Woran denken wir, wenn wir den Ausdruck "Schallmauer" hören? Eine gewisse Grenze und Barriere, deren Überwindung das Gehör und das Wohlbefinden ernsthaft beeinträchtigen kann. Normalerweise wird die Schallmauer mit der Eroberung des Luftraums und dem Beruf des Piloten in Verbindung gebracht.
Die Überwindung dieser Barriere kann die Entwicklung chronischer Krankheiten, Schmerzsyndrome und allergischer Reaktionen hervorrufen. Sind diese Wahrnehmungen richtig oder sind es Klischees? Haben sie eine sachliche Grundlage? Was ist eine Schallmauer? Wie und warum tritt es auf? All dies und einige zusätzliche Nuancen sowie historische Fakten zu diesem Konzept werden wir in diesem Artikel versuchen herauszufinden.
Diese mysteriöse Wissenschaft ist die Aerodynamik
In der Wissenschaft der Aerodynamik, die entwickelt wurde, um die Phänomene zu erklären, die die Bewegung eines
Flugzeugs begleiten, gibt es das Konzept der "Schallmauer". Dies ist eine ReihePhänomene, die während der Bewegung von Überschallflugzeugen oder Raketen auftreten, die sich mit Geschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit oder höher bewegen.
Was ist eine Stoßwelle?
Während der Überschallumströmung der Apparatur entsteht im Windkanal eine Stoßwelle. Seine Spuren sind sogar mit bloßem Auge zu erkennen. Auf dem Boden sind sie mit einer gelben Linie markiert. Außerhalb des Kegels der Stoßwelle, vor der gelben Linie, am Boden ist das Flugzeug nicht einmal zu hören. Bei einer den Schall übersteigenden Geschwindigkeit werden die Körper einer Umströmung des Schallstrahls ausgesetzt, was eine Stoßwelle zur Folge hat. Abhängig von der Körperform kann es mehr als einen geben.
Stoßwellentransformation
Die Front der Stoßwelle, die manchmal auch Stoßwelle genannt wird, hat eine ziemlich geringe Dicke, die es dennoch ermöglicht, die abrupten Änderungen in den Eigenschaften der Strömung zu verfolgen, eine Verringerung ihrer Geschwindigkeit relativ zu des Körpers und eine entsprechende Erhöhung des Drucks und der Temperatur des Gases in der Strömung. Dabei wird die kinetische Energie teilweise in die innere Energie des Gases umgewandelt. Die Anzahl dieser Änderungen hängt direkt von der Geschwindigkeit der Überschallströmung ab. Wenn sich die Stoßwelle von der Vorrichtung wegbewegt, nehmen die Druckabfälle ab und die Stoßwelle wird in Schall umgewandelt. Sie kann einen Beobachter von außen erreichen, der ein charakteristisches Geräusch hört, das einer Explosion ähnelt. Es gibt eine Meinung, dass dies darauf hindeutet, dass das Gerät die Schallgeschwindigkeit erreicht hat, wenn die Schallmauer vom Flugzeug zurückgelassen wird.
Was ist wirklich los?
Der sogenannte MomentDie Überwindung der Schallmauer in der Praxis ist der Durchgang einer Stoßwelle mit einem zunehmenden Dröhnen von Flugzeugtriebwerken. Jetzt ist das Gerät dem Begleitgeräusch voraus, sodass das Brummen des Motors danach zu hören ist. Die Annäherung der Geschwindigkeit von Flugzeugen an die Schallgeschwindigkeit wurde während des Zweiten Weltkriegs möglich, aber gleichzeitig bemerkten Piloten Alarmsignale beim Betrieb von Flugzeugen.
Nach Kriegsende versuchten viele Flugzeugkonstrukteure und Piloten, die Schallgeschwindigkeit zu erreichen und die Schallmauer zu durchbrechen, aber viele dieser Versuche endeten tragisch. Pessimistische Wissenschaftler argumentierten, dass diese Grenze nicht überschritten werden könne. Keineswegs experimentell, sondern wissenschaftlich, war es möglich, das Wesen des Begriffs „Schallmauer“zu erklären und Wege zu seiner Überwindung zu finden.
Abgeleitete Empfehlungen für sicheres Fliegen
Sichere Flüge mit transsonischen und Überschallgeschwindigkeiten sind möglich, wenn eine Wellenkrise vermieden wird, deren Auftreten von den aerodynamischen Parametern des Flugzeugs und der Flughöhe abhängt. Die Übergänge von einer Geschwindigkeitsstufe zur anderen sollten möglichst schnell mit Nachbrenner erfolgen, um einen langen Flug im Wellenkrisengebiet zu vermeiden. Die Wellenkrise als Konzept stammt aus dem Wassertransport. Es entstand zum Zeitpunkt der Bewegung von Schiffen mit einer Geschwindigkeit nahe der Geschwindigkeit von Wellen auf der Wasseroberfläche. In eine Wellenkrise zu geraten, bringt die Schwierigkeit mit sich, die Geschwindigkeit zu erhöhen, und wenn es so einfach wie möglich ist, die Wellenkrise zu überwinden, dann kann man sie erreichenGleit- oder Gleitmodus auf der Wasseroberfläche.
Geschichte der Flugzeugsteuerung
Der amerikanische Pilot Chuck Yeager ist der erste Mensch, der in einem Versuchsflugzeug Überschallgeschwindigkeit erreicht hat. Seine Leistung geht am 14. Oktober 1947 in die Geschichte ein. Auf dem Territorium der UdSSR wurde die Schallmauer am 26. Dezember 1948 von Sokolovsky und Fedorov überwunden, die einen erfahrenen Jäger flogen.
Von den zivilen Flugzeugen durchbrach das Passagierschiff Douglas DC-8 als erstes die Schallmauer, die am 21. August 1961 eine Geschwindigkeit von 1,012 Mach oder 1262 km/h erreichte. Die Mission bestand darin, Daten für das Flügeldesign zu sammeln. Unter den Flugzeugen wurde der Weltrekord von einer aeroballistischen Luft-Boden-Hyperschallrakete aufgestellt, die bei der russischen Armee im Einsatz ist. In einer Höhe von 31,2 Kilometern erreichte die Rakete eine Geschwindigkeit von 6389 km/h.
50 Jahre nachdem die Schallmauer in der Luft durchbrochen wurde, gelang dem Engländer Andy Green eine ähnliche Leistung in einem Auto. Im freien Fall versuchte der Amerikaner Joe Kittinger, den Rekord zu brechen, der eine Höhe von 31,5 Kilometern bezwang. Heute, am 14. Oktober 2012, hat Felix Baumgartner im freien Fall aus 39 Kilometern Höhe einen Weltrekord ohne Hilfe eines Fahrzeugs aufgestellt und dabei die Schallmauer durchbrochen. Gleichzeitig erreichte seine Geschwindigkeit 1342,8 Kilometer pro Stunde.
Das ungewöhnlichste Durchbrechen der Schallmauer
Seltsam zu denken, aber die erste Erfindung der Welt,Um diese Grenze zu überwinden, war die übliche Peitsche, die vor fast 7.000 Jahren von den alten Chinesen erfunden wurde. Fast bis zur Erfindung der Sofortbildfotografie im Jahr 1927 ahnte niemand, dass das Knallen einer Peitsche ein Miniatur-Überschallknall war. Ein scharfer Schwung bildet eine Schleife und die Geschwindigkeit nimmt stark zu, was das Klicken bestätigt. Die Schallmauer wird bei einer Geschwindigkeit von etwa 1200 km/h überwunden.
Das Geheimnis der lautesten Stadt
Kein Wunder, dass die Bewohner von Kleinstädten schockiert sind, wenn sie die Hauptstadt zum ersten Mal sehen. Die Fülle an Verkehrsmitteln, Hunderte von Restaurants und Unterh altungszentren verwirren und verunsichern. Der Frühlingsanfang in der Hauptstadt wird normalerweise auf den April datiert, nicht auf den rebellischen Schneesturm-März. Im April ist der Himmel klar, Bäche fließen und Knospen öffnen sich. Müde des langen Winters öffnen die Menschen ihre Fenster weit der Sonne entgegen, Straßenlärm dringt in die Häuser. Vögel zwitschern ohrenbetäubend auf der Straße, Künstler singen, fröhliche Studenten rezitieren Gedichte, ganz zu schweigen vom Lärm im Stau und in der U-Bahn. Mitarbeiter von Hygieneabteilungen stellen fest, dass es ungesund ist, sich lange in einer lauten Stadt aufzuh alten. Die Geräuschkulisse der Hauptstadt besteht aus Verkehrs-, Luft-, Industrie- und Haush altsgeräuschen. Am schädlichsten ist nur der Autolärm, da die Flugzeuge hoch genug fliegen und der Lärm der Unternehmen in ihren Gebäuden aufgelöst wird. Das konstante Autobrummen auf besonders stark befahrenen Autobahnen übersteigt alle zulässigen Normen um das Doppelte. Wie wird die Schallmauer in der Hauptstadt überwunden? Moskau ist wegen der vielen Geräusche gefährlich, deshalb installieren die Einwohner der Hauptstadt doppelt verglaste Fenster, um den Lärm zu dämpfen.
Wie wird die Schallmauer durchbrochen?
Bis 1947 gab es keine tatsächlichen Daten über das Wohlbefinden einer Person im Cockpit eines Flugzeugs, das schneller als der Schall fliegt. Wie sich herausstellte, erfordert das Durchbrechen der Schallmauer eine gewisse Kraft und Mut. Während des Fluges wird klar, dass es keine Überlebensgarantien gibt. Selbst ein professioneller Pilot kann nicht mit Sicherheit sagen, ob das Design des Flugzeugs dem Angriff der Elemente standhält. Innerhalb weniger Minuten kann das Flugzeug einfach auseinanderfallen. Was erklärt das? Es sollte beachtet werden, dass eine Bewegung mit Unterschallgeschwindigkeit Schallwellen erzeugt, die wie Kreise von einem gefallenen Stein zerstreut werden. Überschallgeschwindigkeit erregt Schockwellen, und eine am Boden stehende Person hört ein Geräusch, das einer Explosion ähnelt. Ohne leistungsstarke Computer war es schwierig, komplexe Differentialgleichungen zu lösen, und man musste sich auf blasende Modelle in Windkanälen verlassen. Manchmal erreicht die Stoßwelle bei unzureichender Beschleunigung des Flugzeugs eine solche Stärke, dass Fenster aus den Häusern fliegen, über die das Flugzeug fliegt. Nicht jeder wird in der Lage sein, die Schallmauer zu überwinden, da in diesem Moment die gesamte Struktur zittert und die Befestigungen des Geräts erheblich beschädigt werden können. Daher sind eine gute Gesundheit und emotionale Stabilität für Piloten so wichtig. Wenn der Flug reibungslos verläuft und die Schallmauer so schnell wie möglich überwunden wird, werden weder der Pilot noch mögliche Passagiere besonders unangenehme Empfindungen empfinden. Eigens für die Überwindung der Schallmauer wurde im Januar 1946 ein Forschungsflugzeug gebaut. Die Erstellung der Maschine warauf Anordnung des Verteidigungsministeriums initiiert, aber anstelle von Waffen war es mit wissenschaftlicher Ausrüstung gefüllt, die den Betrieb von Mechanismen und Geräten überwachte. Dieses Flugzeug war wie ein moderner Marschflugkörper mit eingebautem Raketentriebwerk. Das Flugzeug durchbrach die Schallmauer mit einer Höchstgeschwindigkeit von 2736 km/h.
Verbale und materielle Monumente zur Eroberung der Schallgeschwindigkeit
Erfolge beim Durchbrechen der Schallmauer werden heute hoch geschätzt. Das Flugzeug, in dem Chuck Yeager es zuerst überwunden hat, ist jetzt im National Air and Space Museum in Washington ausgestellt. Aber die technischen Parameter dieser menschlichen Erfindung wären ohne die Verdienste des Piloten selbst wenig wert. Chuck Yeager ging durch die Flugschule und kämpfte in Europa, danach kehrte er nach England zurück. Die unfaire Suspendierung vom Fliegen brach den Geist von Yeager nicht, und er erhielt eine Ernennung zum Oberbefehlshaber der Truppen Europas. In den Jahren vor Kriegsende nahm Yeager an 64 Einsätzen teil, bei denen er 13 Flugzeuge abschoss. Chuck Yeager kehrte im Rang eines Captains in seine Heimat zurück. Seine Eigenschaften zeichnen sich durch phänomenale Intuition, unglaubliche Gelassenheit und Ausdauer in kritischen Situationen aus. Mehr als einmal stellte Yeager in seinem Flugzeug Rekorde auf. Seine spätere Karriere war in der Air Force, wo er Piloten ausbildete. Das letzte Mal, dass Chuck Yeager die Schallmauer durchbrach, war 74 Jahre alt, das war am 50. Jahrestag seiner Fluggeschichte und 1997.
Komplexe Aufgaben von FlugzeugbauernGeräte
Das weltberühmte MiG-15-Flugzeug wurde in dem Moment entwickelt, als die Entwickler erkannten, dass es unmöglich war, sich nur auf das Durchbrechen der Schallmauer zu stützen, sondern komplexe technische Probleme gelöst werden sollten. Als Ergebnis wurde eine Maschine geschaffen, die so erfolgreich war, dass ihre Modifikationen von verschiedenen Ländern übernommen wurden. Mehrere verschiedene Konstruktionsbüros traten in eine Art Konkurrenzkampf ein, dessen Preis ein Patent für das erfolgreichste und funktionellste Flugzeug war. Entwickelte Flugzeuge mit Pfeilflügeln, was eine Revolution in ihrem Design war. Das ideale Gerät müsste leistungsstark, schnell und unglaublich widerstandsfähig gegen äußere Beschädigungen sein. Die geschwungenen Flügel des Flugzeugs wurden zu einem Element, das ihnen half, die Schallgeschwindigkeit zu verdreifachen. Darüber hinaus nahm die Geschwindigkeit des Flugzeugs weiter zu, was durch eine Steigerung der Motorleistung, die Verwendung innovativer Materialien und die Optimierung aerodynamischer Parameter erklärt wurde. Das Durchbrechen der Schallmauer ist auch für Laien möglich und real geworden, wird dadurch aber nicht weniger gefährlich, daher sollte jeder Extremsuchende seine Stärken vernünftig abwägen, bevor er sich für ein solches Experiment entscheidet.
