En què pensem quan sentim l'expressió "barrera del so"? Un cert límit i barrera, superació que pot afectar greument l'audició i el benestar. Normalment, la barrera del so s'associa amb la conquesta de l'espai aeri i la professió de pilot.
La superació d'aquesta barrera pot provocar el desenvolupament de mal alties cròniques, síndromes de dolor i reaccions al·lèrgiques. Són correctes aquestes percepcions o són estereotips? Tenen una base factual? Què és una barrera del so? Com i per què es produeix? Tot això i alguns matisos addicionals, així com fets històrics relacionats amb aquest concepte, intentarem esbrinar en aquest article.
Aquesta ciència misteriosa és l'aerodinàmica
En la ciència de l'aerodinàmica, dissenyada per explicar els fenòmens que acompanyen el moviment d'una aeronau, existeix el concepte de "barrera del so". Això és una filafenòmens que es produeixen durant el moviment d'avions supersònics o míssils que es mouen a velocitats properes a la velocitat del so o superiors.
Què és una ona de xoc?
Durant el flux supersònic al voltant de l'aparell, sorgeix una ona de xoc al túnel de vent. Els seus rastres es poden veure fins i tot a ull nu. A terra estan senyalitzats amb una línia groga. Fora del con de l'ona de xoc, davant de la línia groga, a terra, l'avió ni tan sols és audible. A una velocitat superior a la del so, els cossos estan sotmesos a un flux al voltant del corrent sonor, que comporta una ona de xoc. En pot haver més d'un, depenent de la forma del cos.
Transformació de l'ona de xoc
La part davantera de l'ona de xoc, que de vegades s'anomena ona de xoc, té un gruix força reduït, que permet, tanmateix, rastrejar els canvis bruscos en les propietats del flux, una disminució de la seva velocitat en relació amb el cos i un augment corresponent de la pressió i la temperatura del gas en el flux. En aquest cas, l'energia cinètica es converteix parcialment en l'energia interna del gas. El nombre d'aquests canvis depèn directament de la velocitat del flux supersònic. A mesura que l'ona de xoc s'allunya de l'aparell, les caigudes de pressió disminueixen i l'ona de xoc es converteix en so. Pot arribar a un observador extern que escoltarà un so característic semblant a una explosió. Hi ha l'opinió que això indica que el dispositiu ha assolit la velocitat del so, quan la barrera del so es deixa enrere per l'avió.
Què està passant realment?
L'anomenat momentla superació de la barrera del so a la pràctica és el pas d'una ona de xoc amb un remor creixent de motors d'avions. Ara la unitat està per davant del so que l'acompanya, de manera que el brunzit del motor s'escoltarà després. Aproximar la velocitat dels avions a la velocitat del so es va fer possible durant la Segona Guerra Mundial, però al mateix temps, els pilots van notar senyals d'alarma en el funcionament dels avions.
Després del final de la guerra, molts dissenyadors i pilots d'avions van intentar assolir la velocitat del so i trencar la barrera del so, però molts d'aquests intents van acabar tràgicament. Els científics pessimistes van argumentar que aquest límit no es podia superar. De cap manera experimental, sinó científic, va ser possible explicar la naturalesa del concepte de "barrera del so" i trobar maneres de superar-lo.
Recomanacions deduïdes per a un vol segur
Són possibles vols segurs a velocitats transòniques i supersòniques si s'evita una crisi d'onades, l'ocurrència de la qual depèn dels paràmetres aerodinàmics de l'avió i de l' altitud del vol. Les transicions d'un nivell de velocitat a un altre s'han de dur a terme el més ràpidament possible mitjançant postcombustió, que ajudarà a evitar un vol llarg a la zona de crisi de les onades. La crisi de les onades com a concepte va venir del transport per aigua. Va sorgir en el moment del moviment dels vaixells a una velocitat propera a la velocitat de les ones a la superfície de l'aigua. Entrar en una crisi d'onades comporta la dificultat d'augmentar la velocitat, i si és el més senzill possible superar la crisi d'onades, llavors pots arribarmode planejant o lliscant a la superfície de l'aigua.
Història en el control d'aeronaus
La primera persona a aconseguir una velocitat de vol supersònica en un avió experimental és el pilot nord-americà Chuck Yeager. El seu assoliment es nota a la història el 14 d'octubre de 1947. Al territori de l'URSS, la barrera del so va ser superada el 26 de desembre de 1948 per Sokolovsky i Fedorov, que van fer volar un caça experimentat.
Dels avions civils, el vaixell de passatgers Douglas DC-8 va ser el primer a trencar la barrera del so, que el 21 d'agost de 1961 va assolir una velocitat d'1,012 Mach, o 1262 km/h. La missió era recollir dades per al disseny de les ales. Entre els avions, el rècord mundial va ser establert per un míssil aerobalístic aire-terra hipersònic, que està en servei amb l'exèrcit rus. A una altitud de 31,2 quilòmetres, el coet va assolir una velocitat de 6389 km/h.
50 anys després de trencar la barrera del so a l'aire, l'anglès Andy Green va aconseguir un èxit similar en un cotxe. En caiguda lliure, el nord-americà Joe Kittinger va intentar batre el rècord, que va conquerir una alçada de 31,5 quilòmetres. Avui, 14 d'octubre de 2012, Felix Baumgartner va establir un rècord mundial, sense l'ajuda d'un vehicle, en una caiguda lliure des d'una alçada de 39 quilòmetres, trencant la barrera del so. Al mateix temps, la seva velocitat va assolir els 1.342,8 quilòmetres per hora.
La ruptura més inusual de la barrera del so
És estrany de pensar, però el primer invent del món,superant aquest límit, va ser el fuet habitual, que va ser inventat pels antics xinesos fa gairebé 7 mil anys. Gairebé fins a la invenció de la fotografia instantània el 1927, ningú no sospitava que el crac d'un fuet era un boom sonor en miniatura. Un swing agut forma un bucle i la velocitat augmenta bruscament, cosa que confirma el clic. La barrera del so es supera a una velocitat d'uns 1200 km/h.
El misteri de la ciutat més sorollosa
No és estrany que els habitants de les ciutats petites es sorprenguin quan veuen la capital per primera vegada. L'abundància de transport, centenars de restaurants i centres d'entreteniment confonen i inquieten. L'inici de la primavera a la capital sol estar datat d'abril, no de març de la tempesta de neu rebel. A l'abril, el cel és clar, els rierols corren i els brots s'obren. La gent, cansada del llarg hivern, obre de bat a bat les finestres cap al sol, i el soroll del carrer irromp a les cases. Els ocells piulen ensordidorament pel carrer, els artistes canten, els alumnes alegres reciten poemes, per no parlar del soroll dels embussos i del metro. Els empleats dels departaments d'higiene assenyalen que no és saludable romandre en una ciutat sorollosa durant molt de temps. El fons sonor de la capital està format per transports, aire, industrials i sorolls domèstics. El més nociu és només el soroll dels cotxes, ja que els avions volen prou alt i el soroll de les empreses es dissol als seus edificis. El brunzit constant dels cotxes a les carreteres especialment transitades supera totes les normes permeses dues vegades. Com es supera la barrera del so a la capital? Moscou és perillosa a causa de l'abundància de sons, de manera que els residents de la capital estan instal·lant finestres de doble vidre per atenuar el soroll.
Com es trenca la barrera del so?
Fins l'any 1947, no hi havia dades reals sobre el benestar d'una persona a la cabina d'un avió que vola més ràpid que el so. Com va resultar, trencar la barrera del so requereix certa força i coratge. Durant el vol es fa evident que no hi ha garanties per sobreviure. Fins i tot un pilot professional no pot dir amb certesa si el disseny de l'avió resistirà l'atac dels elements. En qüestió de minuts, l'avió es pot desfer. Què explica això? Cal tenir en compte que el moviment a velocitat subsònica crea ones acústiques que s'escampen com cercles d'una pedra caiguda. La velocitat supersònica excita ones de xoc, i una persona que està a terra sent un so semblant a una explosió. Sense ordinadors potents, era difícil resoldre equacions diferencials complexes, i calia confiar en models de bufat en túnels de vent. De vegades, amb una acceleració insuficient de l'avió, l'ona de xoc arriba a una força tal que les finestres surten volant de les cases sobre les quals vola l'avió. No tothom podrà superar la barrera del so, perquè en aquest moment tota l'estructura tremola, les fixacions de l'aparell poden rebre danys importants. Per tant, la bona salut i l'estabilitat emocional són tan importants per als pilots. Si el vol és suau i la barrera del so es supera el més ràpidament possible, ni el pilot ni els possibles passatgers sentiran sensacions especialment desagradables. Especialment per a la conquesta de la barrera del so, es va construir un avió d'investigació el gener de 1946. La creació de la màquina va seriniciada per ordre del Ministeri de Defensa, però en comptes d'armes, s'omplia d'equips científics que supervisaven el funcionament de mecanismes i dispositius. Aquest avió era com un míssil de creuer modern amb un motor de coet integrat. L'avió va trencar la barrera del so a una velocitat màxima de 2736 km/h.
Monuments verbals i materials a la conquesta de la velocitat del so
Avui es valoren molt els èxits en trencar la barrera del so. Així doncs, l'avió en què Chuck Yeager el va superar per primera vegada s'exhibeix ara al Museu Nacional de l'Aire i l'Espai, que es troba a Washington. Però els paràmetres tècnics d'aquest invent humà valdrien poc sense els mèrits del propi pilot. Chuck Yeager va cursar una escola de vol i va lluitar a Europa, després de la qual cosa va tornar a Anglaterra. La suspensió injusta de volar no va trencar l'esperit de Yeager, i va obtenir un nomenament amb el comandant en cap de les tropes d'Europa. En els anys restants abans del final de la guerra, Yeager va participar en 64 sortides, durant les quals va abatre 13 avions. Chuck Yeager va tornar a la seva terra natal amb el rang de capità. Les seves característiques indiquen una intuïció fenomenal, una compostura increïble i una resistència en situacions crítiques. Més d'una vegada, Yeager va establir rècords al seu avió. La seva carrera posterior va ser a la Força Aèria, on va formar pilots. L'última vegada que Chuck Yeager va trencar la barrera del so va ser als 74 anys, que va ser en el cinquantè aniversari de la seva història de vol i el 1997.
Tasques complexes dels creadors d'avionsdispositius
El famós avió MiG-15 va començar a crear-se en el moment en què els desenvolupadors es van adonar que era impossible basar-se només en trencar la barrera del so, però s'havien de resoldre problemes tècnics complexos. Com a resultat, es va crear una màquina amb tant èxit que les seves modificacions van ser adoptades per diferents països. Diverses oficines de disseny diferents van entrar en una mena de lluita competitiva, el premi de la qual va ser una patent per a l'avió més reeixit i funcional. Va desenvolupar avions amb ales escombrades, la qual cosa va suposar una revolució en el seu disseny. L'aparell ideal hauria de ser potent, ràpid i increïblement resistent a qualsevol dany extern. Les ales escombrades de l'avió es van convertir en un element que els va ajudar a triplicar la velocitat del so. A més, la velocitat de l'avió va continuar augmentant, la qual cosa s'explicava per un augment de la potència del motor, l'ús de materials innovadors i l'optimització dels paràmetres aerodinàmics. Trencar la barrera del so s'ha convertit en possible i real fins i tot per a un no professional, però no és menys perillós per això, de manera que qualsevol cercador extrem hauria d'avaluar amb raó els seus punts forts abans de decidir-se per aquest experiment.
