«Дыбыс кедергісі» деген сөзді естігенде ойымызға не келеді? Белгілі бір шектеу мен кедергі, оны жеңу есту және әл-ауқатқа айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Әдетте дыбыстық тосқауыл әуе кеңістігін жаулап алумен және ұшқыш мамандығымен байланысты.
Бұл кедергіні жеңу созылмалы аурулардың, ауырсыну синдромдарының және аллергиялық реакциялардың дамуын тудыруы мүмкін. Бұл қабылдаулар дұрыс па, әлде стереотиптер ме? Олардың нақты дәлелі бар ма? Дыбыс кедергісі дегеніміз не? Қалай және неге пайда болады? Осының барлығын және кейбір қосымша нюанстарды, сондай-ақ осы тұжырымдамаға қатысты тарихи фактілерді біз осы мақалада білуге тырысамыз.
Бұл жұмбақ ғылым - аэродинамика
Ұшақ қозғалысымен бірге жүретін құбылыстарды түсіндіруге арналған аэродинамика ғылымында
«дыбыстық бөгет» ұғымы бар. Бұл қатардыбыс жылдамдығына жақын немесе одан жоғары жылдамдықпен қозғалатын дыбыстан жоғары ұшақтардың немесе зымырандардың қозғалысы кезінде пайда болатын құбылыстар.
Соққы толқыны дегеніміз не?
Аппараттың айналасындағы дыбыстан жоғары ағын кезінде жел туннельінде соққы толқыны пайда болады. Оның ізін қарапайым көзбен де көруге болады. Жерде олар сары сызықпен белгіленген. Соққы толқынының конусының сыртында, сары сызықтың алдында, жерде ұшақ тіпті естілмейді. Дыбыстан асатын жылдамдықта денелер дыбыс ағынының айналасында ағынға ұшырайды, бұл соққы толқынын тудырады. Дене пішініне байланысты біреуден көп болуы мүмкін.
Соққы толқынының трансформациясы
Соққы толқынының алдыңғы бөлігі, оны кейде соққы толқыны деп те атайды, оның қалыңдығы шамалы, соған қарамастан ағынның қасиеттеріндегі күрт өзгерістерді, оның жылдамдығының төмендеуін байқауға мүмкіндік береді. дене және соған сәйкес ағындағы газдың қысымы мен температурасының жоғарылауы. Бұл жағдайда кинетикалық энергия ішінара газдың ішкі энергиясына айналады. Бұл өзгерістердің саны дыбыстан жоғары ағынның жылдамдығына тікелей байланысты. Соққы толқыны аппараттан алыстаған сайын қысымның төмендеуі төмендейді және соққы толқыны дыбысқа айналады. Ол жарылысқа ұқсайтын тән дыбысты еститін сыртқы бақылаушыға жете алады. Бұл ұшақ дыбыс тосқауылын қалдырған кезде құрылғы дыбыс жылдамдығына жеткенін көрсетеді деген пікір бар.
Не болып жатыр?
Сәт деп аталатын сәтдыбыс тосқауылын жеңу іс жүзінде ұшақ қозғалтқыштарының өсіп келе жатқан шуымен соққы толқынының өтуі болып табылады. Енді құрылғы ілеспе дыбыстан алда, сондықтан қозғалтқыштың гуілі одан кейін естіледі. Ұшақтың жылдамдығын дыбыс жылдамдығына жақындату Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде мүмкін болды, бірақ сонымен бірге ұшқыштар ұшақтардың жұмысында дабыл сигналдарын байқады.
Соғыс аяқталғаннан кейін көптеген авиаконструкторлар мен ұшқыштар дыбыс жылдамдығына жетуге және дыбыс кедергісін бұзуға тырысты, бірақ бұл әрекеттердің көпшілігі қайғылы аяқталды. Пессимистік ғалымдар бұл шектен асып кету мүмкін емес екенін алға тартты. Тәжірибелік емес, ғылыми түрде «дыбыстық кедергі» ұғымының табиғатын түсіндіру және оны жеңу жолдарын табу мүмкін болды.
Қауіпсіз ұшуға арналған қысқартылған ұсыныстар
Қауіпсіз ұшулар трансононикалық және дыбыстан жоғары жылдамдықтағы толқындық дағдарысты болдырмаған жағдайда мүмкін болады, оның пайда болуы әуе кемесінің аэродинамикалық параметрлеріне және ұшу биіктігіне байланысты. Жылдамдықтың бір деңгейінен екіншісіне ауысу толқынды дағдарыс аймағында ұзақ ұшуды болдырмауға көмектесетін afterburner көмегімен мүмкіндігінше жылдам орындалуы керек. Толқындық дағдарыс концепция ретінде су көлігінен пайда болды. Ол су бетіндегі толқындардың жылдамдығына жақын жылдамдықпен кемелердің қозғалысы кезінде пайда болды. Толқындық дағдарысқа түсу жылдамдықты арттырудың қиындығын тудырады, ал егер толқындық дағдарысты еңсеру мүмкіндігінше оңай болса, онда сіз жете аласыз.су бетінде тегістеу немесе сырғанау режимі.
Ұшақты басқарудағы тарих
Тәжірибелік ұшақта дыбыстан жылдам ұшу жылдамдығына қол жеткізген бірінші адам - американдық ұшқыш Чак Йегер. Оның жетістігі тарихта 1947 жылы 14 қазанда аталды. КСРО аумағында дыбыс кедергісін 1948 жылы 26 желтоқсанда тәжірибелі истребитель ұшқан Соколовский мен Федоров еңсерді.
Азаматтық ұшақтардың ішінде Дуглас DC-8 жолаушылар лайнері дыбыс кедергісін бірінші болып бұзды, ол 1961 жылы 21 тамызда 1,012 Мах немесе 1262 км/сағ жылдамдыққа жетті. Миссия қанатты жобалау үшін деректерді жинау болды. Ұшақтар арасында әлемдік рекорд Ресей армиясында қызмет ететін гипер дыбысты «әуе-жер» аэроболистикалық зымыранымен белгіленді. 31,2 километр биіктікте зымыран 6389 км/сағ жылдамдыққа жетті.
50 жылдан кейін ауадағы дыбыстық кедергіні бұзған ағылшын Энди Грин көлікте осындай жетістікке жетті. Еркін құлау кезінде америкалық Джо Китингер 31,5 шақырымдық биіктікті бағындырған рекордты жаңартуға тырысты. Бүгін, 2012 жылдың 14 қазанында Феликс Баумгартнер көліктің көмегінсіз 39 шақырым биіктіктен еркін құлап, дыбыс кедергісін бұзып, әлемдік рекорд орнатты. Сонымен бірге оның жылдамдығы сағатына 1342,8 шақырымға жетті.
Дыбыс кедергісінің ең ерекше бұзылуы
Ойлауға біртүрлі, бірақ әлемдегі бірінші өнертабыс,Бұл шектеуді еңсеру үшін ежелгі қытайлықтар 7 мың жыл бұрын ойлап тапқан кәдімгі қамшы болды. 1927 жылы лезде фотосурет өнертабысқа дейін дерлік ешкім қамшының жарылуы миниатюралық дыбыстық бум деп күдіктенбеді. Өткір бұрылыс ілмекті құрайды, ал жылдамдық күрт артады, бұл шертуді растайды. Дыбыс кедергісі шамамен 1200 км/сағ жылдамдықпен өтеді.
Ең шулы қаланың құпиясы
Шағын қалалардың тұрғындарының астананы алғаш көргенде шошығаны таңқаларлық емес. Көліктің көптігі, жүздеген мейрамханалар мен ойын-сауық орталықтары шатастырады және алаңдатады. Елордада көктемнің басталуы әдетте көтерілісшіл бұрқасын наурызда емес, сәуірде белгіленеді. Сәуірде аспан ашық, бұлақтар ағып, бүршіктер ашылады. Ұзақ қыстан шаршаған жұрт терезелерін күнге қарай айқара ашып, көше шуы үйлерге кіріп кетеді. Көшеде құстар саңырау етіп сайрап, әртістер ән айтады, көңілді студенттер тақпақ айтады, кептелістер мен метродағы шуды айтпағанда. Гигиена бөлімшелерінің қызметкерлері шулы қалада ұзақ тұру денсаулыққа зиян екенін атап өтті. Елорданың дыбыстық фоны көлік, ауа, өндірістік және тұрмыстық шулардан тұрады. Ең зияндысы - бұл көлік шуы, өйткені ұшақтар жеткілікті биіктікте ұшады, ал кәсіпорындардың шуы олардың ғимараттарында еріген. Ерекше қарбалас жолдардағы автокөліктердің тұрақты гуілдері барлық рұқсат етілген нормалардан екі есе асып түседі. Елордада дыбыс кедергісі қалай өтіп жатыр? Мәскеу дыбыстардың көптігінен қауіпті, сондықтан астана тұрғындары шуды басу үшін екі қабатты терезелер орнатуда.
Дыбыс кедергісі қалай бұзылады?
1947 жылға дейін дыбыстан да жылдам ұшатын ұшақтың кабинасындағы адамның әл-ауқаты туралы нақты деректер болған жоқ. Белгілі болғандай, дыбыстық кедергіні бұзу белгілі бір күш пен батылдықты қажет етеді. Ұшу кезінде аман қалуға кепілдік жоқ екені белгілі болады. Тіпті кәсіби ұшқыш ұшақтың дизайны элементтердің шабуылына төтеп бере ме, жоқ па деп нақты айта алмайды. Бірнеше минут ішінде ұшақ жай ғана құлап кетуі мүмкін. Мұны не түсіндіреді? Айта кету керек, дыбыстық жылдамдықтағы қозғалыс құлаған тастан шеңберлер сияқты шашырайтын акустикалық толқындар жасайды. Дыбыстан жоғары жылдамдық соққы толқындарын қоздырады, ал жерде тұрған адам жарылысқа ұқсас дыбысты естиді. Қуатты компьютерлерсіз күрделі дифференциалдық теңдеулерді шешу қиын болды, сондықтан жел туннельдеріндегі үрлейтін модельдерге сенуге тура келді. Кейде ұшақтың жеткіліксіз үдеуімен соққы толқыны соншалықты күшке жетеді, бұл ұшақ ұшатын үйлерден терезелер ұшып кетеді. Дыбыс кедергісін бәрі бірдей жеңе алмайды, өйткені қазіргі уақытта бүкіл құрылым дірілдейді, аппараттың бекіткіштері айтарлықтай зақымдануы мүмкін. Сондықтан ұшқыштар үшін денсаулық пен эмоционалдық тұрақтылық өте маңызды. Егер ұшу тегіс болса және дыбыстық кедергі мүмкіндігінше тезірек еңсерілсе, ұшқыш та, мүмкін жолаушылар да жағымсыз сезімдерді сезінбейді. Әсіресе дыбыс кедергісін бағындыру үшін 1946 жылдың қаңтарында зерттеу ұшағы жасалды. Машинаның жасалуы болдыҚорғаныс министрлігінің бұйрығымен басталды, бірақ қарудың орнына механизмдер мен құрылғылардың жұмысын бақылайтын ғылыми жабдықтармен толтырылды. Бұл ұшақ кіріктірілген зымыран қозғалтқышы бар заманауи қанатты зымырандар сияқты болды. Ұшақ 2736 км/сағ максималды жылдамдықпен дыбыс кедергісін бұзды.
Дыбыс жылдамдығын бағындыруға арналған сөздік және материалдық ескерткіштер
Дыбыс кедергісін бұзудағы жетістіктер бүгінде жоғары бағаланады. Сонымен, Чак Йегер алғаш рет еңсерген ұшақ қазір Вашингтонда орналасқан Ұлттық әуе және ғарыш мұражайында көрмеге қойылған. Бірақ бұл адам өнертабысының техникалық параметрлері ұшқыштың еңбегінсіз құнды болар еді. Чак Йегер ұшу мектебінен өтіп, Еуропада шайқасты, содан кейін Англияға оралды. Ұшуды әділетсіз тоқтату Йегердің рухын бұзбады және ол Еуропа әскерлерінің бас қолбасшысымен кездесуге қол жеткізді. Соғыс аяқталғанға дейін қалған жылдарда Йегер 64 рет соғысуға қатысып, оның барысында 13 ұшақты атып түсірді. Чак Йагер еліне капитан шенімен оралды. Оның сипаттамалары феноменальды интуицияны, керемет сабырлылықты және сыни жағдайларда төзімділікті көрсетеді. Йагер өз ұшағында бірнеше рет рекорд орнатты. Оның кейінгі мансабы Әскери-әуе күштерінде болды, онда ол ұшқыштарды дайындады. Соңғы рет Чак Йегер 74 жаста дыбыс кедергісін бұзды, бұл оның ұшу тарихының елу жылдығында және 1997 жылы болды.
Ұшақ жасаушылардың күрделі тапсырмаларықұрылғылар
Әлемге әйгілі МиГ-15 ұшағы әзірлеушілер тек дыбыстық кедергіні бұзуға негізделу мүмкін емес, бірақ күрделі техникалық мәселелерді шешу керек екенін түсінген сәтте жасала бастады. Нәтижесінде машинаның сәтті жасалғаны сонша, оның модификацияларын әртүрлі елдер қабылдады. Бірнеше түрлі конструкторлық бюролар өзіндік бәсекелестік күреске түсті, оның жүлдесі ең табысты және функционалды ұшаққа патент болды. Қанаттары бар ұшақтар жасалды, бұл олардың дизайнында революция болды. Идеал құрылғы күшті, жылдам және кез келген сыртқы зақымға керемет төзімді болуы керек. Ұшақтың сыпырылған қанаттары дыбыс жылдамдығын үш есе арттыруға көмектесетін элемент болды. Әрі қарай ұшақтың жылдамдығы арта берді, бұл қозғалтқыш қуатының ұлғаюымен, инновациялық материалдарды қолданумен және аэродинамикалық параметрлерді оңтайландырумен түсіндірілді. Дыбыс кедергісін бұзу тіпті кәсіпқой емес адам үшін де мүмкін және шынайы болды, бірақ бұл қауіпті емес, сондықтан кез келген экстремалды іздеуші мұндай экспериментті таңдау алдында өзінің күшті жақтарын саналы түрде бағалауы керек.
