O que pensamos quando ouvimos a expressão "barreira do som"? Um certo limite e barreira, superação que pode afetar seriamente a audição e o bem-estar. Normalmente, a barreira do som está associada à conquista do espaço aéreo e à profissão de piloto.
A superação dessa barreira pode provocar o desenvolvimento de doenças crônicas, síndromes dolorosas e reações alérgicas. Essas percepções estão corretas ou são estereótipos? Eles têm uma base factual? O que é uma barreira do som? Como e por que ocorre? Tudo isso e algumas nuances adicionais, além de fatos históricos relacionados a esse conceito, tentaremos descobrir neste artigo.
Esta ciência misteriosa é a aerodinâmica
Na ciência da aerodinâmica, destinada a explicar os fenômenos que acompanham o movimento de uma
aeronaves, existe o conceito de "barreira do som". Esta é uma linhafenômenos que ocorrem durante o movimento de aeronaves supersônicas ou mísseis que se movem em velocidades próximas à velocidade do som ou maiores.
O que é uma onda de choque?
Durante o fluxo supersônico ao redor do aparelho, uma onda de choque surge no túnel de vento. Seus traços podem ser vistos mesmo a olho nu. No chão eles são marcados com uma linha amarela. Fora do cone da onda de choque, em frente à linha amarela, no chão, o avião não é sequer audível. A uma velocidade superior à do som, os corpos são submetidos a um fluxo em torno da corrente sonora, o que acarreta uma onda de choque. Pode haver mais de um, dependendo do formato do corpo.
Transformação de ondas de choque
A frente da onda de choque, que às vezes é chamada de onda de choque, tem uma espessura bastante pequena, o que, no entanto, permite rastrear as mudanças abruptas nas propriedades do fluxo, uma diminuição da sua velocidade em relação à o corpo e um aumento correspondente na pressão e temperatura do gás no fluxo. Neste caso, a energia cinética é parcialmente convertida em energia interna do gás. O número dessas mudanças depende diretamente da velocidade do fluxo supersônico. À medida que a onda de choque se afasta do aparelho, as quedas de pressão diminuem e a onda de choque é convertida em som. Ela pode alcançar um observador externo que ouvirá um som característico semelhante a uma explosão. Há uma opinião de que isso indica que o dispositivo atingiu a velocidade do som, quando a barreira do som é deixada para trás pelo avião.
O que realmente está acontecendo?
O chamado momentosuperar a barreira do som na prática é a passagem de uma onda de choque com um ronco crescente dos motores das aeronaves. Agora a unidade está à frente do som que o acompanha, então o zumbido do motor será ouvido depois dele. Aproximar a velocidade da aeronave à velocidade do som tornou-se possível durante a Segunda Guerra Mundial, mas, ao mesmo tempo, os pilotos notaram sinais de alarme na operação das aeronaves.
Após o fim da guerra, muitos projetistas e pilotos de aeronaves buscaram atingir a velocidade do som e quebrar a barreira do som, mas muitas dessas tentativas terminaram tragicamente. Cientistas pessimistas argumentaram que esse limite não poderia ser ultrapassado. De forma não experimental, mas científica, foi possível explicar a natureza do conceito de "barreira do som" e encontrar formas de superá-la.
Recomendações deduzidas para um voo seguro
Voos seguros em velocidades transônicas e supersônicas são possíveis se uma crise de ondas for evitada, cuja ocorrência depende dos parâmetros aerodinâmicos da aeronave e da altitude do voo. As transições de um nível de velocidade para outro devem ser realizadas o mais rápido possível usando o pós-combustor, o que ajudará a evitar um longo voo na zona de crise das ondas. A crise das ondas como conceito veio do transporte aquaviário. Surgiu no momento do movimento dos navios a uma velocidade próxima à velocidade das ondas na superfície da água. Entrar em uma crise de ondas envolve a dificuldade de aumentar a velocidade, e se for o mais simples possível superar a crise de ondas, você pode chegarmodo de planagem ou deslizamento na superfície da água.
História no controle de aeronaves
A primeira pessoa a atingir a velocidade de voo supersônica em uma aeronave experimental é o piloto americano Chuck Yeager. Sua conquista é anotada na história em 14 de outubro de 1947. No território da URSS, a barreira do som foi superada em 26 de dezembro de 1948 por Sokolovsky e Fedorov, que pilotaram um caça experiente.
Das aeronaves civis, o transatlântico Douglas DC-8 foi o primeiro a romper a barreira do som, que em 21 de agosto de 1961 atingiu a velocidade de 1.012 Mach, ou 1.262 km/h. A missão era coletar dados para o projeto da asa. Entre as aeronaves, o recorde mundial foi estabelecido por um míssil aerobalístico hipersônico ar-terra, que está em serviço com o exército russo. A uma altitude de 31,2 quilômetros, o foguete atingiu uma velocidade de 6389 km/h.
50 anos depois de quebrar a barreira do som no ar, o inglês Andy Green fez uma conquista semelhante em um carro. Em queda livre, o americano Joe Kittinger tentou bater o recorde, que conquistou uma altura de 31,5 quilômetros. Hoje, 14 de outubro de 2012, Felix Baumgartner bateu o recorde mundial, sem a ajuda de um veículo, em queda livre de uma altura de 39 quilômetros, quebrando a barreira do som. Ao mesmo tempo, sua velocidade atingiu 1.342,8 quilômetros por hora.
A quebra mais incomum da barreira do som
Estranho de pensar, mas a primeira invenção do mundo,superando esse limite, foi o chicote usual, que foi inventado pelos antigos chineses há quase 7 mil anos. Quase até a invenção da fotografia instantânea em 1927, ninguém suspeitava que o estalo de um chicote fosse um estrondo sônico em miniatura. Um balanço acentuado forma um loop e a velocidade aumenta acentuadamente, o que confirma o clique. A barreira do som é superada a uma velocidade de cerca de 1200 km/h.
O mistério da cidade mais barulhenta
Não é à toa que os habitantes das pequenas cidades ficam chocados ao ver a capital pela primeira vez. A abundância de transportes, centenas de restaurantes e centros de entretenimento confundem e inquietam. O início da primavera na capital geralmente é datado de abril, não da nevasca rebelde de março. Em abril, o céu está claro, os córregos correm e os botões se abrem. As pessoas, cansadas do longo inverno, abrem as janelas para o sol, e o barulho da rua invade as casas. Pássaros cantam ensurdecedores na rua, artistas cantam, alunos alegres recitam poemas, sem falar no barulho dos engarrafamentos e do metrô. Os funcionários dos departamentos de higiene observam que não é saudável ficar muito tempo em uma cidade barulhenta. O fundo sonoro da capital é composto por ruídos de transporte, ar, ruídos industriais e domésticos. O mais prejudicial é apenas o barulho dos carros, pois os aviões voam alto o suficiente, e o barulho das empresas se dissolve em seus prédios. O zumbido constante dos carros em estradas especialmente movimentadas excede todas as normas permitidas duas vezes. Como é superada a barreira do som na capital? Moscou é perigosa por causa da abundância de sons, então os moradores da capital estão instalando janelas com vidros duplos para abafar o barulho.
Como a barreira do som é quebrada?
Até 1947, não havia dados reais sobre o bem-estar de uma pessoa no cockpit de uma aeronave que voa mais rápido que o som. Como se viu, quebrar a barreira do som requer certa força e coragem. Durante o voo fica claro que não há garantias de sobrevivência. Mesmo um piloto profissional não pode dizer com certeza se o design da aeronave resistirá ao ataque dos elementos. Em questão de minutos, o avião pode simplesmente desmoronar. O que explica isso? Deve-se notar que o movimento em velocidade subsônica cria ondas acústicas que se espalham como círculos de uma pedra caída. A velocidade supersônica excita ondas de choque, e uma pessoa em pé no chão ouve um som semelhante a uma explosão. Sem computadores poderosos, era difícil resolver equações diferenciais complexas e era preciso confiar em modelos de sopro em túneis de vento. Às vezes, com aceleração insuficiente da aeronave, a onda de choque atinge tanta força que as janelas voam para fora das casas sobre as quais a aeronave voa. Nem todos serão capazes de superar a barreira do som, porque neste momento toda a estrutura está tremendo, as fixações do aparelho podem sofrer danos significativos. Portanto, boa saúde e estabilidade emocional são tão importantes para os pilotos. Se o voo for tranquilo e a barreira do som for superada o mais rápido possível, nem o piloto nem os possíveis passageiros sentirão sensações particularmente desagradáveis. Especialmente para a conquista da barreira do som, uma aeronave de pesquisa foi construída em janeiro de 1946. A criação da máquina foiiniciado por ordem do Ministério da Defesa, mas em vez de armas, foi recheado de equipamentos científicos que monitoravam o funcionamento de mecanismos e dispositivos. Esta aeronave era como um míssil de cruzeiro moderno com um motor de foguete embutido. A aeronave quebrou a barreira do som a uma velocidade máxima de 2736 km/h.
Monumentos verbais e materiais à conquista da velocidade do som
Conquistas em quebrar a barreira do som são altamente valorizadas hoje. Assim, o avião em que Chuck Yeager o superou pela primeira vez está agora em exibição no Museu Nacional do Ar e do Espaço, localizado em Washington. Mas os parâmetros técnicos desta invenção humana valeriam pouco sem os méritos do próprio piloto. Chuck Yeager passou pela escola de aviação e lutou na Europa, depois voltou para a Inglaterra. A suspensão injusta de voar não quebrou o espírito de Yeager, e ele obteve uma nomeação com o comandante-chefe das tropas da Europa. Nos anos restantes antes do fim da guerra, Yeager participou de 64 missões, durante as quais derrubou 13 aeronaves. Chuck Yeager retornou à sua terra natal com o posto de capitão. Suas características indicam intuição fenomenal, incrível compostura e resistência em situações críticas. Mais de uma vez, Yeager bateu recordes em seu avião. Sua carreira posterior foi na Força Aérea, onde treinou pilotos. A última vez que Chuck Yeager quebrou a barreira do som foi aos 74 anos, no cinquentenário de sua história de voo e em 1997.
Tarefas complexas dos criadores de aeronavesdispositivos
A mundialmente famosa aeronave MiG-15 começou a ser criada no momento em que os desenvolvedores perceberam que era impossível se basear apenas em quebrar a barreira do som, mas problemas técnicos complexos deveriam ser resolvidos. Como resultado, uma máquina foi criada com tanto sucesso que suas modificações foram adotadas por diferentes países. Vários escritórios de design diferentes entraram em uma espécie de luta competitiva, cujo prêmio era uma patente para a aeronave mais bem-sucedida e funcional. Aeronave desenvolvida com asas varridas, o que foi uma revolução em seu design. O aparelho ideal teria que ser potente, rápido e incrivelmente resistente a qualquer dano externo. As asas varridas da aeronave tornaram-se um elemento que os ajudou a triplicar a velocidade do som. Além disso, a velocidade da aeronave continuou a aumentar, o que foi explicado pelo aumento da potência do motor, o uso de materiais inovadores e a otimização dos parâmetros aerodinâmicos. Quebrar a barreira do som tornou-se possível e real mesmo para um não profissional, mas não se torna menos perigoso por causa disso, então qualquer buscador extremo deve avaliar sensatamente seus pontos fortes antes de decidir por tal experimento.
