Alguns chicotes comuns, como o chicote ou chicote, são capazes de se mover mais rápido do que o som: a ponta do chicote excede essa velocidade e causa um estalo agudo – literalmente, um estrondo sônico. As armas de fogo fabricadas após o século 19 geralmente têm uma velocidade de focinho supersônica.

A barreira do som pode ter sido violada pela primeira vez por seres vivos há cerca de 150 milhões de anos. Alguns paleobiólogos relatam que, com base em modelos de computador de suas capacidades biomecânicas, certos dinossauros de cauda longa como o Brontosaurus, Apatossauro e Diplodocus podem ter sido capazes de sacudir suas caudas em velocidades supersônicas, criando um som de estalo. Esta descoberta é teórica e contestada por outros no campo. Os meteoros que entram na atmosfera da Terra geralmente, se não sempre, descem mais rápido do que o som.

Problemas iniciais Editar

A ponta do a hélice em muitas das primeiras aeronaves pode atingir velocidades supersônicas, produzindo um zumbido perceptível que diferencia essas aeronaves. Isso é indesejável, já que o movimento transônico do ar cria ondas de choque perturbadoras e turbulência. É devido a esses efeitos que as hélices sofrem redução drástica desempenho à medida que se aproximam da velocidade do som. É fácil demonstrar que a potência necessária para melhorar o desempenho é tão grande que o peso do motor necessário cresce mais rápido do que a saída de potência da hélice pode compensar. Este problema foi o que levou a pesquisas iniciais sobre motores a jato, notadamente por Frank Whittle na Inglaterra e Hans von Ohain na Alemanha, que foram direcionados à sua pesquisa especificamente para evitar esses problemas em voos de alta velocidade.

N no entanto, as aeronaves a hélice foram capazes de se aproximar do número Mach crítico em um mergulho. Infelizmente, isso levou a vários travamentos por vários motivos. Mais infame, no Mitsubishi Zero, os pilotos voaram com força total no terreno porque as forças que agiam rapidamente nas superfícies de controle de suas aeronaves os dominaram. Nesse caso, várias tentativas de corrigi-lo só pioraram o problema. Da mesma forma, a flexão causada pela baixa rigidez torcional das asas do Supermarine Spitfire fez com que, por sua vez, neutralizassem as entradas de controle do aileron, levando a uma condição conhecida como reversão de controle. Isso foi resolvido em modelos posteriores com alterações na asa. Pior ainda, uma interação particularmente perigosa do fluxo de ar entre as asas e as superfícies da cauda do Lockheed P-38 Lightnings de mergulho dificultou a “retirada” dos mergulhos; no entanto, o problema foi resolvido posteriormente com a adição de uma “aba de mergulho” que perturbou o fluxo de ar sob essas circunstâncias. A oscilação devido à formação de ondas de choque em superfícies curvas foi outro grande problema, que levou à destruição de um de Havilland Swallow e à morte de seu piloto Geoffrey de Havilland Jr. em 27 de setembro de 1946. Acredita-se que um problema semelhante tenha sido a causa da queda do foguete BI-1 em 1943 na União Soviética.

Todos esses efeitos, embora não relacionados em muitos aspectos, levaram ao conceito de um “barreira “tornando difícil para uma aeronave exceder a velocidade do som. Notícias errôneas levaram a maioria das pessoas a imaginar a barreira do som como uma “parede” física, que a aeronave supersônica precisava “quebrar” com uma ponta de agulha afiada na frente da fuselagem. Os produtos dos especialistas em foguetes e artilharia “rotineiramente excediam Mach 1, mas projetistas de aeronaves e engenheiros aerodinâmicos durante e após a Segunda Guerra Mundial discutiram Mach 0,7 como um limite perigoso de exceder.

Reivindicações anteriores Editar

Durante A segunda guerra mundial e imediatamente a seguir, várias alegações foram feitas de que a barreira do som foi quebrada em um mergulho. A maioria desses eventos pode ser descartada como erros de instrumentação. O indicador de velocidade do ar (ASI) típico usa diferenças de pressão do ar entre dois ou mais pontos na aeronave, normalmente perto do nariz e na lateral da fuselagem, para produzir um número de velocidade. Em alta velocidade, os vários efeitos de compressão que levam à barreira do som também fazem com que o ASI se torne não linear e produza um valor imprecisamente alto ou leituras baixas, dependendo das especificações da instalação. Este efeito ficou conhecido como “salto de Mach”. Antes da introdução dos medidores de Mach, medições precisas de velocidades supersônicas só podiam ser feitas remotamente, normalmente usando instrumentos baseados no solo. Muitas alegações de velocidades supersônicas estavam muito abaixo dessa velocidade quando medidas desta forma.

Em 1942, a Republic Aviation emitiu um comunicado à imprensa afirmando que Lts. Harold E. Comstock e Roger Dyar excederam a velocidade do som durante os mergulhos de teste em um Republic P-47 Thunderbolt. É amplamente aceito que isso ocorreu devido a leituras ASI imprecisas. Em testes semelhantes, o North American P-51 Mustang demonstrou limites em Mach 0,85, com cada vôo sobre M0,84 causando danos à aeronave por vibração.

Um dos maiores números Mach instrumentados registrados para uma aeronave a hélice é o Mach 0,891 para um Spitfire PR XI, voado durante os testes de mergulho no Royal Aircraft Establishment, Farnborough em abril de 1944. O Spitfire, uma variante de foto-reconhecimento, o Mark XI, equipado com um sistema de pitot múltiplo “tipo rake” estendido, foi pilotado pelo líder do esquadrão JR Tobin a esta velocidade, correspondendo a um velocidade no ar verdadeira corrigida (TAS) de 606 mph. Em um vôo subsequente, o líder do esquadrão Anthony Martindale alcançou Mach 0,92, mas terminou em uma aterrissagem forçada depois que a rotação excessiva danificou o motor.

Hans Guido Mutke afirmou ter quebrado a barreira do som em 9 de abril de 1945 em o avião a jato Messerschmitt Me 262. Ele afirma que seu ASI se fixou em 1.100 quilômetros por hora (680 mph). Mutke relatou não apenas uma surra transônica, mas a retomada do controle normal uma vez que uma certa velocidade foi excedida, então uma retomada de uma surra violenta quando o Me 262 diminuiu a velocidade novamente. Ele também relatou falha do motor.

Essa afirmação é amplamente contestada, até mesmo pelos pilotos de sua unidade. Todos os efeitos relatados por ele ocorrem no Me 262 em velocidades muito mais baixas, e a leitura ASI simplesmente não é confiável no transônico. Além disso, uma série de testes feitos por Karl Doetsch a pedido de Willy Messerschmitt descobriram que o avião se tornou incontrolável acima de Mach 0,86, e a Mach 0,9 mergulharia em um mergulho que não poderia ser recuperado. Os testes pós-guerra da RAF confirmaram esses resultados, com a ligeira modificação de que a velocidade máxima usando os novos instrumentos era Mach 0,84, em vez de Mach 0,86.

Em 1999, Mutke pediu a ajuda do professor Otto Wagner, da Universidade Técnica de Munique, fará testes computacionais para determinar se a aeronave poderia quebrar a barreira do som. Esses testes não descartam a possibilidade, mas carecem de dados precisos sobre o coeficiente de arrasto que seria necessário para fazer simulações precisas. Wagner afirmou: “Não quero excluir a possibilidade, mas posso imaginar que ele também pode ter estado um pouco abaixo da velocidade do som e sentiu o golpe, mas não passou de Mach-1.”

Um pouco de evidência apresentada por Mutke está na página 13 do “Manual do Piloto Me 262 A-1” emitido pelo Quartel-General do Comando de Material Aéreo, Wright Field, Dayton, Ohio como Relatório No. F-SU-1111-ND em 10 de janeiro de 1946:

Velocidades de 950 km / h (590 mph) foram alcançadas em um mergulho raso de 20 ° a 30 ° de a horizontal. Não foram feitos mergulhos verticais. Em velocidades de 950 a 1.000 km / h (590 a 620 mph), o fluxo de ar ao redor da aeronave atinge a velocidade do som e é relatado que as superfícies de controle não afetam mais a direção do vôo. Os resultados variam de avião para avião: alguns voam e mergulham enquanto outros mergulham gradualmente. Também é relatado que, uma vez que a velocidade do som é excedida, essa condição desaparece e o controle normal é restaurado.

Os comentários sobre a restauração do controle de vôo e cessação de golpes acima de Mach 1 são muito significativos em um documento de 1946. No entanto, não está claro de onde vieram esses termos, uma vez que não parece que os pilotos dos EUA realizaram tais testes.

Em seu livro de 1990, Me-163, o ex-piloto de “Komet” do Messerschmitt Me 163, Mano Ziegler. afirma que seu amigo, o piloto de testes Heini Dittmar, quebrou a barreira do som durante o mergulho do avião-foguete e que várias pessoas no solo ouviram os estrondos sônicos. Ele afirma que em 6 de julho de 1944, Dittmar, voando Me 163B V18, com o código alfabético Stammkennzeichen VA + SP, foi medido viajando a uma velocidade de 1.130 km / h (702 mph). No entanto, nenhuma evidência de tal vôo existe em qualquer um dos materiais daquele período, que foram capturados pelas forças aliadas e amplamente estudados. O Dittmar foi oficialmente registrado a 1.004,5 km / h (623,8 mph) em vôo nivelado em 2 de outubro de 1941 no protótipo Me 163A V4. Ele atingiu essa velocidade com menos do que aceleração total, pois estava preocupado com o buffeting transônico. O próprio Dittmar não afirma que quebrou a barreira do som naquele vôo e observa que a velocidade foi registrada apenas no AIS. Ele, no entanto, leva o crédito por ser o primeiro piloto a “bater na barreira do som”.

O piloto de testes da Luftwaffe Lothar Sieber (7 de abril de 1922 – 1 de março de 1945) pode ter inadvertidamente se tornado o primeiro homem para quebrar a barreira do som em 1º de março de 1945. Isso ocorreu enquanto ele pilotava um Bachem Ba 349 “Natter” para a primeira decolagem vertical tripulada de um foguete da história. Em 55 segundos, ele percorreu um total de 14 km (8,7 milhas). A aeronave caiu e ele morreu violentamente nesta empreitada.

Há vários veículos não tripulados que voaram em velocidades supersônicas durante este período, mas geralmente não atendem à definição. Em 1933, projetistas soviéticos trabalhando em conceitos de ramjet dispararam motores movidos a fósforo de armas de artilharia para levá-los a velocidades operacionais. É possível que isso produzisse um desempenho supersônico tão alto quanto Mach 2, mas isso não se devia apenas ao motor em si. Em contraste, o míssil balístico alemão V-2 rotineiramente quebrou a barreira do som em vôo, pela primeira vez em 3 de outubro de 1942. Em setembro de 1944, os V-2s atingiram rotineiramente Mach 4 (1.200 m / s, ou 3.044 mph) durante o terminal descida.

Quebrando a barreira do somEditar

Em 1942, o Ministério da Aviação do Reino Unido iniciou um projeto ultrassecreto com a Miles Aircraft para desenvolver o primeiro aeronave capaz de quebrar a barreira do som. O projeto resultou no desenvolvimento do protótipo de aeronave com turbojato Miles M.52, que foi projetado para atingir 1.000 mph (417 m / s; 1.600 km / h) (mais do dobro do recorde de velocidade existente) em vôo nivelado, e subir a uma altitude de 36.000 pés (11 km) em 1 minuto e 30 segundos.

Um grande número de recursos avançados foram incorporados ao projeto M.52 resultante, muitos dos quais sugerem um conhecimento detalhado de supersônico aerodinâmica. Em particular, o projeto apresentava um nariz cônico e bordas de ataque de asa afiadas, pois era sabido que projéteis de nariz redondo não podiam ser estabilizados em velocidades supersônicas. O projeto utilizou asas muito finas de seção biconvexa propostas por Jakob Ackeret para baixo arrasto. As pontas das asas foram “cortadas” para mantê-las afastadas da onda de choque cônica gerada pelo nariz da aeronave. A fuselagem tinha a seção transversal mínima permitida em torno do motor centrífugo com tanques de combustível em uma sela acima.

Outra adição crítica foi o uso de um estabilizador motorizado , também conhecida como cauda totalmente móvel ou cauda voadora, uma chave para o controle de vôo supersônico, que contrastava com os caudaplanes articulados tradicionais (estabilizadores horizontais) conectados mecanicamente à coluna de controle do piloto. As superfícies de controle convencionais tornaram-se ineficazes nas altas velocidades subsônicas, então alcançadas pelos lutadores em mergulhos, devido às forças aerodinâmicas causadas pela formação de ondas de choque na dobradiça e o movimento para trás do centro de pressão, que juntos poderiam anular as forças de controle que poderia ser aplicado mecanicamente pelo piloto, dificultando a recuperação do mergulho. Um grande impedimento para o vôo transônico inicial era a reversão do controle, o fenômeno que fazia com que os comandos de vôo (manche, leme) mudassem de direção em alta velocidade; foi a causa de muitos acidentes e quase acidentes. Uma cauda que voa totalmente é considerada uma condição mínima para permitir que a aeronave rompa a barreira transônica com segurança, sem perder o controle do piloto. O Miles M.52 foi a primeira instância desta solução, que desde então tem sido aplicada universalmente.

Inicialmente, a aeronave deveria usar o motor mais recente de Frank Whittle, o Power Jets W.2 / 700, que só alcançaria velocidade supersônica em um mergulho raso. Para desenvolver uma versão totalmente supersônica da aeronave, uma inovação incorporada foi um jetpipe de reaquecimento – também conhecido como pós-combustor. Combustível extra deveria ser queimado no escapamento para evitar o superaquecimento das pás da turbina , fazendo uso de oxigênio não utilizado no escapamento. Por fim, o design incluía outro elemento crítico – o uso de um cone de choque no nariz para diminuir a velocidade do ar de entrada para as velocidades subsônicas necessárias ao motor.

Embora o projeto acabou sendo cancelado, a pesquisa foi usada para construir um míssil não tripulado que atingiu a velocidade de Mach 1,38 em um vôo de teste de nível transônico e supersônico controlado e bem sucedido; esta foi uma conquista única na época, que validou a aerodinâmica do M.52.

Enquanto isso, os pilotos de teste alcançaram altas velocidades na asa varrida de Havilland DH 108 sem cauda. Um deles foi Geoffrey de Havilland, Jr., que foi morto em 27 de setembro de 1946 quando seu DH 108 quebrou a cerca de Mach 0,9 . John Derry foi chamado de “o primeiro piloto supersônico da Grã-Bretanha” por causa de um mergulho que fez em um DH 108 em 6 de setembro de 1948.

A primeira aeronave “oficial” a quebrar a barreira do som Editar

O Ministério da Aeronáutica Britânica assinou um acordo com os Estados Unidos para trocar todas as suas pesquisas, dados e projetos de alta velocidade e a empresa Bell Aircraft teve acesso aos desenhos e pesquisas do M.52, mas os EUA renegaram o acordo, e nenhum dado foi fornecido em troca.O design supersônico de Bell ainda estava usando uma cauda convencional e eles estavam lutando contra o problema de controle.

Eles utilizaram as informações para iniciar o trabalho no Bell X-1 . A versão final do Bell X-1 era muito semelhante em design à versão original do Miles M.52. Também apresentando a cauda totalmente móvel, o XS-1 ficou conhecido mais tarde como X-1. Estava no X -1 que Chuck Yeager foi creditado como a primeira pessoa a quebrar a barreira do som em vôo nivelado em 14 de outubro de 1947, voando a uma altitude de 45.000 pés (13,7 km). George Welch fez uma alegação plausível, mas oficialmente não verificada de ter quebrado o barreira do som em 1 de outubro de 1947, enquanto voava em um Sabre XP-86. Ele também afirmou ter repetido seu vôo supersônico em 14 de outubro de 1947, 30 minutos antes de Yeager quebrar a barreira do som no Bell X-1. evidências de testemunhas e instrumentos indicam fortemente que Welch atingiu velocidade supersônica, os voos não foram devidamente monitorados e não são oficialmente reconhecidos. O XP-86 atingiu oficialmente a velocidade supersônica em 26 de abril de 1948.

Em 14 de outubro de 1947, pouco menos de um mês depois de a Força Aérea dos Estados Unidos ter sido criada como uma força separada, os testes culminaram na primeira tripulação vôo supersônico, pilotado pelo Capitão da Força Aérea Charles “Chuck” Yeager na aeronave # 46-062, que ele batizou de Glamorous Glennis. A aeronave movida a foguete foi lançada do compartimento de bombas de um B-29 especialmente modificado e pousou em uma pista. O vôo XS-1 número 50 é o primeiro em que o X-1 registrou o vôo supersônico, a velocidade máxima de Mach 1,06 (361 m / s, 1.299 km / h, 807,2 mph); no entanto, Yeager e muitos outros funcionários acreditam que o vôo # 49 (também com pilotagem Yeager), que atingiu uma velocidade máxima registrada de Mach 0,997 (339 m / s, 1.221 km / h), pode ter, de fato, excedido Mach 1. (As medições não eram precisas em três algarismos significativos e nenhum estrondo sônico foi registrado para aquele vôo.)

Como resultado do vôo supersônico inicial do X-1, a National Aeronautics Association votou em seu Collier 1948 Troféu a ser compartilhado pelos três principais participantes do programa. Homenageados na Casa Branca pelo presidente Harry S. Truman foram Larry Bell pela Bell Aircraft, Capitão Yeager pela pilotagem dos voos e John Stack pelas contribuições do NACA.

Jackie Cochran foi a primeira mulher a quebrar a barreira do som em 18 de maio de 1953, em um Canadair Saber, com Yeager como seu ala.

Em 21 de agosto de 1961, um Douglas DC-8-43 ( registro N9604Z) excedeu não oficialmente Mach 1 em um mergulho controlado durante um voo de teste na Base da Força Aérea de Edwards, conforme observado e relatado pela tripulação de vôo; a tripulação era William Magruder (piloto), Paul Patten (co-piloto), Joseph Tomich (engenheiro de vôo) e Richard H. Edwards (engenheiro de teste de vôo). Este foi o primeiro voo supersônico de um avião civil e o único além dos do Concorde ou do Tu-144.

A barreira do som foi entendidaEdit

À medida que a ciência do vôo em alta velocidade se tornou mais amplamente compreendida, uma série de mudanças levou ao eventual entendimento de que a “barreira do som” é facilmente penetrado, com as condições certas. Entre essas mudanças estavam a introdução de asas inclinadas finas, a regra da área e motores de desempenho cada vez maior. Na década de 1950, muitas aeronaves de combate podiam rotineiramente quebrar a barreira do som em vôo nivelado, embora muitas vezes sofressem de problemas de controle ao fazê-lo, como Mach tuck. Aeronaves modernas podem transitar pela “barreira” sem problemas de controle.

No final dos anos 1950, o problema era tão bem compreendido que muitas empresas começaram a investir no desenvolvimento de aviões supersônicos, ou SSTs, acreditando que fossem os próximo passo “natural” na evolução do avião comercial. No entanto, isso ainda não aconteceu. Embora o Concorde e o Tupolev Tu-144 tenham entrado em serviço na década de 1970, ambos foram posteriormente aposentados sem serem substituídos por designs semelhantes. O último vôo de um Concorde em serviço foi em 2003.

Embora o Concorde e o Tu-144 tenham sido as primeiras aeronaves a transportar passageiros comerciais em velocidades supersônicas, eles não foram os primeiros ou os únicos aviões comerciais a quebrar o barreira do som. Em 21 de agosto de 1961, um Douglas DC-8 quebrou a barreira do som a Mach 1.012, ou 1.240 km / h (776,2 mph), durante um mergulho controlado a 41.088 pés (12.510 m). O objetivo do vôo era coletar dados sobre um novo design de vanguarda para a asa. Um China Airlines 747 pode ter quebrado a barreira do som em uma descida não planejada de 41.000 pés (12.500 m) para 9.500 pés (2.900 m) após uma perturbação em vôo em 19 de fevereiro de 1985.Também atingiu mais de 5g.

Quebrando a barreira do som em um veículo terrestreEdit

Em 12 de janeiro de 1948, um trenó de foguete não tripulado Northrop se tornou o primeiro veículo terrestre a quebrar a barreira do som. Em uma instalação de teste militar na Base da Força Aérea de Muroc (agora Edwards AFB), Califórnia, atingiu uma velocidade máxima de 1.019 mph (1.640 km / h) antes de saltar os trilhos.

Em 15 de outubro de 1997, em um veículo projetado e construído por uma equipe liderada por Richard Noble, o piloto da Força Aérea Real Andy Green se tornou a primeira pessoa a quebrar a barreira do som em um veículo terrestre em conformidade com as regras da Fédération Internationale de l “Automobile. O veículo, chamado ThrustSSC ( “Super Sonic Car”), capturou o recorde 50 anos e um dia após o primeiro vôo supersônico de Yeager.

Quebrando a barreira do som como um projétil humanoEdit

Felix BaumgartnerEdit

Em outubro de 2012, Felix Baumgartner, com uma equipe de cientistas e patrocinador da Red Bull, tentou o salto de paraquedas mais alto já registrado. O projeto veria Baumgartner tentar pular 120.000 pés (36.580 m) de um balão de hélio e se tornar o primeiro pára-quedista a quebrar a barreira do som. O lançamento foi agendado para 9 de outubro de 2012, mas foi abortado devido ao mau tempo; posteriormente, a cápsula foi lançada em 14 de outubro. O feito de Baumgartner também marcou o 65º aniversário da tentativa bem-sucedida do piloto de testes dos EUA Chuck Yeager de quebrar a barreira do som em uma aeronave.

Baumgartner pousou no leste do Novo México após saltar de um recorde mundial de 128.100 pés ( 39.045 m), ou 24,26 milhas, e quebrou a barreira do som ao viajar a velocidades de até 833,9 mph (1342 km / h, ou Mach 1,26). Na coletiva de imprensa após seu salto, foi anunciado que ele estava em queda livre por 4 minutos e 18 segundos, a segunda queda livre mais longa após o salto de Joseph Kittinger em 1960 por 4 minutos e 36 segundos.

Alan EustaceEdit

Em outubro de 2014, Alan Eustace, vice-presidente sênior do Google, quebrou o recorde de Baumgartner de maior salto de paraquedas e também quebrou a barreira do som no processo. No entanto, porque o salto de Eustace envolveu um pára-quedas drogue , enquanto Baumgartner não o fez, seus registros de velocidade vertical e distância de queda livre permanecem em categorias diferentes.