las pruebas de buceo en el Royal Aircraft Establishment, Farnborough en abril de 1944. El Spitfire, una variante de reconocimiento fotográfico, el Mark XI, equipado con un sistema de pitot múltiple extendido «tipo rastrillo», fue volado por el líder de escuadrón JR Tobin a esta velocidad, correspondiente a un velocidad aérea verdadera corregida (TAS) de 606 mph. En un vuelo posterior, el líder de escuadrón Anthony Martindale logró Mach 0.92, pero terminó en un aterrizaje forzoso después de que el exceso de revoluciones dañara el motor.

Hans Guido Mutke afirmó haber roto la barrera del sonido el 9 de abril de 1945 en el avión a reacción Messerschmitt Me 262. Afirma que su ASI se fijó a sí mismo en 1.100 kilómetros por hora (680 mph). Mutke informó no solo de golpes transónicos, sino de la reanudación del control normal una vez que se excedió cierta velocidad, y luego de una reanudación de los golpes severos una vez que el Me 262 disminuyó la velocidad nuevamente. También informó que el motor se apagó.

Esta afirmación es ampliamente discutida, incluso por los pilotos de su unidad. Se sabe que todos los efectos que informó ocurren en el Me 262 a velocidades mucho más bajas, y la lectura de ASI simplemente no es confiable en el transónico. Además, una serie de pruebas realizadas por Karl Doetsch a instancias de Willy Messerschmitt encontraron que el avión se volvió incontrolable por encima de Mach 0,86 y que a Mach 0,9 se hundiría en una inmersión de la que no se pudo recuperar. Las pruebas de posguerra realizadas por la RAF confirmaron estos resultados, con la ligera modificación de que la velocidad máxima con nuevos instrumentos resultó ser Mach 0,84, en lugar de Mach 0,86.

En 1999, Mutke contó con la ayuda del profesor Otto Wagner de la Universidad Técnica de Munich para realizar pruebas computacionales para determinar si la aeronave podría romper la barrera del sonido. Estas pruebas no descartan la posibilidad, pero carecen de datos precisos sobre el coeficiente de arrastre que serían necesarios para realizar simulaciones precisas. Wagner declaró: «No quiero excluir la posibilidad, pero puedo imaginar que también pudo haber estado justo por debajo de la velocidad del sonido y sintió los golpes, pero no superó Mach-1».

Un poco de evidencia presentada por Mutke se encuentra en la página 13 del «Manual del piloto Me 262 A-1» emitido por el Comando de Material Aéreo de la Sede, Wright Field, Dayton, Ohio como Informe No. F-SU-1111-ND en 10 de enero de 1946:

Se informó que se alcanzaron velocidades de 950 km / h (590 mph) en una inmersión poco profunda de 20 ° a 30 ° desde la horizontal. No se realizaron inmersiones verticales. A velocidades de 950 a 1000 km / h (590 a 620 mph), el flujo de aire alrededor de la aeronave alcanza la velocidad del sonido, y se informa que las superficies de control ya no afectan la dirección del vuelo. Los resultados varían con los diferentes aviones: algunos vuelan y se sumergen mientras que otros se sumergen gradualmente. También se informa que una vez que se excede la velocidad del sonido, esta condición desaparece y se restablece el control normal.

Los comentarios sobre el restablecimiento del control de vuelo y el cese de golpes por encima de Mach 1 son muy importantes en un documento de 1946. Sin embargo, no está claro de dónde provienen estos términos, ya que no parece que los pilotos estadounidenses llevaron a cabo tales pruebas.

En su libro Me-163 de 1990, el ex piloto de Messerschmitt Me 163 «Komet» Mano Ziegler afirma que su amigo, el piloto de pruebas Heini Dittmar, rompió la barrera del sonido mientras se sumergía en el avión cohete, y que varias personas en el suelo escucharon los estampidos sónicos. Afirma que el 6 de julio de 1944, Dittmar, volando Me 163B V18, que lleva el código alfabético Stammkennzeichen VA + SP, se midió viajando a una velocidad de 1.130 km / h (702 mph). Sin embargo, no existe evidencia de tal vuelo en ninguno de los materiales de ese período, que fueron capturados por las fuerzas aliadas y estudiados extensamente. Dittmar se había registrado oficialmente a 1.004,5 km / h (623,8 mph) en vuelo nivelado el 2 de octubre de 1941 en el prototipo Me 163A V4. Alcanzó esta velocidad a menos de la aceleración máxima, ya que estaba preocupado por los golpes transónicos. El propio Dittmar no afirma que rompió la barrera del sonido en ese vuelo y señala que la velocidad se registró solo en el AIS. Sin embargo, se atribuye el mérito de haber sido el primer piloto en «tocar la barrera del sonido».

El piloto de pruebas de la Luftwaffe Lothar Sieber (7 de abril de 1922 – 1 de marzo de 1945) puede haberse convertido inadvertidamente en el primer hombre para romper la barrera del sonido el 1 de marzo de 1945. Esto ocurrió mientras pilotaba un Bachem Ba 349 «Natter» para el primer despegue vertical tripulado de un cohete en la historia. En 55 segundos, viajó un total de 14 km (8,7 millas). El avión se estrelló y falleció violentamente en este esfuerzo.

Hay varios vehículos no tripulados que volaron a velocidades supersónicas durante este período, pero generalmente no cumplen con la definición. En 1933, los diseñadores soviéticos que trabajaban en conceptos de ramjet dispararon motores de fósforo con cañones de artillería para llevarlos a velocidades operativas. Es posible que esto produjera un rendimiento supersónico tan alto como Mach 2, pero esto no se debió únicamente al motor en sí. En contraste, el misil balístico alemán V-2 rompió rutinariamente la barrera del sonido en vuelo, por primera vez el 3 de octubre de 1942. En septiembre de 1944, los V-2 alcanzaron rutinariamente Mach 4 (1200 m / s, o 3044 mph) durante la terminal. descenso.

Rompiendo la barrera del sonidoEditar

En 1942, el Ministerio de Aviación del Reino Unido inició un proyecto de alto secreto con Miles Aircraft para desarrollar el primer aviones capaces de romper la barrera del sonido. El proyecto resultó en el desarrollo del prototipo de avión turborreactor Miles M.52, que fue diseñado para alcanzar 1.000 mph (417 m / s; 1.600 km / h) (más del doble del récord de velocidad existente) en vuelo nivelado, y para subir a una altitud de 11 km (36.000 pies) en 1 minuto y 30 segundos.

Se incorporó una gran cantidad de funciones avanzadas en el diseño M.52 resultante, muchas de las cuales apuntan a un conocimiento detallado de supersónico aerodinámica. En particular, el diseño presentaba una nariz cónica y bordes de ataque de ala afilados, ya que se sabía que los proyectiles de punta redonda no se podían estabilizar a velocidades supersónicas. El diseño utilizó alas muy delgadas de sección biconvexa propuestas por Jakob Ackeret para una baja resistencia. Las puntas de las alas se «recortaron» para mantenerlas alejadas de la onda de choque cónica generada por la nariz de la aeronave. El fuselaje tenía la sección transversal mínima permitida alrededor del motor centrífugo con tanques de combustible en una silla sobre la parte superior.

Otra adición crítica fue el uso de un estabilizador motorizado , también conocida como cola en movimiento o cola voladora, una clave para el control de vuelo supersónico, que contrastaba con los tradicionales planos de cola con bisagras (estabilizadores horizontales) conectados mecánicamente a la columna de control de los pilotos. Las superficies de control convencionales se volvieron ineficaces a las altas velocidades subsónicas que lograban los cazas en inmersiones, debido a las fuerzas aerodinámicas causadas por la formación de ondas de choque en la bisagra y el movimiento hacia atrás del centro de presión, que en conjunto podrían anular las fuerzas de control que podría ser aplicado mecánicamente por el piloto, dificultando la recuperación de la inmersión. Un impedimento importante para los primeros vuelos transónicos fue la inversión de control, el fenómeno que provocó que las entradas de vuelo (palanca, timón) cambiaran de dirección a alta velocidad; fue la causa de muchos accidentes y cuasi accidentes. Se considera que una cola totalmente voladora es una condición mínima para permitir que las aeronaves rompan la barrera transónica de manera segura, sin perder el control del piloto. El Miles M.52 fue la primera instancia de esta solución, que desde entonces se ha aplicado universalmente.

Inicialmente, la aeronave debía utilizar el último motor de Frank Whittle, los Power Jets W.2 / 700, que solo alcanzaría una velocidad supersónica en una inmersión poco profunda. Para desarrollar una versión completamente supersónica del avión, una innovación incorporada fue un tubo de reacción de recalentamiento, también conocido como postcombustión. Se debía quemar combustible adicional en el tubo de escape para evitar el sobrecalentamiento de las palas de la turbina , haciendo uso del oxígeno no utilizado en el escape. Finalmente, el diseño incluyó otro elemento crítico: el uso de un cono de choque en la nariz para reducir la velocidad del aire entrante a las velocidades subsónicas que necesita el motor.

Aunque El proyecto finalmente se canceló, la investigación se utilizó para construir un misil no tripulado que llegó a alcanzar una velocidad de Mach 1,38 en un vuelo de prueba de nivel transónico y supersónico controlado y exitoso; este fue un logro único en ese momento, que validó la aerodinámica del M.52.

Mientras tanto, los pilotos de prueba alcanzaron altas velocidades en el De Havilland DH 108 sin cola y ala en flecha. Uno de ellos fue Geoffrey de Havilland, Jr., quien murió el 27 de septiembre de 1946 cuando su DH 108 se rompió a aproximadamente Mach 0.9 . John Derry ha sido llamado «el primer piloto supersónico de Gran Bretaña» debido a una inmersión que realizó en un DH 108 el 6 de septiembre de 1948.

El primer avión «oficial» en romper la barrera del sonidoEditar

El Ministerio del Aire británico firmó un acuerdo con los Estados Unidos para intercambiar toda su investigación, datos y diseños de alta velocidad y la compañía Bell Aircraft obtuvo acceso a los dibujos y la investigación del M.52, pero EE. UU. acuerdo, y no se recibieron datos a cambio.El diseño supersónico de Bell todavía usaba una cola convencional, y estaban luchando contra el problema del control.

Utilizaron la información para iniciar el trabajo en el Bell X-1 . La versión final del Bell X-1 era muy similar en diseño a la versión original Miles M.52. También presentaba la cola que se movía todo, el XS-1 se conoció más tarde como el X-1. Estaba en el X -1 que a Chuck Yeager se le atribuyó ser la primera persona en romper la barrera del sonido en vuelo nivelado el 14 de octubre de 1947, volando a una altitud de 45.000 pies (13,7 km). George Welch hizo una afirmación plausible pero oficialmente no verificada de haber roto la barrera del sonido el 1 de octubre de 1947, mientras volaba un XP-86 Sabre. También afirmó haber repetido su vuelo supersónico el 14 de octubre de 1947, 30 minutos antes de que Yeager rompiera la barrera del sonido en el Bell X-1. La evidencia de testigos e instrumentos implica fuertemente que Welch logró una velocidad supersónica, los vuelos no fueron monitoreados adecuadamente y no son reconocidos oficialmente. El XP-86 alcanzó oficialmente la velocidad supersónica el 26 de abril de 1948.

El 14 de octubre de 1947, poco menos de un mes después de que se creara la Fuerza Aérea de los Estados Unidos como un servicio separado, las pruebas culminaron con la primera tripulación vuelo supersónico, pilotado por el Capitán de la Fuerza Aérea Charles «Chuck» Yeager en el avión # 46-062, que había bautizado como Glamorous Glennis. El avión propulsado por cohetes fue lanzado desde la bahía de bombas de un B-29 especialmente modificado y se deslizó hasta un aterrizaje en una pista. El vuelo número 50 del XS-1 es el primero en el que el X-1 registró un vuelo supersónico, a Mach 1.06 (361 m / s, 1.299 km / h, 807.2 mph) de velocidad máxima; Sin embargo, Yeager y muchos otros miembros del personal creen que el Vuelo # 49 (también con el piloto de Yeager), que alcanzó una velocidad máxima registrada de Mach 0,997 (339 m / s, 1,221 km / h), puede haber excedido Mach 1. (Las mediciones no fueron exactas a tres cifras significativas y no se registró ningún boom sónico para ese vuelo).

Como resultado del vuelo supersónico inicial del X-1, la Asociación Nacional de Aeronáutica votó su Collier de 1948 El trofeo será compartido por los tres participantes principales del programa. El presidente Harry S. Truman honró en la Casa Blanca a Larry Bell por Bell Aircraft, al Capitán Yeager por pilotar los vuelos y a John Stack por las contribuciones a la NACA.

Jackie Cochran fue la primera mujer en romper la barrera del sonido el 18 de mayo de 1953, en un Canadair Sabre, con Yeager como su compañero.

El 21 de agosto de 1961, un Douglas DC-8-43 ( matrícula N9604Z) excedió extraoficialmente Mach 1 en una inmersión controlada durante un vuelo de prueba en la Base de la Fuerza Aérea Edwards, como se observó e informó por la tripulación de vuelo; la tripulación estaba compuesta por William Magruder (piloto), Paul Patten (copiloto), Joseph Tomich (ingeniero de vuelo) y Richard H. Edwards (ingeniero de pruebas de vuelo). Este fue el primer vuelo supersónico de un avión civil, y el único distinto a los del Concorde o el Tu-144.

La barrera del sonido entendidaEditar

A medida que la ciencia de los vuelos de alta velocidad se fue entendiendo más ampliamente, una serie de cambios llevaron al entendimiento final de que la «barrera del sonido» Se penetra fácilmente, en las condiciones adecuadas. Entre estos cambios se encuentran la introducción de alas delgadas en flecha, la regla del área y motores de rendimiento cada vez mayor. En la década de 1950, muchos aviones de combate podían romper rutinariamente la barrera del sonido en vuelo nivelado, aunque a menudo sufrían de problemas de control al hacerlo, como Mach tuck. Los aviones modernos pueden atravesar la «barrera» sin problemas de control.

A finales de la década de 1950, el problema se comprendía tan bien que muchas empresas empezaron a invertir en el desarrollo de aviones supersónicos o SST, creyendo que era el siguiente paso «natural» en la evolución de los aviones. Sin embargo, esto aún no ha sucedido. Aunque el Concorde y el Tupolev Tu-144 entraron en servicio en la década de 1970, ambos fueron retirados más tarde sin ser reemplazados por diseños similares. El último vuelo de un Concorde en servicio fue en 2003.

Aunque el Concorde y el Tu-144 fueron los primeros aviones en transportar pasajeros comerciales a velocidades supersónicas, no fueron los primeros ni los únicos aviones comerciales en romper el barrera del sonido. El 21 de agosto de 1961, un Douglas DC-8 rompió la barrera del sonido a Mach 1.012, o 1.240 km / h (776.2 mph), mientras estaba en una inmersión controlada a través de 41.088 pies (12.510 m). El propósito del vuelo era recopilar datos sobre un nuevo diseño de borde de ataque para el ala. Un 747 de China Airlines puede haber roto la barrera del sonido en un descenso no planificado de 41.000 pies (12.500 m) a 9.500 pies (2.900 m) después de un vuelco en vuelo el 19 de febrero de 1985.También alcanzó más de 5 g.

Rompiendo la barrera del sonido en un vehículo terrestreEditar

El 12 de enero de 1948, un trineo cohete no tripulado de Northrop se convirtió en el primer vehículo terrestre en romper la barrera del sonido. En una instalación de prueba militar en la Base de la Fuerza Aérea de Muroc (ahora Edwards AFB), California, alcanzó una velocidad máxima de 1.019 mph (1.640 km / h) antes de saltar los rieles.

El 15 de octubre de 1997, en un vehículo diseñado y construido por un equipo dirigido por Richard Noble, el piloto de la Royal Air Force Andy Green se convirtió en la primera persona en romper la barrera del sonido en un vehículo terrestre de acuerdo con las reglas de la Fédération Internationale de l «Automobile. El vehículo, llamado ThrustSSC ( «Super Sonic Car»), capturó el récord 50 años y un día después del primer vuelo supersónico de Yeager.

Rompiendo la barrera del sonido como un proyectil humanoEditar

Felix BaumgartnerEdit

En octubre de 2012, Felix Baumgartner, con un equipo de científicos y el patrocinador Red Bull, intentó el salto en paracaídas más alto registrado. El proyecto vería a Baumgartner intentar saltar 120.000 pies (36.580 m) desde un globo de helio y convertirse en el primer paracaidista en romper la barrera del sonido. El lanzamiento estaba programado para el 9 de octubre de 2012, pero se interrumpió debido al clima adverso; posteriormente, la cápsula se lanzó en su lugar el 14 de octubre. La hazaña de Baumgartner también marcó el 65 aniversario del exitoso intento del piloto de pruebas estadounidense Chuck Yeager de romper la barrera del sonido en un avión.

Baumgartner aterrizó en el este de Nuevo México después de saltar desde un récord mundial de 128,100 pies ( 39,045 m), o 24,26 millas, y rompió la barrera del sonido mientras viajaba a velocidades de hasta 833,9 mph (1342 km / h, o Mach 1,26). En la rueda de prensa posterior a su salto, se anunció que estuvo en caída libre durante 4 minutos 18 segundos, la segunda caída libre más larga después del salto de 1960 de Joseph Kittinger durante 4 minutos 36 segundos.

Alan EustaceEdit

En octubre de 2014, Alan Eustace, vicepresidente sénior de Google, rompió el récord de Baumgartner de paracaidismo más alto y también rompió la barrera del sonido en el proceso. Sin embargo, debido a que el salto de Eustace involucró un paracaídas , mientras que los de Baumgartner no lo hicieron, sus récords de velocidad vertical y distancia en caída libre permanecen en diferentes categorías.