Unele bici obișnuite, cum ar fi vâna de vită sau vâna, se pot mișca mai repede decât sunetul: vârful biciului depășește această viteză și provoacă o fisură ascuțită – literalmente un boom sonor. Armele de foc fabricate după secolul al XIX-lea au, în general, o viteză de bot supersonică.

Bariera sonoră ar fi putut fi încălcată pentru prima dată de ființele vii acum aproximativ 150 de milioane de ani. Unii paleobiologi raportează că, pe baza modelelor computerizate ale capacităților lor biomecanice, anumiți dinozauri cu coadă lungă precum Brontosaurus, Apatosaurus și Diplodocus ar fi putut să-și bată cozile la viteze supersonice, creând un sunet de cracare. Această constatare este teoretică și contestată de alții din domeniu. Meteorii care intră în atmosfera Pământului, de obicei, dacă nu întotdeauna, coboară mai repede decât sunetul.

Probleme timpuriiEdit

Vârful elica pe multe avioane timpurii poate atinge viteze supersonice, producând un zgomot vizibil care diferențiază astfel de aeronave. Acest lucru nu este de dorit, deoarece mișcarea aerului transonic creează unde de șoc perturbatoare și turbulențe. Datorită acestor efecte se știe că elicele suferă de o scădere dramatică. performanță pe măsură ce se apropie de viteza sunetului. Este ușor să demonstrezi că puterea necesară pentru a îmbunătăți performanța este atât de mare încât greutatea motorului necesar crește mai repede decât puterea de ieșire a elicei poate compensa. Această problemă a dus la cercetări timpurii privind motoarele cu reacție, în special de Frank Whittle în Anglia și Hans von Ohain în Germania, care au fost conduse la cercetarea lor în mod special pentru a evita aceste probleme în zborul de mare viteză.

N cu toate acestea, aeronavele cu elice au reușit să se apropie de numărul Mach critic într-o scufundare. Din păcate, acest lucru a dus la numeroase blocaje din mai multe motive. Cel mai infam, în Mitsubishi Zero, piloții au zburat cu putere maximă în teren, deoarece forțele în creștere rapidă care acționează pe suprafețele de control ale aeronavelor lor le-au copleșit. În acest caz, mai multe încercări de remediere au făcut ca problema să fie mai gravă. În mod similar, flexiunea cauzată de rigiditatea redusă la torsiune a aripilor Supermarine Spitfire le-a determinat, la rândul lor, să contracareze intrările de control ale eleronului, ducând la o stare cunoscută sub numele de inversare a controlului. Acest lucru a fost rezolvat în modelele ulterioare cu modificări ale aripii. Mai rău, o interacțiune deosebit de periculoasă a fluxului de aer între aripi și suprafețele cozii fulgerelor Lockheed P-38 Lightning a făcut dificilă „ieșirea” din scufundări; totuși, problema a fost rezolvată ulterior prin adăugarea unei „clapete de scufundare” care supărat Fluturarea datorată formării undelor de șoc pe suprafețele curbate a fost o altă problemă majoră, care a dus cel mai faimos la ruperea unui Swallow de Havilland și la moartea pilotului său Geoffrey de Havilland, Jr., la 27 septembrie 1946. Se consideră că o problemă similară a fost cauza prăbușirii 1943 a avionului rachetă BI-1 în Uniunea Sovietică.

Toate aceste efecte, deși fără legătură în cele mai multe moduri, au condus la conceptul „barieră „făcând dificilă depășirea vitezei sunetului de către o aeronavă. Rapoartele de știri eronate au făcut ca majoritatea oamenilor să-și imagineze bariera sonoră ca pe un „perete” fizic, pe care avioanele supersonice trebuie să-l „rupă” cu un nas ascuțit în partea din față a fuselajului. „Produsele experților în rachetă și artilerie depășeau în mod obișnuit Mach 1, dar proiectanții de avioane și inginerii aerodinamici din timpul și după cel de-al doilea război mondial au discutat despre Mach 0.7 ca o limită periculoasă de depășit.

Early claimsEdit

In timpul În cel de-al doilea război mondial și imediat după aceea, au fost făcute o serie de afirmații că bariera sonoră a fost spartă într-o scufundare. Majoritatea acestor evenimente presupuse pot fi respinse ca erori de instrumentare. Indicatorul tipic de viteză aeriană (ASI) folosește diferențe de presiune a aerului între două sau mai multe punctele de pe aeronavă, de obicei în apropierea nasului și în partea laterală a fuselajului, pentru a produce o cifră de viteză. La viteză mare, diferitele efecte de compresie care duc la bariera sonoră determină, de asemenea, ASI să meargă neliniar și să producă în mod incorect sau citiri reduse, în funcție de specificul instalației. Acest efect a devenit cunoscut sub numele de „Mach jump”. Înainte de introducerea contoarelor Mach, măsurătorile exacte ale vitezei supersonice puteau fi efectuate numai de la distanță, în mod normal folosind instrumente de la sol. Multe afirmații privind viteza supersonică s-au dovedit a fi mult sub această viteză atunci când au fost măsurate în acest mod.

În 1942, Republic Aviation a emis un comunicat de presă afirmând că Lts. Harold E. Comstock și Roger Dyar depășiseră viteza sunetului în timpul scufundărilor de test într-un Thunderbolt Republic P-47. Este larg convenit că acest lucru s-a datorat citirilor ASI inexacte. În teste similare, nord-americanul P-51 Mustang a demonstrat limite la Mach 0,85, fiecare zbor peste M0,84 provocând avionul să fie deteriorat de vibrații.

Unul dintre cele mai mari numere de Mach instrumentate înregistrate atinse pentru un avion cu elice este Mach 0,891 pentru un Spitfire PR XI, zburat în timpul testelor de scufundare la Royal Aircraft Establishment, Farnborough în aprilie 1944. Spitfire, o variantă de recunoaștere foto, Mark XI, echipată cu un sistem de tip pitot multiplu „tip rake” extins, a fost zburat de conducătorul escadrilei JR Tobin la această viteză, corespunzând unei viteza aeriană corectată (TAS) corectată de 606 mph. Într-un zbor ulterior, liderul escadrilei Anthony Martindale a atins Mach 0,92, dar s-a încheiat printr-o aterizare forțată după ce motorul a fost deteriorat în exces.

Hans Guido Mutke a susținut că a rupt bariera sonoră la 9 aprilie 1945 în avionul cu reacție Messerschmitt Me 262. El afirmă că ASI-ul său a ajuns la 1.100 de kilometri pe oră (680 mph). Mutke a raportat nu doar tamponarea transonică, ci reluarea controlului normal odată ce s-a depășit o anumită viteză, apoi o reluare a tamponării severe odată ce Me 262 a încetinit din nou. De asemenea, el a raportat că motorul se stinge.

Această afirmație este contestată pe scară largă, chiar și de piloții din unitatea sa. Se știe că toate efectele pe care le-a raportat apar pe Me 262 la viteze mult mai mici, iar citirea ASI pur și simplu nu este fiabilă în transonic. Mai mult, o serie de teste făcute de Karl Doetsch la comanda lui Willy Messerschmitt au descoperit că avionul a devenit incontrolabil peste Mach 0,86, iar la Mach 0,9 s-ar prăbuși într-o scufundare din care nu a putut fi recuperată. Testele postbelice efectuate de RAF au confirmat aceste rezultate, cu o ușoară modificare că viteza maximă folosind instrumente noi a fost găsită a fi 0,8 Mach, mai degrabă decât Mach 0,86.

În 1999, Mutke a solicitat ajutorul profesorului Otto Wagner de la Universitatea Tehnică din München va efectua teste de calcul pentru a determina dacă aeronava ar putea sparge bariera sonoră. Aceste teste nu exclud posibilitatea, dar lipsesc date exacte despre coeficientul de tragere care ar fi necesar pentru a face simulări precise. Wagner a declarat: „Nu vreau să exclud posibilitatea, dar îmi pot imagina că s-ar putea să fi fost chiar sub viteza sunetului și să fi simțit bătăile, dar nu a trecut deasupra lui Mach-1.”

O parte din dovezile prezentate de Mutke se află la pagina 13 din Manualul „Me 262 A-1 Pilot”, emis de Comandamentul Air Material Material, Wright Field, Dayton, Ohio ca Raport nr. F-SU-1111-ND pe 10 ianuarie 1946:

Se raportează că viteze de 950 km / h (590 mph) au fost atinse într-o scufundare superficială de la 20 ° la 30 ° de la orizontală. Nu s-au făcut scufundări verticale. La viteze de la 950 la 1.000 km / h (590 la 620 mph) fluxul de aer din jurul aeronavei atinge viteza sunetului și se raportează că suprafețele de control nu mai afectează direcția de zbor. Rezultatele variază în funcție de avioane diferite: unele se aripează și se scufundă, în timp ce altele se scufundă treptat. De asemenea, este raportat că, odată ce viteza sunetului este depășită, această condiție dispare și controlul normal este restabilit.

Comentariile despre restabilirea controlului zborului și a opririi de tamponare peste Mach 1 sunt foarte semnificative într-un document din 1946. Cu toate acestea, nu este clar de unde provin acești termeni, deoarece nu pare că piloții americani au efectuat astfel de teste.

În cartea sa din 1990 Me-163, fostul pilot Messerschmitt Me 163 „Komet” Mano Ziegler susține că prietenul său, pilotul de testare Heini Dittmar, a rupt bariera sonoră în timp ce scufunda avionul rachetei și că mai multe persoane de pe sol au auzit exploziile sonore. El susține că, la 6 iulie 1944, Dittmar, care zboară Me 163B V18, purtând codul alfabetic Stammkennzeichen VA + SP, a fost măsurat călătorind cu o viteză de 1.130 km / h (702 mph). Cu toate acestea, nu există nicio dovadă a unui astfel de zbor în niciunul dintre materialele din acea perioadă, care au fost capturate de forțele aliate și studiate pe larg. Dittmar fusese înregistrat oficial la 1.004,5 km / h (623,8 mph) în zbor plan la 2 octombrie 1941 în prototipul Me 163A V4. A atins această viteză la o accelerare mai mică decât cea maximă, deoarece era îngrijorat de bătăile transonice. Dittmar însuși nu pretinde că a rupt bariera sonoră în acel zbor și observă că viteza a fost înregistrată doar pe AIS. Cu toate acestea, își face meritul pentru că a fost primul pilot care a „bătut bariera sunetului”.

Pilotul de testare Luftwaffe Lothar Sieber (7 aprilie 1922 – 1 martie 1945) ar fi devenit din greșeală primul om pentru a sparge bariera sunetului la 1 martie 1945. Acest lucru s-a întâmplat în timp ce pilota un Bachem Ba 349 „Natter” pentru primul decolare verticală cu rachetă a unei rachete din istorie. În 55 de secunde, a parcurs în total 14 km (8,7 mile). Aeronava s-a prăbușit și el a pierit violent în acest efort.

Există o serie de vehicule fără pilot care au zburat la viteze supersonice în această perioadă, dar în general nu îndeplinesc definiția. În 1933, proiectanții sovietici care lucrau la concepte ramjet au lansat motoare alimentate cu fosfor din tunurile de artilerie pentru a le aduce la viteze operaționale. Este posibil ca acest lucru să fi produs performanțe supersonice la fel de mari ca Mach 2, dar acest lucru nu s-a datorat exclusiv motorului în sine. În schimb, racheta balistică germană V-2 a rupt în mod obișnuit bariera sonoră în zbor, pentru prima dată la 3 octombrie 1942. Până în septembrie 1944, V-2 au obținut în mod obișnuit Mach 4 (1.200 m / s sau 3044 mph) în timpul terminalului coborâre.

Ruperea barierei sunetului Editare

În 1942, Ministerul Aviației al Regatului Unit a început un proiect secret cu Miles Aircraft pentru a dezvolta primul din lume aeronavă capabilă să rupă bariera sonoră. Proiectul a dus la dezvoltarea prototipului de aeronavă cu turbojet Miles M.52, care a fost proiectat pentru a atinge 417 m / s; 1.600 km / h (peste două ori față de recordul de viteză existent) la nivel de zbor și pentru a urcați la o altitudine de 36.000 ft (11 km) în 1 minut și 30 de secunde.

Un număr imens de caracteristici avansate au fost încorporate în designul M.52 rezultat, dintre care multe indică o cunoaștere detaliată a supersonicului. aerodinamica. În special, designul avea un nas conic și margini ascuțite ale aripii, deoarece se știa că proiectilele cu nas rotund nu puteau fi stabilizate la viteze supersonice. Designul a folosit aripi foarte subțiri de secțiune biconvexă propuse de Jakob Ackeret pentru rezistență redusă. Vârfurile aripilor au fost „tăiate” pentru a le menține departe de unda de șoc conică generată de nasul aeronavei. Fuzelajul avea secțiunea transversală minimă admisibilă în jurul motorului centrifugal, cu rezervoare de combustibil într-o șa deasupra.

O altă adăugare critică a fost utilizarea unui stabilizator acționat electric , cunoscută și sub numele de coadă în mișcare sau coadă zburătoare, o cheie pentru controlul zborului supersonic, care contrastează cu avioanele cozii tradiționale (stabilizatoare orizontale) conectate mecanic la coloana de control a piloților. Suprafețele de control convenționale au devenit ineficiente la viteza subsonică ridicată, fiind apoi atinse de luptători în scufundări, datorită forțelor aerodinamice cauzate de formarea undelor de șoc la balama și mișcarea înapoi a centrului de presiune, care împreună ar putea suprascrie forțele de control care ar putea fi aplicat mecanic de către pilot, împiedicând recuperarea de la scufundare. Un impediment major pentru zborul transonic timpuriu a fost inversarea controlului, fenomen care a determinat intrările de zbor (stick, cârmă) să schimbe direcția la viteză mare; a fost cauza multor accidente și aproape accidente. O coadă care zboară complet este considerată a fi o condiție minimă pentru a permite aeronavelor să spargă bariera transonic în siguranță, fără a pierde controlul pilotului. Miles M.52 a fost prima instanță a acestei soluții, care de atunci a fost aplicată universal.

La început, aeronava urma să folosească ultimul motor al lui Frank Whittle, Power Jets W.2 / 700, care ar atinge viteza supersonică doar într-o scufundare superficială. Pentru a dezvolta o versiune complet supersonică a aeronavei, o inovație încorporată a fost o conductă de reîncălzire – cunoscută și sub denumirea de post-arzător. , folosind oxigenul neutilizat în eșapament. În cele din urmă, designul a inclus un alt element critic – utilizarea unui con de șoc în nas pentru a încetini aerul de intrare la turațiile subsonice necesare motorului.

Deși proiectul a fost în cele din urmă anulat, cercetarea a fost utilizată pentru a construi o rachetă fără pilot care a continuat să atingă o viteză de Mach 1,38 într-un zbor de test de nivel transonic și supersonic controlat; aceasta a fost o realizare unică în acel moment, care a validat aerodinamica din M.52.

Între timp, piloții de testare au atins viteze mari în aripa fără coadă de la Havilland DH 108. Unul dintre ei a fost Geoffrey de Havilland, Jr., care a fost ucis la 27 septembrie 1946 când DH 108-ul său s-a despărțit la aproximativ 0,9 Mach. . John Derry a fost numit primul pilot supersonic „al Marii Britanii” din cauza unei scufundări pe care a făcut-o într-un DH 108 la 6 septembrie 1948.

Primul avion „oficial” care a rupt bariera sunetului Edit

Ministerul aerian britanic a semnat un acord cu Statele Unite pentru a schimba toate cercetările, datele și proiectele sale de mare viteză, iar companiei Bell Aircraft i s-a permis accesul la desenele și cercetările de pe M.52, dar SUA au renunțat la acord și nu au fost furnizate date în schimb.Proiectul supersonic al lui Bell folosea încă o coadă convențională și se lupta cu problema controlului.

Au folosit informațiile pentru a iniția lucrările la Bell X-1 Versiunea finală a modelului Bell X-1 a fost foarte asemănătoare ca design cu versiunea originală Miles M.52. De asemenea, cu coada în mișcare, XS-1 a fost cunoscut ulterior sub numele de X-1. Era în X -1 că lui Chuck Yeager i s-a atribuit prima persoană care a rupt bariera sonoră în zborul la nivel la 14 octombrie 1947, zburând la o altitudine de 45.000 ft (13,7 km). George Welch a făcut o afirmație plauzibilă, dar oficial neverificată, că bariera sonoră la 1 octombrie 1947, în timp ce zbura cu un Sabre XP-86. De asemenea, el a susținut că și-a repetat zborul supersonic pe 14 octombrie 1947, cu 30 de minute înainte ca Yeager să rupă bariera sonoră în Bell X-1. dovezile martorilor și instrumentelor implică cu tărie faptul că Welch a atins viteza supersonică, zborurile nu au fost monitorizate corespunzător și nu sunt recunoscute oficial. XP-86 a atins oficial viteza supersonică pe 26 aprilie 1948.

La 14 octombrie 1947, la puțin mai puțin de o lună după ce Forța Aeriană a Statelor Unite a fost creată ca serviciu separat, testele au culminat cu primul pilot zbor supersonic, pilotat de căpitanul forțelor aeriene Charles „Chuck” Yeager în avionul nr. 46-062, pe care îl botezase Glamorous Glennis. Avionul cu rachetă a fost lansat din golful bombei unui B-29 special modificat și a planat pe o aterizare pe o pistă. Numărul de zbor XS-1 50 este primul în care X-1 a înregistrat zbor supersonic, la viteza maximă Mach 1,06 (361 m / s, 1.299 km / h, 807,2 mph); cu toate acestea, Yeager și mulți alți angajați consideră că zborul nr. 49 (de asemenea, cu pilot Yeager), care a atins o viteză maximă înregistrată de 0,997 Mach (339 m / s, 1.221 km / h), ar fi putut, de fapt, să depășească Mach 1. (Măsurătorile nu au fost exacte la trei cifre semnificative și nu s-a înregistrat nicio boom sonor pentru acel zbor.)

Ca urmare a zborului supersonic inițial al X-1, Asociația Națională de Aeronautică și-a votat Collierul din 1948 Trofeu care urmează să fie împărțit de cei trei participanți principali la program. Onorat la Casa Albă de președintele Harry S. Truman au fost Larry Bell pentru Bell Aircraft, căpitanul Yeager pentru pilotarea zborurilor și John Stack pentru contribuțiile NACA.

Jackie Cochran a fost prima femeie care a rupt bariera sunetului la 18 mai 1953, într-un Canadair Sabre, cu Yeager ca aripă.

La 21 august 1961, un Douglas DC-8-43 ( de înregistrare N9604Z) a depășit neoficial Mach 1 într-o scufundare controlată în timpul unui zbor de testare la baza forței aeriene Edwards, așa cum a fost observat și raportat de către echipajul de zbor; echipajul a fost William Magruder (pilot), Paul Patten (copilot), Joseph Tomich (inginer de zbor) și Richard H. Edwards (inginer de test de zbor). Acesta a fost primul zbor supersonic al unui avion civil și singurul altul decât cele de la Concorde sau Tu-144.

Bariera sonoră a înțeles Edit

Pe măsură ce știința zborului de mare viteză a devenit mai înțeleasă, o serie de modificări au condus la înțelegerea eventuală că „bariera sunetului” este ușor pătruns, cu condițiile potrivite. Printre aceste schimbări s-au numărat introducerea aripilor subțiri măturate, regula zonei și motoarele cu performanțe din ce în ce mai mari. Până în anii 1950, multe avioane de luptă puteau rupe în mod obișnuit bariera sonoră în zborul la nivel, deși adesea sufereau de probleme de control atunci când făceau acest lucru, cum ar fi Mach Tuck. Avioanele moderne pot tranzita „bariera” fără probleme de control.

Până la sfârșitul anilor 1950, problema era atât de bine înțeleasă încât multe companii au început să investească în dezvoltarea avioanelor supersonice sau SST, crezând că aceasta este următorul pas „natural” în evoluția avioanelor. Totuși, acest lucru nu s-a întâmplat încă. Deși Concorde și Tupolev Tu-144 au intrat în funcțiune în anii 1970, ambele au fost ulterior retrase fără a fi înlocuite cu modele similare. Ultimul zbor al unui Concorde în serviciu a fost în 2003.

Deși Concorde și Tu-144 au fost primele aeronave care au transportat pasageri comerciali la viteze supersonice, nu au fost primele sau singurele avioane comerciale care au spart bariera de sunet. La 21 august 1961, un Douglas DC-8 a spart bariera sunetului la Mach 1.012, sau 1.240 km / h (776,2 mph), în timp ce se afla într-o scufundare controlată pe 12.510 m. Scopul zborului a fost să colecteze date despre un nou design de margine de aripă pentru aripă. Un China Airlines 747 ar fi putut rupe bariera sunetului într-o coborâre neplanificată de la 12.500 m la 4100 ft (2900 m) după o supărare în zbor la 19 februarie 1985.De asemenea, a ajuns la peste 5g.

Spargerea barierei sonore într-un vehicul terestruEdit

La 12 ianuarie 1948, o sanie rachetă fără pilot Northrop a devenit primul vehicul terestru care a rupt bariera sonoră. La o instalație de testare militară de la baza forței aeriene Muroc (acum Edwards AFB), California, a atins viteza maximă de 1.640 km / h înainte de a sări pe șine.

La 15 octombrie 1997, în un vehicul proiectat și construit de o echipă condusă de Richard Noble, pilotul Royal Air Force Andy Green a devenit prima persoană care a rupt bariera sonoră într-un vehicul terestru în conformitate cu Fédération Internationale de l „Regulile automobilelor. Vehiculul, numit ThrustSSC ( „Super Sonic Car”), a înregistrat recordul la 50 de ani și la o zi după primul zbor supersonic al lui Yeager.

Ruperea barierei sunetului ca proiectil umanEdit

Felix BaumgartnerEdit

În octombrie 2012, Felix Baumgartner, alături de o echipă de oameni de știință și sponsor al Red Bull, a încercat cea mai înaltă scufundare de pe palmares înregistrată. Proiectul ar vedea ca Baumgartner să încerce să sară de 36.580 m dintr-un balon de heliu și să devină primul parașutist care a rupt bariera sonoră. Lansarea a fost programată pentru 9 octombrie 2012, dar a fost întreruptă din cauza vremii nefavorabile; ulterior capsula a fost lansată în schimb pe 14 octombrie. Exploatația lui Baumgartner a marcat, de asemenea, 65 de ani de la încercarea reușită a pilotului american de testare Chuck Yeager de a sparge bariera sonoră într-un avion.

Baumgartner a aterizat în estul New Mexico după ce a sărit de la un record mondial de 128.100 de picioare ( 39.045 m) sau 24.26 mile și a rupt bariera sonoră în timp ce călătorea cu viteze de până la 1342 km / h sau Mach 1,26). În conferința de presă de după saltul său, s-a anunțat că se află în cădere liberă timp de 4 minute 18 secunde, a doua cea mai lungă cădere liberă după saltul din 1960 al lui Joseph Kittinger timp de 4 minute 36 secunde.

Alan EustaceEdit

În octombrie 2014, Alan Eustace, vicepreședinte senior la Google, a doborât recordul lui Baumgartner pentru cea mai mare scufundare pe cer și a rupt și bariera sonoră în acest proces. Totuși, deoarece saltul lui Eustace a implicat o parașută drogue , în timp ce Baumgartner nu a făcut-o, înregistrările lor de viteză verticală și distanță de cădere liberă rămân în diferite categorii.