Waaraan dink ons wanneer ons die uitdrukking "klankgrens" hoor? 'n Sekere limiet en hindernis, oorkom wat gehoor en welstand ernstig kan beïnvloed. Gewoonlik word die klankgrens geassosieer met die verowering van lugruim en die beroep van 'n vlieënier.
Om hierdie versperring te oorkom, kan die ontwikkeling van chroniese siektes, pynsindrome en allergiese reaksies uitlok. Is hierdie persepsies korrek of is dit stereotipes? Het hulle 'n feitelike basis? Wat is 'n klankversperring? Hoe en hoekom gebeur dit? Dit alles en 'n paar bykomende nuanses, sowel as historiese feite wat met hierdie konsep verband hou, sal ons in hierdie artikel probeer uitvind.
Hierdie geheimsinnige wetenskap is aërodinamika
In die wetenskap van aerodinamika, wat ontwerp is om die verskynsels te verduidelik wat die beweging van 'n
vliegtuig vergesel, is daar die konsep van "klankversperring". Dit is 'n ryverskynsels wat voorkom tydens die beweging van supersoniese vliegtuie of missiele wat teen spoed naby die spoed van klank of meer beweeg.
Wat is 'n skokgolf?
Tydens die supersoniese vloei rondom die apparaat, ontstaan 'n skokgolf in die windtonnel. Sy spore kan selfs met die blote oog gesien word. Op die grond is hulle met 'n geel streep gemerk. Buite die keël van die skokgolf, voor die geel streep, op die grond, is die vliegtuig nie eers hoorbaar nie. Teen 'n spoed wat die klank oorskry, word die liggame aan 'n vloei om die klankstroom onderwerp, wat 'n skokgolf meebring. Daar kan meer as een wees, afhangend van die vorm van die liggaam.
Skokgolftransformasie
Die voorkant van die skokgolf, wat soms die skokgolf genoem word, het 'n taamlike klein dikte, wat dit tog moontlik maak om die skielike veranderinge in die eienskappe van die vloei, 'n afname in sy snelheid t.o.v. die liggaam en 'n ooreenstemmende toename in die druk en temperatuur van die gas in die vloei. In hierdie geval word die kinetiese energie gedeeltelik omgeskakel na die interne energie van die gas. Die aantal veranderinge hang direk af van die spoed van die supersoniese vloei. Soos die skokgolf van die apparaat wegbeweeg, neem die drukval af en word die skokgolf in klank omgeskakel. Sy kan 'n buite-waarnemer bereik wat 'n kenmerkende geluid sal hoor wat soos 'n ontploffing lyk. Daar is 'n mening dat dit daarop dui dat die toestel die spoed van klank bereik het, wanneer die klankgrens deur die vliegtuig agtergelaat word.
Wat gaan regtig aan?
Die sogenaamde oomblikom die klankgrens in die praktyk te oorkom, is die deurgang van 'n skokgolf met 'n groeiende dreuning van vliegtuigenjins. Nou is die eenheid voor die gepaardgaande klank, so die gezoem van die enjin sal daarna gehoor word. Om die spoed van vliegtuie tot die spoed van klank te benader het tydens die Tweede Wêreldoorlog moontlik geword, maar terselfdertyd het vlieëniers alarmseine in die werking van vliegtuie opgemerk.
Ná die einde van die oorlog het baie vliegtuigontwerpers en -vlieëniers probeer om die spoed van klank te bereik en die klankgrens te breek, maar baie van hierdie pogings het tragies geëindig. Pessimistiese wetenskaplikes het aangevoer dat hierdie limiet nie oorskry kan word nie. Dit was geensins eksperimenteel nie, maar wetenskaplik, dit was moontlik om die aard van die konsep van "klankversperring" te verduidelik en maniere te vind om dit te oorkom.
Afgeleide aanbevelings vir veilige vlieg
Veilige vlugte teen transoniese en supersoniese spoed is moontlik as 'n golfkrisis vermy word, waarvan die voorkoms afhang van die aërodinamiese parameters van die vliegtuig en die hoogte van die vlug. Oorgange van een spoedvlak na 'n ander moet so vinnig as moontlik uitgevoer word met 'n naverbrander, wat sal help om 'n lang vlug in die golfkrisissone te vermy. Die golfkrisis as konsep het van watervervoer gekom. Dit het ontstaan ten tyde van die beweging van skepe teen 'n spoed naby aan die spoed van golwe op die oppervlak van die water. Om in 'n golfkrisis te kom, behels die moeilikheid om die spoed te verhoog, en as dit so eenvoudig as moontlik is om die golfkrisis te oorkom, dan kan jy bereikskaaf- of glymodus op die wateroppervlak.
Geskiedenis in vliegtuigbeheer
Die eerste persoon wat supersoniese vlugspoed op 'n eksperimentele vliegtuig behaal het, is die Amerikaanse vlieënier Chuck Yeager. Sy prestasie word op 14 Oktober 1947 in die geskiedenis opgemerk. Op die gebied van die USSR is die klankgrens op 26 Desember 1948 oorkom deur Sokolovsky en Fedorov, wat 'n ervare vegter gevlieg het.
Van die burgerlike vliegtuie was die Douglas DC-8 passasiersvaartuig die eerste om die klankgrens te breek, wat op 21 Augustus 1961 'n spoed van 1,012 Mach, oftewel 1262 km/h, bereik het. Die missie was om data vir vlerkontwerp in te samel. Onder die vliegtuie is die wêreldrekord opgestel deur 'n hipersoniese lug-tot-grond aëroballistiese missiel, wat in diens is van die Russiese weermag. Op 'n hoogte van 31,2 kilometer het die vuurpyl 'n spoed van 6389 km/h bereik.
50 jaar nadat hy die klankgrens in die lug gebreek het, het die Engelsman Andy Green 'n soortgelyke prestasie in 'n motor behaal. In vryval het die Amerikaner Joe Kittinger probeer om die rekord te breek, wat 'n hoogte van 31,5 kilometer verower het. Vandag, op 14 Oktober 2012, het Felix Baumgartner 'n wêreldrekord, sonder die hulp van 'n voertuig, opgestel in 'n vryval vanaf 'n hoogte van 39 kilometer, wat die klankgrens verbreek het. Terselfdertyd het sy spoed 1342,8 kilometer per uur bereik.
Die mees ongewone verbreking van die klankgrens
Vreemd om te dink, maar die wêreld se eerste uitvinding,om hierdie limiet te oorkom, was die gewone sweep, wat byna 7 duisend jaar gelede deur die antieke Chinese uitgevind is. Byna tot die uitvinding van kitsfotografie in 1927, het niemand vermoed dat die kraak van 'n sweep 'n miniatuur soniese oplewing was nie.’n Skerp swaai vorm’n lus, en die spoed neem skerp toe, wat die klik bevestig. Die klankgrens word teen 'n spoed van ongeveer 1200 km/h oorkom.
Die raaisel van die lawaaierigste stad
Geen wonder die inwoners van klein dorpies is geskok wanneer hulle die hoofstad vir die eerste keer sien nie. Die oorvloed van vervoer, honderde restaurante en vermaaklikheidsentrums verwar en ontstel. Die begin van die lente in die hoofstad is gewoonlik April gedateer, nie die opstandige sneeustorm Maart nie. In April is die lug helder, strome loop en knoppe gaan oop. Mense, moeg vir die lang winter, maak hul vensters wyd oop na die son, en straatgeraas bars die huise in. Voëls tjirp oorverdowend op straat, kunstenaars sing, vrolike studente dra gedigte voor, om nie eers te praat van die geraas in verkeersknope en die moltrein nie. Werknemers van higiëne-afdelings neem kennis dat dit ongesond is om vir 'n lang tyd in 'n raserige stad te bly. Die klankagtergrond van die hoofstad bestaan uit vervoer-, lug-, industriële en huishoudelike geluide. Die skadelikste is net die motorgeraas, want die vliegtuie vlieg hoog genoeg, en die geraas van die ondernemings word in hul geboue opgelos. Die konstante gebrom van motors op veral besige snelweë oorskry alle toelaatbare norme twee keer. Hoe word die klankgrens in die hoofstad oorkom? Moskou is gevaarlik weens die oorvloed van klanke, daarom installeer inwoners van die hoofstad dubbelglasvensters om die geraas te demp.
Hoe word die klankgrens deurbreek?
Tot 1947 was daar geen werklike data oor die welstand van 'n persoon in die stuurkajuit van 'n vliegtuig wat vinniger as klank vlieg nie. Soos dit geblyk het, verg om die klankgrens sekere krag en moed te breek. Tydens die vlug word dit duidelik dat daar geen waarborge is om te oorleef nie. Selfs 'n professionele vlieënier kan nie met sekerheid sê of die ontwerp van die vliegtuig die aanval van die elemente sal weerstaan nie. Binne 'n kwessie van minute kan die vliegtuig eenvoudig uitmekaar val. Wat verklaar dit? Daar moet kennis geneem word dat beweging teen subsoniese spoed akoestiese golwe skep wat soos sirkels van 'n gevalle klip versprei. Supersoniese spoed maak skokgolwe opgewonde, en 'n persoon wat op die grond staan hoor 'n geluid soortgelyk aan 'n ontploffing. Sonder kragtige rekenaars was dit moeilik om komplekse differensiaalvergelykings op te los, en 'n mens moes staatmaak op waaiende modelle in windtonnels. Soms, met onvoldoende versnelling van die vliegtuig, bereik die skokgolf so sterk dat vensters uit die huise vlieg waaroor die vliegtuig vlieg. Nie almal sal die klankversperring kan oorkom nie, want op hierdie oomblik skud die hele struktuur, die bevestigings van die apparaat kan aansienlike skade opdoen. Daarom is goeie gesondheid en emosionele stabiliteit so belangrik vir vlieëniers. As die vlug glad verloop en die klankgrens so vinnig as moontlik oorkom word, sal nie die vlieënier of moontlike passasiers besonder onaangename sensasies voel nie. Veral vir die verowering van die klankgrens is 'n navorsingsvliegtuig in Januarie 1946 gebou. Die skepping van die masjien wasgeïnisieer op bevel van die Ministerie van Verdediging, maar in plaas van wapens, was dit propvol wetenskaplike toerusting wat die werking van meganismes en toestelle gemonitor het. Hierdie vliegtuig was soos 'n moderne kruisraket met 'n ingeboude vuurpylenjin. Die vliegtuig het die klankgrens teen 'n maksimum spoed van 2736 km/h gebreek.
Verbale en materiële monumente vir die verowering van die spoed van klank
Prestasies om die klankgrens te verbreek word vandag hoog op prys gestel. Dus, die vliegtuig waarop Chuck Yeager dit die eerste keer oorwin het, word nou by die National Air and Space Museum, wat in Washington geleë is, uitgestal. Maar die tegniese parameters van hierdie menslike uitvinding sou min werd wees sonder die meriete van die vlieënier self. Chuck Yeager het vlugskool deurgemaak en in Europa geveg, waarna hy na Engeland teruggekeer het. Die onregverdige skorsing om te vlieg het nie die gees van Yeager gebreek nie, en hy het 'n afspraak met die opperbevelvoerder van die troepe van Europa gekry. In die jare wat voor die einde van die oorlog oorgebly het, het Yeager aan 64 veldtogte deelgeneem, waartydens hy 13 vliegtuie neergeskiet het. Chuck Yeager het met die rang van kaptein na sy vaderland teruggekeer. Sy kenmerke dui op fenomenale intuïsie, ongelooflike kalmte en uithouvermoë in kritieke situasies. Meer as een keer het Yeager rekords op sy vliegtuig opgestel. Sy latere loopbaan was in die Lugmag, waar hy vlieëniers opgelei het. Die laaste keer dat Chuck Yeager die klankgrens gebreek het, was 74 jaar oud, wat op die vyftigste herdenking van sy vluggeskiedenis en in 1997 was.
Komplekse take van vliegtuigskepperstoestelle
Die wêreldberoemde MiG-15-vliegtuig het begin geskep word op die oomblik toe die ontwikkelaars besef het dat dit onmoontlik was om net daarop gegrond te wees om die klankgrens te breek, maar komplekse tegniese probleme moet opgelos word. As gevolg hiervan is 'n masjien so suksesvol geskep dat die wysigings daarvan deur verskillende lande aangeneem is. Verskeie verskillende ontwerpburo's het in 'n soort mededingende stryd getree, waarvan die prys 'n patent was vir die suksesvolste en mees funksionele vliegtuie. Ontwikkel vliegtuie met gevee vlerke, wat 'n omwenteling in hul ontwerp was. Die ideale apparaat moet kragtig, vinnig en ongelooflik bestand teen enige eksterne skade wees. Die geveegde vlerke van die vliegtuig het 'n element geword wat hulle gehelp het om die spoed van klank te verdriedubbel. Verder het die spoed van die vliegtuig steeds toegeneem, wat verklaar is deur 'n toename in enjinkrag, die gebruik van innoverende materiale en die optimalisering van aërodinamiese parameters. Om die klankgrens te breek het moontlik en werklik geword, selfs vir 'n nie-professionele persoon, maar dit word nie minder gevaarlik as gevolg hiervan nie, so enige ekstreme soeker moet sy sterk punte sinvol evalueer voordat hy op so 'n eksperiment besluit.
