Ինչի՞ մասին ենք մտածում, երբ լսում ենք «ձայնային արգելք» արտահայտությունը: Որոշակի սահման և արգելք, որի հաղթահարումը կարող է լրջորեն ազդել լսողության և ինքնազգացողության վրա: Սովորաբար ձայնային պատնեշը կապված է օդային տարածքի նվաճման և օդաչուի մասնագիտության հետ։
Այս արգելքի հաղթահարումը կարող է առաջացնել քրոնիկական հիվանդությունների, ցավային սինդրոմների և ալերգիկ ռեակցիաների զարգացում։ Ճի՞շտ են այս պատկերացումները, թե՞ կարծրատիպեր են։ Նրանք փաստացի հիմք ունե՞ն։ Ի՞նչ է ձայնային պատնեշը: Ինչպե՞ս և ինչու է դա առաջանում: Այս ամենը և որոշ լրացուցիչ նրբերանգներ, ինչպես նաև այս հայեցակարգի հետ կապված պատմական փաստեր կփորձենք պարզել այս հոդվածում։
Այս խորհրդավոր գիտությունը աերոդինամիկան է
Աերոդինամիկայի գիտության մեջ, որը նախատեսված է
ինքնաթիռի շարժմանը ուղեկցող երևույթները բացատրելու համար, կա «ձայնային արգելք» հասկացությունը։ Սա շարք էերևույթներ, որոնք տեղի են ունենում գերձայնային ինքնաթիռների կամ հրթիռների շարժման ժամանակ, որոնք շարժվում են ձայնի արագությանը մոտ կամ ավելի արագությամբ։
Ի՞նչ է հարվածային ալիքը:
Ապարատի շուրջ գերձայնային հոսքի ժամանակ քամու թունելում առաջանում է հարվածային ալիք։ Նրա հետքերը կարելի է տեսնել նույնիսկ անզեն աչքով։ Գետնի վրա դրանք նշվում են դեղին գծով։ Հարվածային ալիքի կոնից դուրս՝ դեղին գծի դիմաց, գետնին, ինքնաթիռն անգամ լսելի չէ։ Ձայնը գերազանցող արագությամբ մարմինները ենթարկվում են ձայնի հոսքի շուրջ հոսքի, որն առաջացնում է հարվածային ալիք: Կարող է լինել մեկից ավելի՝ կախված մարմնի ձևից։
Շոկային ալիքի փոխակերպում
Հարվածային ալիքի ճակատը, որը երբեմն կոչվում է հարվածային ալիք, ունի բավականին փոքր հաստություն, որը, այնուամենայնիվ, հնարավորություն է տալիս հետևել հոսքի հատկությունների կտրուկ փոփոխություններին, դրա արագության նվազմանը համեմատած. մարմինը և հոսքի մեջ գազի ճնշման և ջերմաստիճանի համապատասխան բարձրացում: Այս դեպքում կինետիկ էներգիան մասամբ վերածվում է գազի ներքին էներգիայի։ Այս փոփոխությունների թիվն ուղղակիորեն կախված է գերձայնային հոսքի արագությունից։ Երբ հարվածային ալիքը հեռանում է ապարատից, ճնշման անկումը նվազում է, և հարվածային ալիքը վերածվում է ձայնի: Նա կարող է հասնել արտաքին դիտորդի, ով կլսի պայթյունի նմանվող բնորոշ ձայն: Կարծիք կա, որ դա ցույց է տալիս, որ սարքը հասել է ձայնի արագության, երբ ձայնային պատնեշը թողնում է ինքնաթիռը։
Ինչ է իրականում կատարվում?
Այսպես կոչված պահըՁայնային պատնեշի հաղթահարումը գործնականում հարվածային ալիքի անցումն է ինքնաթիռի շարժիչների աճող դղրդյունով: Այժմ ագրեգատը առաջ է անցնում ուղեկցող ձայնից, ուստի դրանից հետո կլսվի շարժիչի բզզոցը: Ինքնաթիռի արագությունը ձայնի արագությանը մոտենալը հնարավոր դարձավ Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ, բայց միևնույն ժամանակ օդաչուները տագնապի ազդանշաններ նկատեցին ինքնաթիռների շահագործման ժամանակ։
Պատերազմի ավարտից հետո շատ ավիակոնստրուկտորներ և օդաչուներ ձգտում էին հասնել ձայնի արագությանը և կոտրել ձայնային պատնեշը, սակայն այդ փորձերից շատերը ողբերգական ավարտ ունեցան: Հոռետես գիտնականները պնդում էին, որ այս սահմանը չի կարող գերազանցվել: Ոչ մի կերպ փորձարարական, այլ գիտական, հնարավոր եղավ բացատրել «ձայնային արգելք» հասկացության բնույթը և գտնել այն հաղթահարելու ուղիներ։
Անվտանգ թռիչքի առաջարկություններ
Անվտանգ թռիչքներ տրանսաձայնային և գերձայնային արագություններով հնարավոր են, եթե խուսափենք ալիքային ճգնաժամից, որի առաջացումը կախված է օդանավի աերոդինամիկական պարամետրերից և թռիչքի բարձրությունից։ Արագության մի մակարդակից մյուսին անցումները պետք է իրականացվեն հնարավորինս արագ՝ օգտագործելով հետայրիչ, ինչը կօգնի խուսափել երկար թռիչքից ալիքային ճգնաժամային գոտում: Ալիքային ճգնաժամը որպես հասկացություն առաջացել է ջրային տրանսպորտից։ Այն առաջացել է ջրի մակերևույթի ալիքների արագությանը մոտ նավերի շարժման ժամանակ։ Ալիքային ճգնաժամի մեջ մտնելը ենթադրում է արագության բարձրացման դժվարություն, և եթե հնարավորինս պարզ լինի հաղթահարել ալիքային ճգնաժամը, ապա կարող եք հասնել.պլանավորման կամ սահելու ռեժիմ ջրի մակերեսին:
Պատմություն ինքնաթիռների կառավարման մեջ
Առաջին մարդը, ով ձեռք է բերել գերձայնային թռիչքի արագություն փորձարարական ինքնաթիռով, ամերիկացի օդաչու Չակ Յեգերն է: Նրա ձեռքբերումը պատմության մեջ նշվում է 1947 թվականի հոկտեմբերի 14-ին։ ԽՍՀՄ տարածքում ձայնային պատնեշը հաղթահարել են 1948 թվականի դեկտեմբերի 26-ին Սոկոլովսկին և Ֆեդորովը, ովքեր թռչում էին փորձառու կործանիչով։
Քաղաքացիական ինքնաթիռներից առաջինը ճեղքեց ձայնային պատնեշը Douglas DC-8 մարդատար ինքնաթիռը, որը 1961 թվականի օգոստոսի 21-ին հասավ 1,012 մախ կամ 1262 կմ/ժ արագություն։ Առաքելությունը թևերի ձևավորման համար տվյալներ հավաքելն էր: Ինքնաթիռների մեջ համաշխարհային ռեկորդ է սահմանվել «օդ-երկիր» հիպերձայնային աերոբալիստական հրթիռով, որը սպասարկում է ռուսական բանակը։ 31,2 կիլոմետր բարձրության վրա հրթիռը հասել է 6389 կմ/ժ արագության։
Օդում ձայնային պատնեշը կոտրելուց 50 տարի անց անգլիացի Էնդի Գրինը մեքենայում նման նվաճում կատարեց։ Ազատ անկման ժամանակ ռեկորդը փորձել է գերազանցել ամերիկացի Ջո Քիթինգերը, ով նվաճել է 31,5 կիլոմետր բարձրություն։ Այսօր՝ 2012 թվականի հոկտեմբերի 14-ին, Ֆելիքս Բաումգարտները, առանց մեքենայի օգնության, 39 կիլոմետր բարձրությունից ազատ անկման ժամանակ սահմանեց համաշխարհային ռեկորդ՝ ճեղքելով ձայնային արգելքը։ Միաժամանակ նրա արագությունը հասել է ժամում 1342,8 կիլոմետրի։
Ձայնային պատնեշի ամենաարտասովոր կոտրումը
Տարօրինակ է մտածել, բայց աշխարհի առաջին գյուտը,Այս սահմանը հաղթահարելը սովորական մտրակն էր, որը հորինել էին հին չինացիները գրեթե 7 հազար տարի առաջ: Գրեթե մինչև 1927 թվականին ակնթարթային լուսանկարչության գյուտը, ոչ ոք չէր կասկածում, որ մտրակի ճեղքը մանրանկարիչ ձայնային բում է: Կտրուկ ճոճանակը օղակ է ստեղծում, և արագությունը կտրուկ աճում է, ինչը հաստատում է սեղմումը: Ձայնային արգելքը հաղթահարվում է մոտ 1200 կմ/ժ արագությամբ։
Ամենաաղմկոտ քաղաքի առեղծվածը
Զարմանալի չէ, որ փոքր քաղաքների բնակիչները ցնցվում են, երբ առաջին անգամ տեսնում են մայրաքաղաքը։ Տրանսպորտի առատությունը, հարյուրավոր ռեստորաններն ու ժամանցի կենտրոնները շփոթեցնում ու անհանգստացնում են։ Մայրաքաղաքում գարնան սկիզբը սովորաբար նշվում է ապրիլին, այլ ոչ թե ապստամբ ձնաբքի մարտին: Ապրիլին երկինքը պարզ է, առուները հոսում են, բողբոջները բացվում են: Մարդիկ, հոգնած երկար ձմռանից, պատուհանները լայն բացում են դեպի արևը, և փողոցների աղմուկը ներխուժում է տներ։ Փողոցում թռչունները խլացուցիչ ծլվլում են, արվեստագետները երգում են, ուրախ ուսանողները բանաստեղծություններ են արտասանում, էլ չեմ խոսում խցանումների ու մետրոյի աղմուկի մասին։ Հիգիենայի բաժինների աշխատակիցները նշում են, որ աղմկոտ քաղաքում երկար մնալն անառողջ է։ Մայրաքաղաքի ձայնային ֆոնը բաղկացած է տրանսպորտից, օդից, արդյունաբերական և կենցաղային աղմուկներից։ Ամենավնասակարը միայն մեքենայի աղմուկն է, քանի որ ինքնաթիռները բավական բարձր են թռչում, իսկ ձեռնարկությունների աղմուկը տարրալուծվում է նրանց շենքերում։ Հատկապես բանուկ մայրուղիներում մեքենաների անընդհատ բզզոցը կրկնակի գերազանցում է բոլոր թույլատրելի նորմերը։ Ինչպե՞ս է հաղթահարվում ձայնային պատնեշը մայրաքաղաքում. Մոսկվան վտանգավոր է հնչյունների առատության պատճառով, ուստի մայրաքաղաքի բնակիչները աղմուկը խլացնելու համար տեղադրում են երկկողմանի պատուհաններ։
Ինչպե՞ս է խախտվում ձայնային պատնեշը:
Մինչև 1947 թվականը ձայնից ավելի արագ թռչող օդանավի խցիկում գտնվող մարդու ինքնազգացողության մասին փաստացի տվյալներ չկար: Ինչպես պարզվեց, ձայնային պատնեշը կոտրելը որոշակի ուժ ու քաջություն է պահանջում։ Թռիչքի ժամանակ պարզ է դառնում, որ գոյատևելու երաշխիքներ չկան։ Նույնիսկ պրոֆեսիոնալ օդաչուն չի կարող հստակ ասել, թե արդյոք ինքնաթիռի դիզայնը կդիմանա տարերքի գրոհին։ Ինքնաթիռը հաշված րոպեների ընթացքում կարող է պարզապես քանդվել։ Ինչո՞վ է սա բացատրվում: Պետք է նշել, որ ենթաձայնային արագությամբ շարժումը ստեղծում է ակուստիկ ալիքներ, որոնք ցրվում են ընկած քարից շրջանների պես։ Գերձայնային արագությունը գրգռում է հարվածային ալիքները, և գետնին կանգնած մարդը պայթյունի նման ձայն է լսում: Առանց հզոր համակարգիչների, դժվար էր լուծել բարդ դիֆերենցիալ հավասարումներ, և պետք էր ապավինել հողմային թունելներում փչող մոդելներին: Երբեմն, օդանավի անբավարար արագացման դեպքում, հարվածային ալիքը հասնում է այնպիսի ուժի, որ պատուհանները դուրս են թռչում այն տներից, որոնց վրայով թռչում է ինքնաթիռը: Ոչ բոլորը կկարողանան հաղթահարել ձայնային արգելքը, քանի որ այս պահին ամբողջ կառույցը ցնցվում է, ապարատի ամրացումները կարող են զգալի վնասվել: Ուստի լավ առողջությունն ու էմոցիոնալ կայունությունը օդաչուների համար այնքան կարևոր են: Եթե թռիչքը հարթ է, իսկ ձայնային արգելքը հնարավորինս արագ հաղթահարվի, ապա ոչ օդաչուն, ոչ էլ հնարավոր ուղեւորները առանձնապես տհաճ սենսացիաներ չեն զգա։ Հատկապես ձայնային պատնեշը նվաճելու համար 1946 թվականի հունվարին կառուցվել է հետազոտական ինքնաթիռ։ Մեքենայի ստեղծումն էրնախաձեռնվել է ՊՆ հրամանով, սակայն զենքի փոխարեն լցոնվել է մեխանիզմների ու սարքերի աշխատանքին հսկող գիտական սարքավորումներով։ Այս ինքնաթիռը նման էր ժամանակակից թեւավոր հրթիռի՝ ներկառուցված հրթիռային շարժիչով։ Օդանավը 2736 կմ/ժամ առավելագույն արագությամբ կոտրել է ձայնային պատնեշը։
Ձայնի արագության նվաճման բանավոր և նյութական հուշարձաններ
Ձայնային պատնեշը հաղթահարելու ձեռքբերումներն այսօր բարձր են գնահատվում։ Այսպիսով, ինքնաթիռը, որի վրա Չակ Յեգերը առաջին անգամ հաղթահարեց այն, այժմ ցուցադրվում է Ազգային օդային և տիեզերական թանգարանում, որը գտնվում է Վաշինգտոնում: Բայց մարդկային այս գյուտի տեխնիկական պարամետրերը քիչ արժեն առանց օդաչուի արժանիքների: Չակ Յիգերը թռիչքային դպրոց է անցել և կռվել Եվրոպայում, որից հետո վերադարձել է Անգլիա։ Թռիչքից անարդար դադարեցումը չխախտեց Յեգերի ոգին, և նա հանդիպում ունեցավ Եվրոպայի զորքերի գլխավոր հրամանատարի հետ: Պատերազմի ավարտին մնացած տարիներին Յիգերը մասնակցել է 64 թռիչքների, որոնց ընթացքում խոցել է 13 ինքնաթիռ։ Չակ Յեգերը վերադարձել է հայրենիք կապիտանի կոչումով։ Նրա բնութագրերը ցույց են տալիս ֆենոմենալ ինտուիցիա, անհավանական սառնասրտություն և տոկունություն կրիտիկական իրավիճակներում: Մեկ անգամ չէ, որ Յիգերն իր ինքնաթիռում ռեկորդներ է սահմանել։ Նրա հետագա կարիերան եղել է ռազմաօդային ուժերում, որտեղ նա օդաչուներ է պատրաստել: Վերջին անգամ Չակ Յիգերը կոտրել է ձայնային պատնեշը 74 տարեկանում, դա նրա թռիչքի պատմության հիսունամյակի առթիվ և 1997 թվականին։
Օդանավ ստեղծողների բարդ առաջադրանքներսարքեր
Աշխարհահռչակ MiG-15 ինքնաթիռը սկսեց ստեղծվել այն պահին, երբ նախագծողները հասկացան, որ անհնար է հիմնվել միայն ձայնային պատնեշը կոտրելու վրա, բայց պետք է լուծել բարդ տեխնիկական խնդիրները։ Արդյունքում, մեքենա ստեղծվեց այնքան հաջող, որ դրա փոփոխությունները ընդունվեցին տարբեր երկրների կողմից: Մի քանի տարբեր կոնստրուկտորական բյուրոներ մտան մի տեսակ մրցակցային պայքարի մեջ, որի մրցանակը ամենահաջողակ և ֆունկցիոնալ ինքնաթիռի արտոնագիրն էր։ Մշակել են թռչող թևերով ինքնաթիռ, ինչը հեղափոխություն էր նրանց դիզայնում: Իդեալական ապարատը պետք է լինի հզոր, արագ և աներևակայելի դիմացկուն ցանկացած արտաքին վնասների նկատմամբ: Օդանավի ավլված թեւերը դարձան տարր, որն օգնեց նրանց եռապատկել ձայնի արագությունը: Այնուհետև, ինքնաթիռի արագությունը շարունակեց աճել, ինչը բացատրվում էր շարժիչի հզորության աճով, նորարարական նյութերի օգտագործմամբ և աերոդինամիկ պարամետրերի օպտիմալացմամբ: Ձայնային պատնեշը կոտրելը հնարավոր և իրական է դարձել նույնիսկ ոչ պրոֆեսիոնալի համար, բայց դրա պատճառով այն պակաս վտանգավոր չի դառնում, ուստի ցանկացած ծայրահեղ որոնող պետք է խելամտորեն գնահատի իր ուժեղ կողմերը՝ նախքան նման փորձի որոշում կայացնելը:
