Alcune fruste comuni come la frusta o la frusta sono in grado di muoversi più velocemente del suono: la punta della frusta supera questa velocità e provoca uno schianto acuto, letteralmente un boom sonico. Le armi da fuoco prodotte dopo il XIX secolo hanno generalmente una velocità della volata supersonica.

La barriera del suono potrebbe essere stata violata per la prima volta da esseri viventi circa 150 milioni di anni fa. Alcuni paleobiologi riferiscono che, sulla base di modelli computerizzati delle loro capacità biomeccaniche, alcuni dinosauri dalla coda lunga come Brontosaurus, Apatosaurus e Diplodocus potrebbero essere stati in grado di muovere la coda a velocità supersoniche, creando un suono scoppiettante. Questa scoperta è teorica e contestata da altri sul campo. Le meteore che entrano nell’atmosfera terrestre di solito, se non sempre, scendono più velocemente del suono.

I primi problemi Modifica

La punta del l’elica di molti dei primi velivoli può raggiungere velocità supersoniche, producendo un notevole ronzio che differenzia tali aeromobili. Ciò è indesiderabile, poiché il movimento dell’aria transonico crea onde d’urto e turbolenza dirompenti. È a causa di questi effetti che le eliche sono note per soffrire di una drastica diminuzione quando si avvicinano alla velocità del suono. È facile dimostrare che la potenza necessaria per migliorare le prestazioni è così grande che il peso del motore richiesto cresce più velocemente di quanto la potenza erogata dall’elica possa compensare. Questo problema è stato quello che ha portato a prime ricerche sui motori a reazione, in particolare da Frank Whittle in Inghilterra e Hans von Ohain in Germania, che furono guidati alle loro ricerche specificamente per evitare questi problemi nel volo ad alta velocità.

N tuttavia, gli aerei ad elica erano in grado di avvicinarsi al numero di Mach critico in un’immersione. Sfortunatamente, ciò ha portato a numerosi arresti anomali per una serie di motivi. Il più famigerato, nel Mitsubishi Zero, i piloti volavano a piena potenza nel terreno perché le forze in rapido aumento che agivano sulle superfici di controllo dei loro aerei li sopraffacevano. In questo caso, diversi tentativi di risolverlo hanno solo peggiorato il problema. Allo stesso modo, la flessione causata dalla bassa rigidità torsionale delle ali del Supermarine Spitfire ha indotto a loro volta a contrastare gli input di controllo degli alettoni, portando a una condizione nota come inversione di controllo, che è stata risolta nei modelli successivi con modifiche all’ala. Peggio ancora, un’interazione particolarmente pericolosa del flusso d’aria tra le ali e le superfici della coda del Lockheed P-38 Lightnings ha reso difficile il “pull out” delle immersioni; tuttavia, il problema è stato successivamente risolto con l’aggiunta di un “dive flap” che ha sconvolto Il flusso d’aria in queste circostanze. Il tremolio dovuto alla formazione di onde d’urto su superfici curve fu un altro grosso problema, che portò notoriamente alla rottura di una de Havilland Swallow e alla morte del suo pilota Geoffrey de Havilland, Jr. il 27 settembre 1946. Si pensa che un problema simile sia stato la causa dell’incidente del 1943 dell’aereo a razzo BI-1 nell’Unione Sovietica.

Tutti questi effetti, sebbene non correlati per molti versi, portarono al concetto di un “barriera “rendendo difficile per un aereo superare la velocità del suono. Notizie errate hanno indotto la maggior parte delle persone a concepire la barriera del suono come un “muro” fisico, che gli aerei supersonici dovevano “rompere” con una punta acuminata sulla parte anteriore della fusoliera. I prodotti “esperti di missilistica e artiglieria” superavano regolarmente Mach 1, ma i progettisti di aerei e gli ingegneri aerodinamici durante e dopo la seconda guerra mondiale discussero Mach 0.7 come un limite pericoloso da superare.

Prime affermazioniModifica

Durante Durante la seconda guerra mondiale e subito dopo, sono state fatte numerose affermazioni che la barriera del suono era stata infranta durante un’immersione. La maggior parte di questi presunti eventi può essere liquidata come errori di strumentazione. Il tipico indicatore di velocità (ASI) utilizza differenze di pressione dell’aria tra due o più punti sull’aereo, tipicamente vicino al muso e ai lati della fusoliera, per produrre una figura di velocità. Ad alta velocità, i vari effetti di compressione che portano alla barriera del suono fanno sì che l’ASI diventi non lineare e produca un valore inaccurato o letture basse, a seconda delle specifiche dell’installazione. Questo effetto divenne noto come “salto di Mach”. Prima dell’introduzione dei misuratori di Mach, le misurazioni accurate delle velocità supersoniche potevano essere effettuate solo da remoto, normalmente utilizzando strumenti a terra. Si è scoperto che molte affermazioni di velocità supersoniche erano molto inferiori a questa velocità se misurate in questo modo.

Nel 1942, Republic Aviation ha emesso un comunicato stampa affermando che Lts. Harold E. Comstock e Roger Dyar avevano superato la velocità del suono durante le immersioni di prova in un Republic P-47 Thunderbolt. È opinione diffusa che ciò sia dovuto a letture ASI imprecise. In test simili, il P-51 Mustang nordamericano ha dimostrato limiti a Mach 0,85, con ogni volo sopra M0,84 che causava il danneggiamento dell’aereo a causa delle vibrazioni.

Uno dei numeri di Mach strumentati più alti registrati per un aereo a elica è il Mach 0.891 per uno Spitfire PR XI, volato durante i test di immersione al Royal Aircraft Establishment, Farnborough, nell’aprile 1944. Lo Spitfire, una variante di ricognizione fotografica, il Mark XI, dotato di un sistema di pitot multiplo “tipo rake” esteso, fu pilotato dal capo squadrone JR Tobin a questa velocità, corrispondente a una corretta velocità relativa (TAS) di 606 mph. In un volo successivo, il capo dello squadrone Anthony Martindale ha raggiunto Mach 0.92, ma si è concluso con un atterraggio forzato dopo che un eccesso di giri ha danneggiato il motore.

Hans Guido Mutke ha affermato di aver rotto la barriera del suono il 9 aprile 1945 a l’aereo a reazione Messerschmitt Me 262. Afferma che la sua ASI si è fissata a 1.100 chilometri orari (680 mph). Mutke ha riportato non solo il buffeting transonico, ma la ripresa del controllo normale una volta superata una certa velocità, quindi una ripresa del buffeting severo una volta che il Me 262 ha rallentato di nuovo. Ha anche riferito che il motore si è spento.

Questa affermazione è ampiamente contestata, anche dai piloti della sua unità. È noto che tutti gli effetti da lui riportati si verificano sul Me 262 a velocità molto più basse e la lettura ASI semplicemente non è affidabile nel transonico. Inoltre, una serie di test effettuati da Karl Doetsch per volere di Willy Messerschmitt ha rilevato che l’aereo è diventato incontrollabile sopra Mach 0,86, ea Mach 0,9 si sarebbe annegato in un’immersione che non poteva essere recuperata. I test del dopoguerra della RAF hanno confermato questi risultati, con la leggera modifica che la velocità massima utilizzando nuovi strumenti è risultata essere Mach 0,84, anziché Mach 0,86.

Nel 1999 Mutke si è avvalso dell’aiuto del Professore. Otto Wagner dell’Università Tecnica di Monaco per eseguire test computazionali per determinare se l’aereo potrebbe rompere la barriera del suono. Questi test non escludono la possibilità, ma mancano di dati precisi sul coefficiente di resistenza che sarebbe necessario per effettuare simulazioni accurate. Wagner ha dichiarato: “Non voglio escludere la possibilità, ma posso immaginare che potrebbe anche essere stato appena al di sotto della velocità del suono e ha sentito il buffeting, ma non è andato oltre Mach-1.”

Un po ‘di prove presentate da Mutke si trova a pagina 13 del “Manuale del pilota Me 262 A-1” pubblicato dal Comando del materiale aereo della sede centrale, Wright Field, Dayton, Ohio come rapporto n. F-SU-1111-ND su 10 gennaio 1946:

si dice che le velocità di 950 km / h (590 mph) siano state raggiunte in un’immersione poco profonda da 20 ° a 30 ° l’orizzontale. Non sono state effettuate immersioni verticali. A velocità comprese tra 950 e 1.000 km / h (590 e 620 mph), il flusso d’aria attorno all’aereo raggiunge la velocità del suono, ed è stato riferito che le superfici di controllo non influenzano più la direzione del volo. I risultati variano con i diversi aeroplani: alcuni si alzano e si tuffano mentre altri si immergono gradualmente. È stato anche riferito che una volta superata la velocità del suono, questa condizione scompare e il controllo normale viene ripristinato.

I commenti sul ripristino del controllo del volo e la cessazione di buffeting sopra Mach 1 sono molto significativi in un documento del 1946. Tuttavia, non è chiaro da dove provengano questi termini, in quanto non sembra che i piloti statunitensi abbiano effettuato tali test.

Nel suo libro del 1990 Me-163, l’ex pilota di Messerschmitt Me 163 “Komet” Mano Ziegler afferma che il suo amico, il pilota collaudatore Heini Dittmar, ha rotto la barriera del suono durante un’immersione con l’aereo a razzo e che diverse persone a terra hanno sentito i boom sonici. Afferma che il 6 luglio 1944, Dittmar, che volava sul Me 163B V18, recante il codice alfabetico Stammkennzeichen VA + SP, fu misurato viaggiando a una velocità di 1.130 km / h (702 mph). Tuttavia, nessuna prova di un tale volo esiste in nessuno dei materiali di quel periodo, che furono catturati dalle forze alleate e ampiamente studiati. Dittmar era stato ufficialmente registrato a 1.004,5 km / h (623,8 mph) in volo livellato il 2 ottobre 1941 nel prototipo Me 163A V4. Raggiunse questa velocità a meno del massimo del gas, poiché era preoccupato dal buffeting transonico. Lo stesso Dittmar non afferma di aver infranto la barriera del suono su quel volo e osserva che la velocità è stata registrata solo sull’AIS. Tuttavia, si prende il merito di essere stato il primo pilota a “bussare alla barriera del suono”.

Il pilota collaudatore della Luftwaffe Lothar Sieber (7 aprile 1922 – 1 marzo 1945) potrebbe essere diventato inavvertitamente il primo uomo per rompere la barriera del suono il 1 ° marzo 1945. Ciò è avvenuto mentre stava pilotando un Bachem Ba 349 “Natter” per il primo decollo verticale con equipaggio di un razzo nella storia. In 55 secondi ha percorso un totale di 14 km (8,7 miglia). L’aereo si è schiantato ed è morto violentemente in questa impresa.

Ci sono un certo numero di veicoli senza pilota che hanno volato a velocità supersoniche durante questo periodo, ma generalmente non soddisfano la definizione. Nel 1933, i progettisti sovietici che lavoravano su concetti di ramjet spararono motori alimentati al fosforo dai cannoni di artiglieria per portarli a velocità operative. È possibile che ciò abbia prodotto prestazioni supersoniche fino a Mach 2, ma ciò non era dovuto esclusivamente al motore stesso. Al contrario, il missile balistico tedesco V-2 ruppe regolarmente la barriera del suono in volo, per la prima volta il 3 ottobre 1942. Entro settembre 1944, i V-2 raggiunsero regolarmente Mach 4 (1.200 m / s, o 3044 mph) durante il terminal discesa.

Rompere la barriera del suonoModifica

Nel 1942, il Ministero dell’Aviazione del Regno Unito ha avviato un progetto top-secret con Miles Aircraft per sviluppare il primo aeromobili in grado di rompere la barriera del suono. Il progetto ha portato allo sviluppo del prototipo di aeromobile a turbogetto Miles M.52, progettato per raggiungere i 1.000 mph (417 m / s; 1.600 km / h) (oltre il doppio del record di velocità esistente) in volo livellato, e per salire a un’altitudine di 36.000 piedi (11 km) in 1 minuto e 30 secondi.

Nel design M.52 risultante è stato incorporato un numero enorme di funzioni avanzate, molte delle quali suggeriscono una conoscenza dettagliata del supersonico aerodinamica. In particolare, il design presentava un naso conico e bordi d’attacco affilati delle ali, poiché era noto che i proiettili a punta tonda non potevano essere stabilizzati a velocità supersoniche. Il design utilizzava ali molto sottili di sezione biconvessa proposte da Jakob Ackeret per una bassa resistenza. Le punte delle ali sono state “tagliate” per tenerle lontane dall’onda d’urto conica generata dal muso dell’aereo. La fusoliera aveva la sezione trasversale minima consentita attorno al motore centrifugo con i serbatoi del carburante in una sella sopra le righe.

Un’altra aggiunta fondamentale è stata l’uso di uno stabilizzatore motorizzato , noto anche come coda mobile o coda volante, una chiave per il controllo del volo supersonico, che contrastava con i tradizionali piani di coda incernierati (stabilizzatori orizzontali) collegati meccanicamente alla colonna di controllo dei piloti. Le superfici di controllo convenzionali sono diventate inefficaci alle alte velocità subsoniche raggiunte dai combattenti in immersione, a causa delle forze aerodinamiche causate dalla formazione di onde d’urto alla cerniera e dal movimento all’indietro del centro di pressione, che insieme potevano prevalere sulle forze di controllo che potrebbe essere applicato meccanicamente dal pilota, ostacolando il recupero dall’immersione. Uno dei principali ostacoli al primo volo transonico era l’inversione del controllo, il fenomeno che causava il cambio di direzione degli input di volo (stick, timone) ad alta velocità; è stata la causa di molti incidenti e quasi incidenti. Una coda totalmente volante è considerata una condizione minima per consentire agli aerei di rompere la barriera transonica in sicurezza, senza perdere il controllo del pilota. Il Miles M.52 è stato il primo esempio di questa soluzione, che da allora è stata universalmente applicata.

Inizialmente, l’aereo doveva utilizzare l’ultimo motore di Frank Whittle, il Power Jets W.2 / 700, che avrebbe raggiunto la velocità supersonica solo in un’immersione poco profonda. Per sviluppare una versione completamente supersonica dell’aereo, un’innovazione incorporata era un jetpipe di riscaldamento, noto anche come postbruciatore. Il carburante aggiuntivo doveva essere bruciato nel tubo di scappamento per evitare il surriscaldamento delle pale della turbina , facendo uso dell’ossigeno inutilizzato nello scarico. Infine, il progetto includeva un altro elemento critico: l’uso di un cono d’ammortizzatore nel naso per rallentare l’aria in entrata alle velocità subsoniche richieste dal motore.

Anche se il progetto è stato infine cancellato, la ricerca è stata utilizzata per costruire un missile senza pilota che ha continuato a raggiungere una velocità di Mach 1,38 in un volo di prova di livello transonico e supersonico controllato e di successo; questo è stato un risultato unico in quel momento, che ha convalidato l’aerodinamica della M.52.

Nel frattempo, i piloti collaudatori raggiunsero velocità elevate nel de Havilland DH 108 senza coda e ad ala spazzata. Uno di loro era Geoffrey de Havilland, Jr., che fu ucciso il 27 settembre 1946 quando il suo DH 108 si sciolse a circa Mach 0.9 . John Derry è stato definito “il primo pilota supersonico della Gran Bretagna” a causa di un’immersione con un DH 108 il 6 settembre 1948.

Il primo aereo “ufficiale” a rompere la barriera del suonoEdit

Il ministero dell’aeronautica britannico ha firmato un accordo con gli Stati Uniti per lo scambio di tutte le sue ricerche, dati e progetti ad alta velocità e alla compagnia Bell Aircraft è stato concesso l’accesso ai disegni e alle ricerche sull’M.52, ma gli Stati Uniti hanno rinnegato il accordo e nessun dato è stato fornito in cambio.Il design supersonico di Bell utilizzava ancora una coda convenzionale e stavano combattendo il problema del controllo.

Hanno utilizzato le informazioni per avviare i lavori sul Bell X-1 . La versione finale del Bell X-1 era molto simile nel design alla versione originale Miles M.52. Anche con la coda mobile, l’XS-1 fu in seguito noto come X-1. Era nella X -1 che Chuck Yeager è stato accreditato come la prima persona a rompere la barriera del suono in volo livellato il 14 ottobre 1947, volando a un’altitudine di 45.000 piedi (13,7 km). George Welch ha fatto una dichiarazione plausibile ma ufficialmente non verificata di aver infranto il barriera del suono il 1 ° ottobre 1947, mentre volava su un XP-86 Sabre. Affermò anche di aver ripetuto il suo volo supersonico il 14 ottobre 1947, 30 minuti prima che Yeager rompesse la barriera del suono nel Bell X-1. prove di testimoni e strumenti suggeriscono fortemente che Welch ha raggiunto la velocità supersonica, i voli non sono stati adeguatamente monitorati e non sono ufficialmente riconosciuti. L’XP-86 raggiunse ufficialmente la velocità supersonica il 26 aprile 1948.

Il 14 ottobre 1947, poco meno di un mese dopo che l’Aeronautica degli Stati Uniti era stata creata come servizio separato, i test culminarono nel primo equipaggio con equipaggio volo supersonico, pilotato dal Capitano dell’Air Force Charles “Chuck” Yeager sull’aereo n. 46-062, che aveva battezzato Glamorous Glennis. L’aereo a razzo è stato lanciato dal vano bombe di un B-29 appositamente modificato ed è atterrato su una pista. Il volo XS-1 numero 50 è il primo in cui l’X-1 ha registrato il volo supersonico, a Mach 1.06 (361 m / s, 1.299 km / h, 807.2 mph) velocità di picco; tuttavia, Yeager e molti altri membri del personale ritengono che il volo # 49 (anche con pilotaggio Yeager), che ha raggiunto una velocità massima registrata di Mach 0.997 (339 m / s, 1.221 km / h), possa, di fatto, aver superato Mach 1. (Le misurazioni non erano accurate a tre cifre significative e nessun boom sonico è stato registrato per quel volo.)

Come risultato del volo supersonico iniziale dell’X-1, la National Aeronautics Association ha votato il suo Collier del 1948 Trofeo che sarà condiviso dai tre principali partecipanti al programma. Onorati alla Casa Bianca dal presidente Harry S. Truman sono stati Larry Bell per Bell Aircraft, il capitano Yeager per il pilotaggio dei voli e John Stack per i contributi NACA.

Jackie Cochran fu la prima donna a rompere la barriera del suono il 18 maggio 1953, a bordo di un Canadair Sabre, con Yeager come suo gregario.

Il 21 agosto 1961, un Douglas DC-8-43 ( registrazione N9604Z) ha superato in modo non ufficiale Mach 1 in un’immersione controllata durante un volo di prova presso la base aeronautica di Edwards, come osservato e segnalato dall’equipaggio di condotta; l’equipaggio era William Magruder (pilota), Paul Patten (copilota), Joseph Tomich (ingegnere di volo) e Richard H. Edwards (ingegnere dei test di volo). Questo è stato il primo volo supersonico di un aereo di linea civile e l’unico oltre a quelli del Concorde o del Tu-144.

La barriera del suono capivaModifica

Man mano che la scienza del volo ad alta velocità divenne più ampiamente compresa, una serie di cambiamenti portò alla conclusione che la “barriera del suono” è facilmente penetrabile, con le giuste condizioni. Tra questi cambiamenti c’erano l’introduzione di ali sottili spazzate, la regola dell’area e motori di prestazioni sempre maggiori. Negli anni ’50, molti aerei da combattimento potevano regolarmente rompere la barriera del suono durante il volo livellato, sebbene spesso soffrissero di problemi di controllo quando lo facevano, come Mach tuck. Gli aerei moderni possono transitare la “barriera” senza problemi di controllo.

Alla fine degli anni ’50, la questione era così ben compresa che molte aziende iniziarono a investire nello sviluppo di aerei di linea supersonici, o SST, credendo che fosse il prossimo passo “naturale” nell’evoluzione degli aerei di linea. Tuttavia, questo non è ancora accaduto. Sebbene il Concorde e il Tupolev Tu-144 entrarono in servizio negli anni ’70, entrambi furono in seguito ritirati senza essere sostituiti da progetti simili. L’ultimo volo di un Concorde in servizio è stato nel 2003.

Sebbene il Concorde e il Tu-144 siano stati i primi aerei a trasportare passeggeri commerciali a velocità supersoniche, non sono stati i primi né gli unici aerei di linea commerciali a rompere il Barriera del suono. Il 21 agosto 1961, un Douglas DC-8 ha rotto la barriera del suono a Mach 1.012, o 1.240 km / h (776.2 mph), durante un’immersione controllata attraverso 41.088 piedi (12.510 m). Lo scopo del volo era raccogliere dati su un nuovo design del bordo d’attacco per l’ala. Un China Airlines 747 potrebbe aver rotto la barriera del suono in una discesa non pianificata da 41.000 piedi (12.500 m) a 9.500 piedi (2.900 m) dopo un ribaltamento in volo il 19 febbraio 1985.Inoltre ha raggiunto più di 5 g.

Rompere la barriera del suono in un veicolo terrestreModifica

Il 12 gennaio 1948, una slitta a razzo senza pilota Northrop divenne il primo veicolo terrestre a rompere la barriera del suono. In una struttura di prova militare presso la base aerea di Muroc (ora Edwards AFB), in California, ha raggiunto una velocità massima di 1.019 mph (1.640 km / h) prima di saltare i binari.

Il 15 ottobre 1997, in un veicolo progettato e costruito da un team guidato da Richard Noble, il pilota della Royal Air Force Andy Green è diventato la prima persona a rompere la barriera del suono in un veicolo terrestre in conformità con la Fédération Internationale de l “Regole automobilistiche. Il veicolo, chiamato ThrustSSC ( “Super Sonic Car”), ha registrato il record 50 anni e un giorno dopo il primo volo supersonico di Yeager.

Rompere la barriera del suono come proiettile umanoEdit

Felix BaumgartnerEdit

Nell’ottobre 2012 Felix Baumgartner, con un team di scienziati e sponsor Red Bull, ha tentato il più alto sky-dive mai registrato. Il progetto vedrebbe Baumgartner tentare di saltare 120.000 piedi (36.580 m) da un pallone ad elio e diventare il primo paracadutista a rompere la barriera del suono. Il lancio era previsto per il 9 ottobre 2012, ma è stato interrotto per maltempo; successivamente la capsula è stata invece lanciata il 14 ottobre. L’impresa di Baumgartner ha anche segnato il 65 ° anniversario del tentativo riuscito del pilota collaudatore statunitense Chuck Yeager di rompere la barriera del suono in un aereo.

Baumgartner è atterrato nel New Mexico orientale dopo essere saltato da un record mondiale di 128.100 piedi ( 39.045 m), o 24,26 miglia, e ha rotto la barriera del suono mentre viaggiava a velocità fino a 833,9 mph (1342 km / h, o Mach 1,26). Nella conferenza stampa dopo il suo salto, è stato annunciato che era in caduta libera per 4 minuti e 18 secondi, la seconda caduta libera più lunga dopo il salto del 1960 di Joseph Kittinger per 4 minuti e 36 secondi.

Alan EustaceEdit

Nell’ottobre 2014, Alan Eustace, vicepresidente senior di Google, ha battuto il record di Baumgartner di picchiata più alta e ha anche infranto la barriera del suono nel processo. Tuttavia, perché il salto di Eustace ha coinvolto un paracadute drogue , mentre quelli di Baumgartner no, i loro record di velocità verticale e distanza in caduta libera rimangono in categorie diverse.