ما الذي نفكر فيه عندما نسمع عبارة "حاجز الصوت"؟ حد وحاجز معين ، يمكن التغلب عليهما يؤثران بشكل خطير على السمع والعافية. عادة ما يرتبط حاجز الصوت بغزو المجال الجوي ومهنة الطيار.
التغلب على هذا الحاجز يمكن أن يؤدي إلى تطور الأمراض المزمنة ومتلازمات الألم وردود الفعل التحسسية. هل هذه التصورات صحيحة أم أنها قوالب نمطية؟ هل لديهم أساس واقعي؟ ما هو حاجز الصوت؟ كيف ولماذا يحدث؟ كل هذا وبعض الفروق الدقيقة الإضافية ، بالإضافة إلى الحقائق التاريخية المتعلقة بهذا المفهوم ، سنحاول معرفة ذلك في هذا المقال.
هذا العلم الغامض هو الديناميكا الهوائية
في علم الديناميكا الهوائية ، المصمم لشرح الظواهر التي تصاحب حركة
طائرة ، هناك مفهوم "حاجز الصوت". هذا صفالظواهر التي تحدث أثناء حركة الطائرات الأسرع من الصوت أو الصواريخ التي تتحرك بسرعة تقترب من سرعة الصوت أو أكبر.
ما هي موجة الصدمة؟
أثناء التدفق الأسرع من الصوت حول الجهاز ، تنشأ موجة صدمية في نفق الرياح. يمكن رؤية آثاره حتى بالعين المجردة. على الأرض تم تمييزها بخط أصفر. خارج مخروط موجة الصدمة ، أمام الخط الأصفر ، على الأرض ، الطائرة غير مسموعة حتى. عند سرعة تتجاوز الصوت ، تتعرض الأجسام لتدفق حول تيار الصوت ، مما يؤدي إلى حدوث موجة صدمة. قد يكون هناك أكثر من واحد ، حسب شكل الجسم.
تحول موجة الصدمة
مقدمة موجة الصدمة ، والتي تسمى أحيانًا موجة الصدمة ، لها سمك صغير نوعًا ما ، مما يجعل من الممكن مع ذلك تتبع التغيرات المفاجئة في خصائص التدفق ، وانخفاض سرعته بالنسبة إلى الجسم والزيادة المقابلة في ضغط ودرجة حرارة الغاز في التدفق. في هذه الحالة ، يتم تحويل الطاقة الحركية جزئيًا إلى طاقة داخلية للغاز. يعتمد عدد هذه التغييرات بشكل مباشر على سرعة التدفق الأسرع من الصوت. عندما تتحرك موجة الصدمة بعيدًا عن الجهاز ، ينخفض الضغط وتتحول موجة الصدمة إلى صوت. يمكنها الوصول إلى مراقب خارجي يسمع صوتًا مميزًا يشبه الانفجار. هناك رأي مفاده أن هذا يشير إلى أن الجهاز قد وصل إلى سرعة الصوت عندما تترك الطائرة حاجز الصوت.
ما الذي يحدث بالفعل؟
ما يسمى باللحظةالتغلب على حاجز الصوت في الممارسة العملية هو مرور موجة صدمة مع قعقعة متزايدة لمحركات الطائرات. الآن الوحدة متقدمة على الصوت المصاحب ، لذلك سيتم سماع أزيز المحرك بعدها. أصبح الاقتراب من سرعة الطائرة إلى سرعة الصوت ممكنًا خلال الحرب العالمية الثانية ، ولكن في الوقت نفسه ، لاحظ الطيارون إشارات الإنذار أثناء تشغيل الطائرات.
بعد انتهاء الحرب سعى العديد من مصممي الطائرات والطيارين للوصول إلى سرعة الصوت وكسر حاجز الصوت ، لكن العديد من هذه المحاولات انتهت بشكل مأساوي. جادل العلماء المتشائمون بأن هذا الحد لا يمكن تجاوزه. لم يكن تجريبيًا ، ولكن علميًا ، كان من الممكن شرح طبيعة مفهوم "حاجز الصوت" وإيجاد طرق للتغلب عليه.
توصيات مختصرة للطيران الآمن
الرحلات الآمنة بسرعات فوق صوتية وسرعات تفوق سرعة الصوت ممكنة إذا تم تجنب أزمة موجة ، يعتمد حدوثها على المعلمات الديناميكية الهوائية للطائرة وارتفاع الرحلة. يجب إجراء التحولات من مستوى سرعة إلى آخر في أسرع وقت ممكن باستخدام احتراق لاحق ، مما سيساعد على تجنب رحلة طويلة في منطقة أزمة الموجة. جاءت أزمة الموجة كمفهوم من النقل المائي. نشأت في وقت حركة السفن بسرعة قريبة من سرعة الأمواج على سطح الماء. الدخول في أزمة موجية يستلزم صعوبة زيادة السرعة ، وإذا كان التغلب على أزمة الموجة أمرًا بسيطًا قدر الإمكان ، فيمكنك الوصول إلىوضع التخطيط أو الانزلاق على سطح الماء.
التاريخ في التحكم بالطائرات
أول شخص يحقق سرعة طيران تفوق سرعة الصوت على متن طائرة تجريبية هو الطيار الأمريكي تشاك ييغر. سجل إنجازاته في التاريخ في 14 أكتوبر 1947. على أراضي الاتحاد السوفياتي ، تم التغلب على حاجز الصوت في 26 ديسمبر 1948 من قبل سوكولوفسكي وفيدوروف ، اللذين طاروا بمقاتل متمرس.
من الطائرات المدنية ، كانت سفينة الركاب دوغلاس دي سي -8 أول من كسر حاجز الصوت ، والذي وصل في 21 أغسطس 1961 إلى 1.012 ماخ ، أو 1262 كم / ساعة. كانت المهمة هي جمع البيانات لتصميم الجناح. من بين الطائرات ، تم تسجيل الرقم القياسي العالمي بواسطة صاروخ جوي-أرض تفوق سرعته سرعة الصوت ، وهو في الخدمة مع الجيش الروسي. على ارتفاع 31.2 كيلومترًا وصلت سرعة الصاروخ إلى 6389 كيلومترًا في الساعة.
50 عامًا بعد كسر حاجز الصوت في الهواء ، حقق الإنجليزي آندي جرين إنجازًا مشابهًا في سيارة. في السقوط الحر ، حاول الأمريكي جو كيتنجر تحطيم الرقم القياسي الذي انتصر على ارتفاع 31.5 كيلومترًا. اليوم ، في 14 أكتوبر 2012 ، سجل فيليكس بومغارتنر رقمًا قياسيًا عالميًا ، دون مساعدة من مركبة ، في السقوط الحر من ارتفاع 39 كيلومترًا ، وكسر حاجز الصوت. وفي نفس الوقت وصلت سرعتها إلى 1342.8 كيلومتر في الساعة.
كسر حاجز الصوت الأكثر غرابة
غريب على التفكير ، لكنه أول اختراع في العالم ،التغلب على هذا الحد كان هو السوط المعتاد الذي اخترعه الصينيون القدماء منذ ما يقرب من 7 آلاف عام. حتى اختراع التصوير الفوتوغرافي الفوري في عام 1927 تقريبًا ، لم يشك أحد في أن كسر السوط كان بمثابة دوي صوتي صغير. يشكل التأرجح الحاد حلقة ، وتزداد السرعة بشكل حاد ، مما يؤكد النقرة. يتم تجاوز حاجز الصوت بسرعة حوالي 1200 كم / ساعة
سر المدينة الأكثر ضوضاء
لا عجب أن سكان المدن الصغيرة يصابون بالصدمة عندما يرون العاصمة لأول مرة. وفرة المواصلات ومئات المطاعم ومراكز الترفيه مربكة ومقلقة. عادة ما تكون بداية الربيع في العاصمة مؤرخة في أبريل ، وليس مارس العاصفة الثلجية المتمردة. في أبريل ، كانت السماء صافية ، والجداول تتدفق والبراعم تتفتح. الناس ، الذين سئموا الشتاء الطويل ، يفتحون نوافذهم على مصراعيها تجاه الشمس ، وتندفع ضوضاء الشوارع إلى المنازل. تغرد الطيور بصوت يصم الآذان في الشارع ، ويغني الفنانون ، ويقرأ الطلاب البهيجون القصائد ، ناهيك عن الضوضاء في الاختناقات المرورية ومترو الأنفاق. يلاحظ موظفو أقسام النظافة أنه من غير الصحي البقاء في مدينة صاخبة لفترة طويلة. تتكون الخلفية الصوتية للعاصمة من وسائل النقل
ضوضاء جوية وصناعية ومنزلية. الأكثر ضررًا هو ضوضاء السيارة فقط ، حيث تطير الطائرات عالياً بدرجة كافية ، وتذوب ضوضاء الشركات في مبانيها. إن همهمة السيارات المستمرة على الطرق السريعة المزدحمة بشكل خاص يتجاوز جميع المعايير المسموح بها مرتين. كيف يتم التغلب على حاجز الصوت في العاصمة؟ موسكو خطيرة بسبب كثرة الأصوات ، لذلك يقوم سكان العاصمة بتركيب نوافذ ذات زجاج مزدوج لإسكات الضوضاء.
كيف يتم اختراق حاجز الصوت؟
حتى عام 1947 ، لم تكن هناك بيانات فعلية عن رفاهية شخص ما في قمرة القيادة لطائرة تطير أسرع من الصوت. كما اتضح فيما بعد ، فإن كسر حاجز الصوت يتطلب قوة وشجاعة معينة. أثناء الرحلة يتضح أنه لا توجد ضمانات للبقاء على قيد الحياة. حتى الطيار المحترف لا يمكنه الجزم بما إذا كان تصميم الطائرة سيصمد أمام هجوم العناصر. في غضون دقائق ، يمكن أن تنهار الطائرة ببساطة. ما الذي يفسر هذا؟ وتجدر الإشارة إلى أن الحركة بسرعة دون سرعة الصوت تخلق موجات صوتية تنتشر مثل الدوائر من الحجر الساقط. تثير السرعة فوق الصوتية موجات الصدمة ، ويسمع الشخص الواقف على الأرض صوتًا مشابهًا للانفجار. بدون أجهزة كمبيوتر قوية ، كان من الصعب حل المعادلات التفاضلية المعقدة ، وكان على المرء الاعتماد على نماذج النفخ في أنفاق الرياح. في بعض الأحيان ، مع عدم كفاية تسارع الطائرة ، تصل موجة الصدمة إلى هذه القوة بحيث تطير النوافذ من المنازل التي تحلق فوقها الطائرة. لن يتمكن الجميع من التغلب على حاجز الصوت ، لأنه في هذه اللحظة يهتز الهيكل بأكمله ، يمكن أن تتعرض مثبتات الجهاز لأضرار كبيرة. لذلك ، فإن الصحة الجيدة والاستقرار العاطفي مهمان جدًا للطيارين. إذا كانت الرحلة سلسة ، وتم التغلب على حاجز الصوت بأسرع ما يمكن ، فلن يشعر الطيار ولا الركاب المحتملون بمشاعر غير سارة بشكل خاص. تم بناء طائرة بحثية في يناير 1946 خصيصًا لغزو حاجز الصوت. كان إنشاء الآلةبدأ بأمر من وزارة الدفاع ، لكن بدلاً من الأسلحة ، كان محشوًا بالمعدات العلمية التي تراقب عمل الآليات والأجهزة. كانت هذه الطائرة تشبه صاروخ كروز حديث بمحرك صاروخي مدمج. اخترقت الطائرة حاجز الصوت بسرعة قصوى 2736 كم / ساعة
آثار لفظية ومادية لغزو سرعة الصوت
تحظى الإنجازات في كسر حاجز الصوت بتقدير كبير اليوم. لذا ، فإن الطائرة التي تغلب عليها تشاك ييغر لأول مرة معروضة الآن في المتحف الوطني للطيران والفضاء ، الذي يقع في واشنطن. لكن المعلمات التقنية لهذا الاختراع البشري لن تكون ذات قيمة تذكر بدون مزايا الطيار نفسه. ذهب تشاك ييغر إلى مدرسة طيران وقاتل في أوروبا ، وبعد ذلك عاد إلى إنجلترا. لم يكسر التعليق الجائر من الطيران روح ييغر ، وحصل على موعد مع القائد العام للقوات الأوروبية. في السنوات المتبقية قبل انتهاء الحرب ، شارك ييغر في 64 طلعة جوية أسقط خلالها 13 طائرة. عاد تشاك ييغر إلى وطنه برتبة نقيب. تشير خصائصه إلى الحدس الهائل ، ورباطة الجأش والقدرة على التحمل في المواقف الحرجة. أكثر من مرة ، سجل ييغر رقما قياسيا على طائرته. كانت مسيرته المهنية الأخيرة في سلاح الجو ، حيث درب الطيارين. كانت آخر مرة كسر فيها تشاك ييغر حاجز الصوت 74 عامًا ، والتي كانت في الذكرى الخمسين لتاريخ رحلته وفي عام 1997.
المهام المعقدة لصانعي الطائراتأجهزة
بدأ إنشاء طائرة MiG-15 المشهورة عالميًا في الوقت الذي أدرك فيه المطورون أنه من المستحيل الاعتماد فقط على كسر حاجز الصوت ، ولكن يجب حل المشكلات التقنية المعقدة. نتيجة لذلك ، تم إنشاء آلة ناجحة للغاية بحيث تم اعتماد تعديلاتها من قبل دول مختلفة. دخلت العديد من مكاتب التصميم المختلفة في نوع من الصراع التنافسي ، كانت جائزتها عبارة عن براءة اختراع لأكثر الطائرات نجاحًا وعملية. تم تطوير الطائرات ذات الأجنحة المطاطية مما شكل ثورة في تصميمها. يجب أن يكون الجهاز المثالي قويًا وسريعًا ومقاومًا بشكل لا يصدق لأي ضرر خارجي. أصبحت الأجنحة المنجرفة للطائرة عنصرًا ساعدها على مضاعفة سرعة الصوت ثلاث مرات. علاوة على ذلك ، استمرت سرعة الطائرة في الزيادة ، وهو ما تم تفسيره من خلال زيادة قوة المحرك ، واستخدام المواد المبتكرة وتحسين المعلمات الديناميكية الهوائية. لقد أصبح كسر حاجز الصوت ممكنًا وحقيقيًا حتى لغير المحترفين ، لكنه لا يصبح أقل خطورة بسبب ذلك ، لذلك يجب على أي باحث متطرف تقييم قوته بشكل معقول قبل اتخاذ قرار في مثل هذه التجربة.
