La hanggát Ez egy fizikai jelenség, amely arra a határsebességre utal, amellyel egy tárgy egy adott közegben mozoghat anélkül, hogy túllépné az adott közegben lévő hangsebességet. A környezeti feltételektől, például a hőmérséklettől és a tengerszint feletti magasságtól függően változik. Sokakat már régóta érdekel ez a téma.
Ezért ezt a cikket annak szenteljük, hogy elmesélje, mi az a hangfal, jellemzői és fontossága.
Főbb jellemzők
Ha egy tárgy a hang sebességével egyenlő vagy annál kisebb sebességgel mozog, az általa kibocsátott hanghullámok probléma nélkül terjedhetnek a közegen keresztül. Ha azonban a tárgy a hangsebességnél gyorsabban kezd mozogni, hanghullámok felhalmozódása következik be a mozgó tárgy előtt.
Ez a hullámok felhalmozódása nagy nyomást generál a „lökéshullámnak” nevezett régióban. A lökéshullám olyan energiakoncentráció, amely a tárgy körül képződik, amikor eléri vagy meghaladja a hangsebességet.
Amikor egy tárgy áttöri a hanggátat, egy „hangrobbanásnak” nevezett esemény következik be. Ezt az eseményt hangos és jellegzetes, robbanáshoz vagy mennydörgéshez hasonló zaj jellemzi. A hangrobbanást a lökéshullámban tárolt energia hirtelen felszabadulása okozza, amikor a tárgy áthalad rajta.
Fontos ezt megjegyezni a szonikus boom önmagában nem káros, de kellemetlenséget okozhat a földön tartózkodó embereknek. Emiatt sok területen szabályozások és korlátozások vonatkoznak a szuperszonikus repülőgépekre a lakott területek közelében.
Néhány történelem
Térjünk vissza néhány évet. A második világháború alatt az első sugárhajtóművek kifejlesztésével forradalmasították a repülés világát. Ezek a gépek magasabbra és gyorsabban képesek repülni. Ahogy a technológia fejlődött, úgy tűnt, hogy semmi sem javíthatja a sebességet, amíg a hangfalat nem ismerik.
Hamar rájöttek, hogy bármilyen erősek is az új motorok, a hangsebességet nem tudják megközelíteni: egyrészt a hajtóművek 1 Mach közeledtével, másrészt a hullámösszeomlás miatt veszítenek teljesítményükből. Akkoriban azt hitték, hogy a hangsebesség verhetetlen, fizikailag verhetetlen. Innen a „hangfal” elnevezés.
1947 októberében az első repülőgép, amely áttörte a hangfalat, a kísérleti X-1 volt, amelyet kifejezetten erre terveztek. Ezenkívül ez volt az első repülőgép az Egyesült Államokban, amelyet repüléstechnikai kutatásnak szenteltek, és precedenst teremtett, ami több mint 50 "X-repülő" leltárt eredményezett.
Kíváncsi, Chuck Yeager volt az első ember, aki gyorsabban repült 1 Machnál, az USAF egykori pilótája, aki számos díjat nyert a második világháború alatti légiharcáért. Az X-1 bebizonyította, hogy a szuperszonikus sebesség fizikailag lehetséges.
Lökéshullámok és hanggát
Ahhoz, hogy megértsük az aerodinamikai ellenállás exponenciális növekedését, meg kell értenünk, mi a lökéshullám. Ez a jelenség a légnyomás drámai változásai miatt következik be. Íme egy egyszerű példa: ha van egy vödör vízzel teli, nyissa ki a tenyerét, és erősen üti a vizet, hangos „bökdösés” hangot fog hallani. Ha megismétli a kísérletet, de csak az ujjai hegyével játszik, nemcsak hogy nem fog fájni, de hangos hangokat sem fog hallani.
Ennek az az oka, hogy nagy területet takarnak el a kéz és a vízrészecskék az ütközési területen nincs helyük vagy idejük a "megúszásra", így a víz "keményítő" érzést kelt. Ha ugyanezt az ujjaival teszi, a víz alkalmazkodik az ütéshez, és zaj és fájdalom nélkül leülepszik az ujjai körül.
Ugyanez történik a levegővel: szubszonikus sebességgel repülve a levegőnek van ideje mozogni, és felveszi a rajta áthaladó repülőgép alakját. A szuperszonikus repülés során a gép visszavonhatatlanul "lökdöste" a levegőt, hatalmas nyomásváltozásokat idézve elő. Ezt lökéshullámnak és felelős az aerodinamikai légellenállás drámai növekedéséért. Tehát minden szuperszonikus repülőgép ugyanazt a mintát követi: vékony törzs, lecsapott szárnyak és nagyon éles orr.
Mítoszok és igazságok a hangsorompóról
Sok mítosz kering a hangfal körül. Elemezzünk néhányat az igazsággal előre:
Mítosz: Ha egy tárgy áttöri a hangfalat, felrobban.
Igaz: Ez nem igaz. Bár egy tárgy áthaladása a hangfalon hangrobbanást okozhat, ez nem jelenti azt, hogy az objektum felrobban. Az objektum szerkezetét úgy tervezték, hogy ellenálljon a folyamat során keletkező erőknek.
Mítosz: A hangfal egy fizikai fal.
Igaz: A hangfal nem szilárd fizikai akadály. Ez egy olyan kifejezés, amely leírja azt a sebességet, amellyel a hanghullámok felhalmozódnak és lökéshullámot generálnak. Ez egy olyan jelenség, amely a hang adott közegben való terjedésével kapcsolatos.
Mítosz: A szuperszonikus repülőgépek repülés közben mindig áttörik a hangfalat.
Igazság: Nem szükséges, hogy egy szuperszonikus repülőgép folyamatosan áttörje a hangfalat. A szuperszonikus repülőgépek a körülményektől és a repülési céloktól függően a hangsebesség alatt és felett is repülhetnek. Csak ha túllépik a hangsebességet, akkor keletkezik hangrobbanás.
Mito: A hangszóró veszélyes a földön tartózkodó emberekre.
Igazság: Maga a hangszóró nem veszélyes. Ez azonban bosszantó és zavaró lehet a földön tartózkodó emberek számára. A hirtelen hangos zaj kellemetlenséget és fennakadást okozhat a lakó- és városi területeken, ami a lakott területek közelében szabályozások és korlátozások bevezetéséhez vezetett a szuperszonikus repülésekre.
Mito: Csak repülőgépek tudják áttörni a hangfalat.
Igazság: Bár a repülõgépek a legelterjedtebb közlekedési eszközök, amelyek a hangfalhoz kötõdnek, nem csak õk tudják leküzdeni azt. Más járművek, például rakéták, rakéták és lövedékek szintén áttörhetik a hanggátat, ha szuperszonikus sebességet érnek el.
Remélem, hogy ezen információk birtokában többet megtudhat a hangfalról és annak jellemzőiről.