Na šta pomislimo kada čujemo izraz "zvučna barijera"? Određena granica i barijera čije prevazilaženje može ozbiljno uticati na sluh i dobrobit. Obično se zvučna barijera povezuje sa osvajanjem vazdušnog prostora i zanimanjem pilota.
Prevazilaženje ove barijere može izazvati razvoj hroničnih bolesti, sindroma bola i alergijskih reakcija. Da li su ove percepcije tačne ili su stereotipi? Imaju li činjeničnu osnovu? Šta je zvučna barijera? Kako i zašto nastaje? Sve ovo i neke dodatne nijanse, kao i istorijske činjenice vezane za ovaj koncept, pokušat ćemo saznati u ovom članku.
Ova misteriozna nauka je aerodinamika
U nauci o aerodinamici, dizajniranoj da objasni fenomene koji prate kretanje
aviona, postoji koncept "zvučne barijere". Ovo je redfenomeni koji se javljaju tokom kretanja nadzvučnih letelica ili projektila koji se kreću brzinama bliskim brzini zvuka ili većom.
Šta je udarni talas?
Tokom nadzvučnog strujanja oko aparata, u aerotunelu nastaje udarni talas. Njegovi tragovi se mogu vidjeti čak i golim okom. Na tlu su označene žutom linijom. Izvan konusa udarnog talasa, ispred žute linije, na zemlji, avion se i ne čuje. Pri brzini većoj od zvuka, tijela su podvrgnuta strujanju oko zvučnog toka, što za sobom povlači udarni val. Može biti više od jednog, ovisno o obliku tijela.
Transformacija udarnog talasa
Prednja strana udarnog vala, koji se ponekad naziva i udarni val, ima prilično malu debljinu, što ipak omogućava praćenje naglih promjena svojstava strujanja, smanjenja njegove brzine u odnosu na tijela i odgovarajuće povećanje tlaka i temperature plina u struji. U ovom slučaju kinetička energija se djelimično pretvara u unutrašnju energiju plina. Broj ovih promjena direktno ovisi o brzini nadzvučnog toka. Kako se udarni val udaljava od aparata, padovi tlaka se smanjuju i udarni val se pretvara u zvuk. Ona može doći do vanjskog posmatrača koji će čuti karakterističan zvuk koji podsjeća na eksploziju. Postoji mišljenje da to ukazuje da je uređaj dostigao brzinu zvuka, kada je zvučna barijera ostala iza aviona.
Šta se zapravo događa?
Takozvani trenutakprevazilaženje zvučne barijere u praksi je prolazak udarnog talasa uz rastuću tutnjavu avionskih motora. Sada je jedinica ispred pratećeg zvuka, pa će se nakon njega čuti brujanje motora. Približavanje brzine aviona brzini zvuka postalo je moguće tokom Drugog svetskog rata, ali su u isto vreme piloti primetili alarmne signale u radu aviona.
Nakon završetka rata, mnogi dizajneri aviona i piloti nastojali su da dostignu brzinu zvuka i probiju zvučnu barijeru, ali mnogi od ovih pokušaja su završili tragično. Pesimistični naučnici su tvrdili da se ova granica ne može preći. Nikako eksperimentalno, već naučno, bilo je moguće objasniti prirodu koncepta "zvučne barijere" i pronaći načine da se ona prevaziđe.
Izvedene preporuke za sigurno letenje
Sigurni letovi transzvučnim i nadzvučnim brzinama mogući su ako se izbjegne talasna kriza, čija pojava zavisi od aerodinamičkih parametara aviona i visine leta. Prijelaze s jednog nivoa brzine na drugi treba izvršiti što je brže moguće pomoću naknadnog sagorijevanja, što će pomoći da se izbjegne dug let u zoni talasne krize. Talasna kriza kao koncept proizašla je iz vodnog transporta. Nastala je u vrijeme kretanja brodova brzinom bliskom brzini valova na površini vode. Ulazak u talasnu krizu povlači poteškoće u povećanju brzine, a ako je što jednostavnije prevazići talasnu krizu, onda možete doćirendisanje ili klizanje na površini vode.
Istorija u kontroli aviona
Prva osoba koja je postigla nadzvučnu brzinu leta na eksperimentalnom avionu je američki pilot Chuck Yeager. Njegovo dostignuće je zabeleženo u istoriji 14. oktobra 1947. godine. Na teritoriji SSSR-a zvučnu barijeru savladali su 26. decembra 1948. Sokolovski i Fedorov, koji su upravljali iskusnim lovcem.
Od civilnog aviona, putnički brod Douglas DC-8 prvi je probio zvučnu barijeru, koji je 21. avgusta 1961. dostigao brzinu od 1,012 Maha, ili 1262 km/h. Misija je bila prikupljanje podataka za dizajn krila. Među avionima, svetski rekord je postavila hipersonična aerobalistička raketa vazduh-zemlja, koja je u upotrebi u ruskoj vojsci. Na visini od 31,2 kilometra, raketa je dostigla brzinu od 6389 km/h.
50 godina nakon što je probio zvučnu barijeru u zraku, Englez Andy Green napravio je slično postignuće u automobilu. U slobodnom padu rekord je pokušao oboriti Amerikanac Joe Kittinger, koji je osvojio visinu od 31,5 kilometara. Felix Baumgartner je danas, 14. oktobra 2012. godine, postavio svjetski rekord, bez pomoći vozila, u slobodnom padu sa visine od 39 kilometara, probivši zvučnu barijeru. Istovremeno, njegova brzina je dostigla 1342,8 kilometara na sat.
Najneobičnije probijanje zvučne barijere
Čudno pomisliti, ali prvi izum na svijetu,prevazilaženje ove granice, bio je uobičajeni bič, koji su izmislili stari Kinezi prije skoro 7 hiljada godina. Gotovo do izuma instant fotografije 1927. niko nije sumnjao da je prasak biča minijaturni zvučni bum. Oštar zamah stvara petlju, a brzina se naglo povećava, što potvrđuje klik. Zvučna barijera se savladava pri brzini od oko 1200 km/h.
Misterija najbučnijeg grada
Nije ni čudo što su stanovnici malih gradova šokirani kada prvi put vide glavni grad. Obilje prevoza, stotine restorana i zabavnih centara zbunjuje i uznemirava. Početak proljeća u glavnom gradu obično se datira na april, a ne na buntovni mećavni mart. U aprilu je nebo vedro, potoci teku i pupoljci se otvaraju. Ljudi, umorni od duge zime, širom otvaraju prozore prema suncu, a ulična buka upada u kuće. Ptice zaglušno cvrkuću na ulici, umjetnici pjevaju, veseli učenici recituju pjesme, a da ne spominjemo buku u saobraćajnim gužvama i metrou. Zaposleni u odjelima za higijenu napominju da je nezdravo dugo boraviti u bučnom gradu. Zvučnu pozadinu glavnog grada čine transport, vazdušna, industrijska i kućna buka. Najštetnija je upravo buka automobila, jer avioni lete dovoljno visoko, a buka preduzeća se rastvara u njihovim zgradama. Stalno brujanje automobila na posebno prometnim autoputevima dvostruko premašuje sve dozvoljene norme. Kako se prevazilazi zvučna barijera u glavnom gradu? Moskva je opasna zbog obilja zvukova, pa stanovnici glavnog grada postavljaju prozore sa duplim staklima kako bi prigušili buku.
Kako je probijena zvučna barijera?
Do 1947. nije bilo stvarnih podataka o dobrobiti osobe u kokpitu aviona koji leti brže od zvuka. Kako se pokazalo, probijanje zvučne barijere zahtijeva određenu snagu i hrabrost. Tokom leta postaje jasno da nema garancija za preživljavanje. Čak ni profesionalni pilot ne može sa sigurnošću reći da li će dizajn aviona izdržati napad elemenata. Za nekoliko minuta, avion se jednostavno može raspasti. Šta ovo objašnjava? Treba napomenuti da kretanje podzvučnom brzinom stvara akustične valove koji se raspršuju poput krugova od palog kamena. Nadzvučna brzina pobuđuje udarne valove, a osoba koja stoji na tlu čuje zvuk sličan eksploziji. Bez moćnih kompjutera bilo je teško riješiti složene diferencijalne jednadžbe, a morali smo se osloniti na modele puhanja u aerotunelima. Ponekad, pri nedovoljnom ubrzanju letjelice, udarni val dostiže takvu snagu da iz kuća iznad kojih leti letjelica izlete prozori. Neće svi moći prevladati zvučnu barijeru, jer se u ovom trenutku cijela konstrukcija trese, pričvršćivanja uređaja mogu dobiti značajna oštećenja. Stoga su dobro zdravlje i emocionalna stabilnost toliko važni za pilote. Ako je let glatko, a zvučna barijera savladana što je brže moguće, tada ni pilot ni mogući putnici neće osjetiti posebno neugodne senzacije. Posebno za osvajanje zvučne barijere napravljen je istraživački avion januara 1946. godine. Stvaranje mašine je bilopokrenuta po naredbi Ministarstva odbrane, ali je umjesto oružja napunjena naučnom opremom koja je pratila rad mehanizama i uređaja. Ovaj avion je bio poput moderne krstareće rakete sa ugrađenim raketnim motorom. Avion je probio zvučnu barijeru pri maksimalnoj brzini od 2736 km/h.
Verbalni i materijalni spomenici osvajanju brzine zvuka
Postignuća u probijanju zvučne barijere danas su visoko cijenjena. Dakle, avion na kojem ga je Chuck Yeager prvi savladao sada je izložen u Nacionalnom muzeju vazduhoplovstva i svemira, koji se nalazi u Vašingtonu. Ali tehnički parametri ovog ljudskog izuma malo bi vrijedili bez zasluga samog pilota. Chuck Yeager je prošao školu letenja i borio se u Evropi, nakon čega se vratio u Englesku. Nepravedna suspenzija sa letenja nije slomila Yeagerov duh i on je dobio sastanak kod glavnog komandanta trupa Evrope. U godinama koje su preostale do kraja rata, Yeager je učestvovao u 64 leta, tokom kojih je oborio 13 aviona. Chuck Yeager se vratio u domovinu sa činom kapetana. Njegove karakteristike ukazuju na fenomenalnu intuiciju, nevjerovatnu staloženost i izdržljivost u kritičnim situacijama. Yeager je više puta postavljao rekorde u svom avionu. Njegova kasnija karijera bila je u ratnom vazduhoplovstvu, gde je obučavao pilote. Poslednji put kada je Chuck Yeager probio zvučnu barijeru, imao je 74 godine, što je bilo na pedesetu godišnjicu njegove istorije letenja i to 1997.
Složeni zadaci kreatora avionauređaji
Svetski poznati avion MiG-15 počeo je da nastaje u trenutku kada su programeri shvatili da je nemoguće bazirati se samo na probijanju zvučne barijere, već da treba rešavati složene tehničke probleme. Kao rezultat toga, mašina je stvorena toliko uspješno da su njene modifikacije usvojile različite zemlje. Nekoliko različitih dizajnerskih biroa ušlo je u svojevrsnu konkurentsku borbu, čija je nagrada bio patent za najuspješniji i najfunkcionalniji avion. Razvijeni avioni sa zamašenim krilima, što je bila revolucija u njihovom dizajnu. Idealan aparat bi morao biti snažan, brz i nevjerovatno otporan na bilo kakva vanjska oštećenja. Zakretna krila aviona postala su element koji im je pomogao da utrostruče brzinu zvuka. Nadalje, brzina aviona je nastavila rasti, što se objašnjava povećanjem snage motora, upotrebom inovativnih materijala i optimizacijom aerodinamičkih parametara. Probijanje zvučne barijere postalo je moguće i realno čak i za neprofesionalca, ali od toga ne postaje manje opasno, pa svaki tragalac za ekstremima treba razumno procijeniti svoje snage prije nego što se odluči na ovakav eksperiment.
