אין ספק שרבים שמעו על מחסום הקול המסתורי עליו מתגברים לוחמים ומפציצים, כמו גם טילים על-קוליים. מהו המחסום הזה, האם ניתן לראות אותו חזותית ומה גורם לצליל נפץ חזק?
מהו מחסום קול?
מחסום קול בתחום האווירודינמיקה - אלה קשיים טכניים המתעוררים כתוצאה מתופעות הקשורות לתנועת כלי טיס במהירות השווה או גדולה יותר ממהירות הצליל.
עליכם להבין כי אין מדובר במכשול של ממש שמטוס צריך להתגבר עליו, כמו סוג של קיר בלתי נראה, אלא מושג מופשט. זה התעורר בתקופה שבה התעופה רק חשבה על כלי טיס שיכולים לנסוע במהירות גבוהה - קולית. רבים אף התעקשו על אי יכולת הישגיהם של תוצאות כאלה.
מהי מהירות הצליל?
מהירות הצליל היא המהירות בה מתפשטים גלים אלסטיים במדיום מסוים. מחוון זה משתנה בהתאם לסביבה. לדוגמה, מהירות הקול באוויר - 331 מ '/ ש' או 1191.6 קמ"ש.
התגברות על מהירות הצליל
כיצד מתגברים על מחסום הקול? המטוס ממריא ומאיץ בהדרגה יותר ויותר. זרם אוויר קולי זורם סביבו וכתוצאה ממנו נוצר קשת באף גל הלם. יתכנו כמה, תלוי בצורת המטוס.
באזור זה הלחץ וצפיפות האוויר עולה בחדות. בתקופה בה המטוס עולה על מהירות הצליל, הוא עובר באזור זה ומופיע צליל פופ חזק, שנראה כמו ירייה. הטייס בתא הטייס לא שומע צלילים - הוא לומד להתגבר על מכשול הקול רק על ידי חיישנים מיוחדים. ניתן להבחין בשינויים בניהול המטוסים.
פופ נפץ חזק הוא בום קולי. ניתן לשמוע אותו עומד על פני כדור הארץ כאשר המטוס טס במהירות קולית בסביבה. ניתן לייצג חזותית את גלי ההלם שהוא יוצר בצורה של חרוט המלווה את המטוס. החלק העליון של החרוט ממוקם בקשת. גלים מתפשטים ממנה על פני מרחקים ארוכים.
השמועה על אדם העומד על האדמה מרימה את גבולות קונוס דמיוני נתון. קפיצה חדה בלחץ נתפסת ככותנה מתפרצת. מרגע ההתגברות על המכשול מלווה ללא הפסקה הלם אקוסטי. עם זאת, כותנה תישמע בכל פעם שהיא טסה מעל נקודה קבועה על פני השטח.
מכיוון שהמטוס נע מהר מסאונד, ראשית הצופה ישמע פופ ורק אחר כך רעש המנוע.
עובדה מעניינת: ההתגברות על מחסום הקול קשורה לעיתים קרובות להופעתו של ענן לבן בחלק הזנב של המטוס. עם זאת, זה לא קשור למחסום הקול. אנו מדברים על אפקט Prandtl-Glauert - עיבוי לחות מיד מאחורי מטוס נע.
סוגיות טיסה סופרסוניות
לא משנה כמה מטוס מאיץ נורמלי, הוא לא יצליח לטוס במהירות קולית במשך זמן רב. כלי טיס סובסוניים חלקים ומעוגלים יותר. וכאשר טסים במהירויות קוליות, נוצרים תנאים אווירודינמיים אחרים.
התנגדות האוויר עולה בצורה חדה, גוף המטוס מתחמם בגלל חיכוך. כתוצאה מכך, מטוס רגיל יאבד שליטה יציבה ועלול להתחיל לקרוס ממש באוויר.
תעופה קולית מפותחת החלה בשנות ה-50-60. המטוס העל-קולי הראשון שהופק בהמונים היה לוחם ה- F-100 סופר סאבר הצפון אמריקאי. דגם זה טס לראשונה בשנת 1953.
יצר ונוסע מטוסים קולית, שביצעה טיסות סדירות. אבל היו רק 2 מהם: Tu-144 הסובייטי והקונקורד האנגלי-צרפתי.
היתרון של מטוסים כאלה הוא להתגבר על מרחקים ארוכים בפרק זמן קצר. כמו כן, מטוס על-קולי נע בגובה רב יותר מזה שגרתי. בהתאם לכך, המרחב האווירי אינו טעון. אך השימוש בהם נזנח במהרה בגלל מספר חסרונות:
- גל הלם;
- צריכת דלק גבוהה;
- מורכבות הפעולה;
- רעש מעל שדה התעופה.
מפץ חזק הוא קפיצת לחץ חדה מול המטוס, המתרחשת כאשר המטוס מתחיל לנוע במהירות העל-קולית (הוא מתגבר על מחסום הקול). גל ההלם שלפני המטוס מתפשט בצורת חרוט. אדם המתבונן בטיסת מטוס שומע פופ כשגל זה מגיע אליו ורק לאחר מכן המנוע יכול לעבוד. גל ההלם מלווה כל העת את המטוס במהירות קולית.עם זאת, חלילים יישמעו רק במהלך מעבר המטוס בנקודה מסוימת - קרוב לצופה.