Noen vanlige pisker som tyrefekter eller lagerskip er i stand til å bevege seg raskere enn lyd: spissen av pisken overstiger denne hastigheten og forårsaker en skarp sprekk — bokstavelig talt en lydbom. Skytevåpen laget etter 1800-tallet har generelt en supersonisk snutehastighet.

Lydbarrieren kan ha blitt først brutt av levende vesener for rundt 150 millioner år siden. Noen paleobiologer rapporterer at, basert på datamodeller av deres biomekaniske evner, kan visse langhalede dinosaurier som Brontosaurus, Apatosaurus og Diplodocus ha vært i stand til å svinge halene i supersonisk hastighet, og skape en sprekkende lyd. Dette funnet er teoretisk og omstridt av andre i felt. Meteorer som kommer inn i jordens atmosfære, faller vanligvis, hvis ikke alltid, raskere enn lyd.

Tidlige problemerRediger

Spissen av propell på mange tidlige fly kan nå overlydshastigheter, noe som gir en merkbar sus som skiller slike fly. Dette er uønsket, ettersom den transoniske luftbevegelsen skaper forstyrrende sjokkbølger og turbulens. Det er på grunn av disse effektene det er kjent at propellene lider av dramatisk redusert når de nærmer seg lydhastigheten. Det er lett å demonstrere at kraften som trengs for å forbedre ytelsen er så stor at vekten til den nødvendige motoren vokser raskere enn propellens kraftuttak kan kompensere. Dette problemet var et som førte til tidlig forskning på jetmotorer, spesielt av Frank Whittle i England og Hans von Ohain i Tyskland, som ble ledet til sin forskning spesielt for å unngå disse problemene i høyhastighetsflyging.

N likevel kunne propellfly nærme seg det kritiske Mach-nummeret i et dykk. Dessverre førte det til mange krasj av en rekke årsaker. Mest beryktet, i Mitsubishi Zero, fløy piloter med full kraft inn i terrenget fordi de raskt økende kreftene som virket på kontrollflatene til flyene deres, overveldet dem. I dette tilfellet gjorde flere forsøk på å fikse problemet bare verre. På samme måte forårsaket bøyningen forårsaket av den lave vridningsstivheten til Supermarine Spitfire vingene dem i sin tur motvirket kretsløpskontrollinngangene, noe som førte til en tilstand kjent som kontrollreversering. Dette ble løst i senere modeller med endringer i vingen. Enda verre, et spesielt farlig samspill mellom luftstrømmen mellom vingene og haleflatene til dykking Lockheed P-38 Lightnings gjorde det vanskelig å «trekke ut» dykk, men problemet ble senere løst ved å legge til en «dykkeklaff» som opprørte luftstrømmen under disse omstendighetene. Flutter på grunn av dannelsen av sjokkbølger på buede overflater var et annet stort problem, som førte mest kjent til oppløsningen av en de Havilland-svelge og døde av piloten Geoffrey de Havilland, Jr. 27. september 1946. Et lignende problem antas å ha vært årsaken til krasjet av BI-1-rakettflyet i Sovjetunionen i 1943.

Alle disse effektene, selv om de ikke var relatert på de fleste måter, førte til konseptet «barriere «gjør det vanskelig for et fly å overskride lydhastigheten. Feilaktige nyhetsrapporter førte til at folk flest så for seg lydbarrieren som en fysisk «vegg», hvilket overlydfly måtte trenge for å «bryte» med en skarp nålenese foran på skroget. Produkter fra rakett- og artillerieksperter overskred rutinemessig Mach 1, men flydesignere og aerodynamiske ingeniører under og etter andre verdenskrig diskuterte Mach 0.7 som en grense farlig å overskride.

Tidlige påstander Rediger

Under WWII og umiddelbart deretter ble det fremsatt en rekke påstander om at lydbarrieren hadde blitt brutt i et dykk. De fleste av disse påståtte hendelsene kan avvises som instrumentasjonsfeil. Den typiske lufthastighetsindikatoren (ASI) bruker lufttrykkforskjeller mellom to eller flere peker på flyet, vanligvis nær nesen og ved siden av skroget, for å produsere en hastighet. Ved høy hastighet forårsaker de forskjellige kompresjonseffektene som fører til lydbarrieren også at ASI blir ikke-lineær og produserer unøyaktig høyt eller lave avlesninger, avhengig av installasjonens spesifikasjoner. Denne effekten ble kjent som «Mach jump». Før introduksjonen av Mach-målere kunne nøyaktige målinger av supersoniske hastigheter bare gjøres eksternt, normalt ved hjelp av bakkebaserte instrumenter. Mange påstander om overlydshastigheter ble funnet å være langt under denne hastigheten når de ble målt på denne måten.

I 1942 sendte Republic Aviation ut en pressemelding om at Lts. Harold E. Comstock og Roger Dyar hadde overskredet lydhastigheten under testdykk i en Republic P-47 Thunderbolt. Det er bred enighet om at dette skyldtes unøyaktige ASI-avlesninger. I lignende tester demonstrerte den nordamerikanske P-51 Mustang grenser på Mach 0,85, med hver flytur over M0,84 som forårsaket at flyet ble skadet av vibrasjoner.

Et av de høyest registrerte instrumenterte Mach-tallene oppnådd for et propellfly er Mach 0.891 for en Spitfire PR XI, fløyet under dykketester på Royal Aircraft Establishment, Farnborough i april 1944. Spitfire, en fotorekognansvariant, Mark XI, utstyrt med et utvidet «rake type» multiple pitot-system, ble fløyet av skvadronleder JR Tobin til denne hastigheten, tilsvarende korrigert sann flyhastighet (TAS) på 606 mph. I en påfølgende flytur oppnådde skvadronleder Anthony Martindale Mach 0,92, men det endte med en tvangslanding etter at motoren hadde over-revving.

Hans Guido Mutke hevdet å ha brutt lydbommen 9. april 1945 i Messerschmitt Me 262 jetfly. Han opplyser at hans ASI festet seg med 1100 kilometer i timen (680 mph). Mutke rapporterte ikke bare transonisk buffering, men gjenopptakelsen av normal kontroll når en viss hastighet ble overskredet, og deretter en gjenopptakelse av alvorlig buffering når Me 262 bremset igjen. Han rapporterte også motorens flamme-out.

Denne påstanden er mye omstridt, selv av piloter i hans enhet. Alle effektene han rapporterte er kjent for å forekomme på Me 262 med mye lavere hastigheter, og ASI-avlesningen er rett og slett ikke pålitelig i transonic. Videre fant en rekke tester utført av Karl Doetsch på oppdrag fra Willy Messerschmitt at flyet ble ukontrollerbart over Mach 0,86, og ved Mach 0,9 ville nese over til et dykk som ikke kunne gjenopprettes fra. Etterkrigstester fra RAF bekreftet disse resultatene, med en liten endring at maksimal hastighet ved bruk av nye instrumenter ble funnet å være Mach 0,84, snarere enn Mach 0,86.

I 1999 innkalte Mutke professor professor. Otto Wagner fra München tekniske universitet for å kjøre beregningstester for å avgjøre om flyet kunne bryte lydbarrieren. Disse testene utelukker ikke muligheten, men mangler nøyaktige data om koeffisienten for drag som ville være nødvendig for å lage nøyaktige simuleringer. Wagner uttalte: «Jeg vil ikke utelukke muligheten, men jeg kan forestille meg at han også kan ha vært like under lydhastigheten og følte buffingen, men ikke gikk over Mach-1.»

Én bit bevis fremlagt av Mutke er på side 13 i «Me 262 A-1 Pilot» s Handbook «utgitt av hovedkvarteret Air Materiel Command, Wright Field, Dayton, Ohio som rapport nr. F-SU-1111-ND den 10. januar 1946:

Hastigheter på 950 km / t (590 mph) rapporteres å ha blitt oppnådd i et grunt dykk 20 ° til 30 ° fra den horisontale. Det ble ikke gjort vertikale dykk. I hastigheter på 950 til 1000 km / t (590 til 620 mph) når luftstrømmen rundt flyet lydhastigheten, og det rapporteres at kontrollflatene ikke lenger påvirker flyretningen. Resultatene varierer med forskjellige fly: noen vinger og dykker mens andre dykker gradvis. Det rapporteres også at når lydhastigheten er overskredet, forsvinner denne tilstanden og normal kontroll gjenopprettes.

Kommentarene om restaurering av flykontroll og opphør av buffering over Mach 1 er veldig viktige i et 1946-dokument. Imidlertid er det ikke klart hvor disse begrepene kom fra, da det ikke ser ut til at de amerikanske pilotene utførte slike tester.

I sin bok fra 1990 Me-163, tidligere Messerschmitt Me 163 «Komet» pilot Mano Ziegler hevder at hans venn, testpilot Heini Dittmar, brøt lydbarrieren mens han dykket rakettflyet, og at flere mennesker på bakken hørte lydbommene. Han hevder at Dittmar, som flyr Me 163B V18, med Stammkennzeichen alfabetisk kode VA + SP, 6. juli 1944 ble målt med en hastighet på 1130 km / t (702 mph). Imidlertid eksisterer det ingen bevis for en slik flykt i noe av materialet fra den perioden, som ble fanget opp av allierte styrker og grundig studert. Dittmar ble offisielt registrert ved 1.004,5 km / t (623,8 mph) i planflyging 2. oktober 1941 i prototypen Me 163A V4. Han nådde denne hastigheten på mindre enn full gass, da han var bekymret for den transoniske buffingen. Dittmar selv fremsetter ikke krav om at han brøt lydbommen på den flyturen, og bemerker at hastigheten bare ble registrert på AIS. Han tar imidlertid æren for at han var den første piloten som «banket på lydbarrieren».

Luftwaffe testpilot Lothar Sieber (7. april 1922 – 1. mars 1945) kan ha blitt utilsiktet den første mannen for å bryte lydbarrieren 1. mars 1945. Dette skjedde mens han piloterte en Bachem Ba 349 «Natter» for den første bemannede vertikale start av en rakett i historien. På 55 sekunder reiste han totalt 14 km (8,7 miles). Flyet styrtet, og han omkom voldsomt i dette arbeidet.

Det er en rekke ubemannede kjøretøy som fløy med supersoniske hastigheter i denne perioden, men de oppfyller generelt ikke definisjonen. I 1933 avfyrte sovjetiske designere som arbeidet med ramjet-konsepter fosfordrevne motorer ut av artilleripistoler for å få dem til driftshastigheter. Det er mulig at dette ga supersonisk ytelse så høyt som Mach 2, men dette skyldtes ikke bare motoren selv. I kontrast brøt den tyske V-2 ballistiske raketten rutinemessig lydbarrieren under flukt, for første gang 3. oktober 1942. I september 1944 oppnådde V-2 rutinemessig Mach 4 (1200 m / s, eller 3044 mph) under terminalen nedstigning.

Bryte lydbarrieren Rediger

I 1942 startet Storbritannias luftfartsdepartement et topphemmelig prosjekt med Miles Aircraft for å utvikle verdens første fly som er i stand til å bryte lydbarrieren. Prosjektet resulterte i utviklingen av prototypen Miles M.52 turbojet-drevet fly, som ble designet for å nå 1000 mph (417 m / s; 1600 km / t) (mer enn dobbelt så mye som den eksisterende hastighetsrekorden) i jevnflyvning, og til klatre til en høyde på 36.000 fot (11 km) på 1 minutt og 30 sekunder.

Et stort antall avanserte funksjoner ble innlemmet i den resulterende M.52-designen, hvorav mange antyder en detaljert kunnskap om supersonisk aerodynamikk. Spesielt hadde designet en konisk nese og skarpe vingekanter, da det var kjent at rundnoseprosjektiler ikke kunne stabiliseres ved supersoniske hastigheter. Designet brukte veldig tynne vinger av bikonveks seksjon foreslått av Jakob Ackeret for lav slitasje. Vingespissene ble «klippet» for å holde dem fri for den koniske sjokkbølgen som ble generert av flyets nese. Skroget hadde det minste tillatte tverrsnittet rundt sentrifugalmotoren med drivstofftanker i en sadel over toppen.

Et annet kritisk tillegg var bruken av en kraftdrevet stabilator , også kjent som den bevegelige halen eller den flygende halen, en nøkkel til supersonisk flykontroll, som står i kontrast til tradisjonelle hengslede haleplaner (horisontale stabilisatorer) som er koblet mekanisk til pilots kontrollsøyle. Konvensjonelle kontrollflater ble ineffektive ved de høye subsoniske hastighetene som da ble oppnådd av jagerfly i dykk, på grunn av de aerodynamiske kreftene forårsaket av dannelsen av støtbølger i hengslet og den bakre bevegelsen av trykksenteret, som sammen kunne overstyre kontrollkreftene som kan brukes mekanisk av piloten, og hindrer utvinning fra dykket. En viktig hindring for tidlig transonic flight var kontroll reversering, fenomenet som førte til at flight input (stick, ror) byttet retning i høy hastighet; det var årsaken til mange ulykker og nestenulykker. En helflygende hale anses å være en minimumsbetingelse for å gjøre det mulig for fly å bryte den transoniske barrieren trygt, uten å miste pilotkontroll. Miles M.52 var den første forekomsten av denne løsningen, som siden har blitt brukt universelt.

Opprinnelig skulle flyet bruke Frank Whittles siste motor, Power Jets W.2 / 700, som bare ville nå supersonisk hastighet i et grunt dykk. For å utvikle en helt supersonisk versjon av flyet, var en nyhet innarbeidet en oppvarmingsstrålerør – også kjent som en etterbrenner. Ekstra drivstoff skulle brennes i avgangsrøret for å unngå overoppheting av turbinbladene , som bruker ubenyttet oksygen i eksosen. Til slutt inkluderte designet et annet kritisk element – bruken av en støkkegle i nesen for å bremse den innkommende luften til de subsoniske hastighetene som trengs av motoren.

Selv om prosjektet ble til slutt kansellert, forskningen ble brukt til å konstruere et ubemannet missil som fortsatte med å oppnå en hastighet på Mach 1.38 i en vellykket, kontrollert transonic og supersonisk testflyging; dette var en unik prestasjon på den tiden, som validerte aerodynamikken av M.52.

I mellomtiden oppnådde testpiloter høye hastigheter i den haleløse, feide vingene de Havilland DH 108. En av dem var Geoffrey de Havilland, Jr., som ble drept 27. september 1946 da DH 108 hans brøt sammen ca Mach 0,9 . John Derry har blitt kalt «Storbritannias første supersoniske pilot» på grunn av et dykk han gjorde i en DH 108 6. september 1948.

Det første «offisielle» flyet som brøt lydbarrieren Rediger

Det britiske luftfartsdepartementet signerte en avtale med USA om å utveksle all sin høyhastighets forskning, data og design, og Bell Aircraft-selskapet fikk tilgang til tegningene og forskningen på M.52, men USA avviste avtale, og ingen data kom tilbake.Bells supersoniske design brukte fremdeles en konvensjonell hale, og de kjempet med kontrollproblemet.

De benyttet informasjonen til å starte arbeidet med Bell X-1 Den endelige versjonen av Bell X-1 var veldig lik designen til den originale Miles M.52-versjonen. XS-1 ble også kjent som X-1. Den var også i X -1 at Chuck Yeager ble kreditert for å være den første personen som brøt lydbarrieren under flukt den 14. oktober 1947, og flyr i en høyde på 45.000 fot (13,7 km). George Welch gjorde et sannsynlig, men offisielt ubekreftet krav om å ha brutt lydbarrieren 1. oktober 1947 mens han fløy en XP-86-sabel. Han hevdet også å ha gjentatt sin supersoniske flytur 14. oktober 1947, 30 minutter før Yeager brøt lydbommen i Bell X-1. Selv om bevis fra vitner og instrumenter antyder sterkt at Welch oppnådde supersonisk hastighet, flyene ble ikke overvåket ordentlig og er ikke offisielt anerkjent. XP-86 oppnådde offisiell supersonisk hastighet 26. april 1948.

14. oktober 1947, litt under en måned etter at USAs luftvåpen var opprettet som en egen tjeneste, kulminerte testene med den første bemannede supersonisk flytur, pilotert av Luftforsvarets kaptein Charles «Chuck» Yeager i fly # 46-062, som han hadde døpt Glamorous Glennis. Det rakettdrevne flyet ble lansert fra bomberommet på en spesialmodifisert B-29 og gled til en landing på en rullebane. XS-1-flynummer 50 er den første der X-1 registrerte supersonisk flyging, ved Mach 1.06 (361 m / s, 1.299 km / t, 807,2 mph) topphastighet; Imidlertid mener Yeager og mange andre personell at Flight # 49 (også med Yeager piloting), som nådde en topp registrert hastighet på Mach 0,997 (339 m / s, 1221 km / t), faktisk kan ha overskredet Mach 1. (Målingene var ikke nøyaktige i forhold til tre signifikante tall, og ingen lydbom ble registrert for den flyturen.)

Som et resultat av X-1 «s første supersoniske flyging stemte National Aeronautics Association sin 1948 Collier. Trofé som skal deles av de tre hoveddeltakerne i programmet. Hedret i Det hvite hus av president Harry S. Truman var Larry Bell for Bell Aircraft, kaptein Yeager for pilotering av flyvningene og John Stack for NACA-bidragene.

Jackie Cochran var den første kvinnen som brøt lydbarrieren 18. mai 1953, i en Canadair Saber, med Yeager som vingemann.

21. august 1961 ble en Douglas DC-8-43 ( registrering N9604Z) overskred uoffisielt Mach 1 i et kontrollert dykk under en testflyging på Edwards Air Force Base, som observert og rapportert av flybesetningen; mannskapet var William Magruder (pilot), Paul Patten (co-pilot), Joseph Tomich (flight engineer), og Richard H. Edwards (flight test engineer). Dette var den første supersoniske flyvningen fra en sivil passasjerfly, og den eneste andre enn de fra Concorde eller Tu-144.

Lydbarrieren forstått Rediger

Etter hvert som vitenskapen om høyhastighetsflyging ble bredere forstått, førte en rekke endringer til den endelige forståelsen av at «lydbarrieren» er lett penetrert, med de rette forholdene. Blant disse endringene var introduksjonen av tynne feide vinger, områdestyret og motorer med stadig økende ytelse. På 1950-tallet kunne mange kampfly rutinemessig bryte lydbarrieren i nivåflyging, selv om de ofte led av kontrollproblemer når de gjorde det, for eksempel Mach tuck. Moderne fly kan passere «barrieren» uten kontrollproblemer.

På slutten av 1950-tallet ble problemet så godt forstått at mange selskaper begynte å investere i utvikling av supersoniske passasjerfly, eller SST, og trodde at det var den neste «naturlige» trinn i trafikkflyging. Dette har imidlertid ikke skjedd ennå. Selv om Concorde og Tupolev Tu-144 ble tatt i bruk på 1970-tallet, ble begge senere pensjonert uten å bli erstattet av lignende design. Den siste flyvningen til en Concorde i drift var i 2003.

Selv om Concorde og Tu-144 var de første flyene som fraktet kommersielle passasjerer i supersoniske hastigheter, var de ikke de første eller eneste kommersielle passasjerflyene som brøt lydbarriere. 21. august 1961 brøt en Douglas DC-8 lydbarrieren ved Mach 1.012, eller 1240 km / t (776,2 mph), mens den var i et kontrollert dykk gjennom 12 510 m (41,088 fot). Hensikten med flyturen var å samle inn data om et nytt design av frontkant for vingen. En China Airlines 747 kan ha brutt lydbarrieren i en ikke-planlagt nedstigning fra 12 500 m til 9 500 fot etter en opprørt flytur 19. februar 1985.Den nådde også over 5 g.

Å bryte lydbarrieren i et landkjøretøyEdit

12. januar 1948 ble en ubemannet rakettslede fra Northrop det første landkjøretøyet som brøt lydmuren. På et militært testanlegg på Muroc Air Force Base (nå Edwards AFB), California, nådde det en topphastighet på 1019 mph (1.640 km / t) før den hoppet skinnene.

15. oktober 1997, i et kjøretøy designet og bygget av et team ledet av Richard Noble, ble Royal Air Force-pilot Andy Green den første personen som brøt lydbarrieren i et landbil i samsvar med Fédération Internationale de l «Automobile regler. Kjøretøyet, kalt ThrustSSC ( «Super Sonic Car»), fanget rekorden 50 år og en dag etter Yeagers første supersoniske flytur.

Bryte lydbarrieren som et menneskelig prosjektilEdit

Felix BaumgartnerEdit

I oktober 2012 forsøkte Felix Baumgartner, sammen med et team av forskere og sponsor Red Bull, det høyeste sky-dykke på rekord. Prosjektet ville se Baumgartner forsøke å hoppe 36.580 m (120.000 fot) fra en heliumballong og bli den første fallskjermhopperen som brøt lydbarrieren. Lanseringen var planlagt 9. oktober 2012, men ble avbrutt på grunn av dårlig vær; deretter ble kapselen lansert i stedet 14. oktober. Baumgartners bedrift markerte også 65-årsjubileet for den amerikanske testpiloten Chuck Yeager ‘s vellykkede forsøk på å bryte lydbarrieren i et fly.

Baumgartner landet i det østlige New Mexico etter å ha hoppet fra en verdensrekord på 128100 fot 39.045 m), eller 24.26 miles, og brøt lydbommen da han kjørte i hastigheter opp til 833,9 mph (1342 km / t, eller Mach 1,26). I pressekonferansen etter hoppet ble det kunngjort at han var i fritt fall i 4 minutter og 18 sekunder, det nest lengste fritt fallet etter 1960-hoppet til Joseph Kittinger i 4 minutter og 36 sekunder.

Alan EustaceEdit

I oktober 2014 brøt Alan Eustace, senior visepresident i Google, Baumgartners rekord for høyeste sky-dive og brøt også lydbarrieren i prosessen. Imidlertid, fordi Eustace hopp involverte en drogue fallskjerm , mens Baumgartner ikke gjorde det, forblir deres vertikale hastighet og fritt fall avstandsrekorder i forskjellige kategorier.