La 防音壁 これは、物体が特定の媒体内で音速を超えずに移動できる限界速度を指す物理現象です。 温度や標高などの環境条件によって異なります。 多くの人が長い間このテーマに興味を持ってきました。
したがって、この記事では、防音壁とは何か、その特徴と重要性について説明します。
主要な機能
物体が音速以下で移動する場合、物体が発する音波は問題なく媒質中を伝播します。 しかし、物体が音速を超えて動き始めると、 音波の蓄積が移動物体の前で発生します。
この波の蓄積により、その領域に「衝撃波」と呼ばれる高圧が発生します。 衝撃波は、物体が音速に達するかそれを超えるときに、物体の周囲に形成されるエネルギーの集中です。
物体が音速の壁を突破すると、「ソニックブーム」として知られる現象が発生します。 このイベントは、爆発や雷に似た、大きくて独特な騒音が特徴です。 ソニックブームは、物体が衝撃波を通過するときに衝撃波に蓄えられたエネルギーが突然放出されることによって引き起こされます。
注意することが重要です ソニックブーム自体は無害ですが、地上の人々に不快感を与える可能性があります。。 このため、多くの地域では、人口密集地域の近くを飛行する超音速航空機に対して規制や制限が設けられています。
いくつかの歴史
数年前に戻ってみましょう。 第二次世界大戦中、最初のジェット エンジンの開発により航空の世界に革命が起こりました。 これらの飛行機はより高く、より速く飛行することができます。 テクノロジーが発展するにつれて、 音速の壁が知られるまでは、速度を改善できるものは何もないようでした。
彼らは、新しいエンジンがどれほど強力であっても、音速に近づくことはできないことにすぐに気づきました。一方では、エンジンがマッハ 1 に近づくと、他方では波の衝突によって出力が低下します。 当時、音速は物理的に無敵であると信じられていました。 したがって、「サウンドバリア」という名前が付けられました。
1947 年 1 月、音速の壁を突破した最初の航空機は、そのために特別に設計された実験用の X-50 でした。 さらに、これは米国初の航空分野の研究専用の航空機であり、先例を打ち立て、XNUMX 機以上の「X プレーン」を保有することになりました。
不思議なことに、 マッハ1より速く飛行した最初の人はチャック・イェーガーでした。 元アメリカ空軍パイロットで、第二次世界大戦中の空戦で数々の賞を受賞した。 X-1 は超音速が物理的に可能であることを証明しました。
衝撃波と防音壁
空気力学的抵抗の指数関数的な増加を理解するには、衝撃波とは何かを理解する必要があります。 この現象は、気圧の急激な変化によって発生します。 簡単な例を示します。バケツに水がいっぱい入っている場合、手のひらを開いて水を強く叩くと、「パチパチ」という大きな音が聞こえます。 実験を繰り返しても、指先だけで弾くと、痛くないだけでなく、大きな音も聞こえなくなります。
その理由は、広範囲が手で覆われ、衝撃領域に水の粒子が付着するためです。 彼らには「逃げる」スペースも時間もないので、水は「固まる」感覚を与えます。 指で同じことをすると、水は衝撃に適応し、音や痛みを感じることなく指の周りに落ち着きます。
同じことが空気でも起こります。亜音速で飛行しているとき、空気は移動して、そこを通過する飛行機の形をとる時間があります。 超音速飛行中、飛行機は取り返しのつかないほど空気を「叩きつけ」、大きな圧力変化を引き起こしました。 これは衝撃波として知られており、 空気抵抗の劇的な増加の原因となります。 したがって、すべての超音速機は、薄い胴体、後退翼、非常に鋭い機首という同じパターンに従います。
防音壁の神話と真実
防音壁に関しては多くの迷信があります。 真実を踏まえて、それらのいくつかを分析してみましょう。
神話： 物体が防音壁を突破すると爆発します。
真実： それは真実ではありません。 物体が防音壁を通過するとソニックブームが発生する可能性がありますが、これは物体が爆発するという意味ではありません。 オブジェクトの構造は、このプロセス中に発生する力に耐えるように設計されています。
神話： 防音壁は物理的な壁です。
真実： 防音壁は固体の物理的な壁ではありません。 音波が蓄積して衝撃波を発生させる速度を表す用語です。 これは、特定の媒体内での音の伝播に関連する現象です。
神話： 超音速飛行機は飛行中に常に音の壁を突破します。
真実: 超音速航空機は常に音速の壁を突破する必要はありません。 超音速航空機は、状況や飛行目的に応じて、音速以下でも音速以上でも飛行できます。 音速を超えた場合にのみソニックブームが発生します。
水戸: ソニックブームは地上の人々にとって危険です。
真実：ソニックブーム自体は危険ではありません。 しかし、それは地上の人々にとって迷惑であり、混乱をもたらす可能性があります。 突然の大きな騒音は、住宅地や都市部に迷惑や混乱を引き起こす可能性があるため、人口密集地付近での超音速飛行には規制や制限が課せられています。
水戸: 音速の壁を突破できるのは飛行機だけです。
真実: 飛行機は防音壁に関連する最も一般的な交通手段ですが、防音壁を克服できるのは飛行機だけではありません。 ロケット、ミサイル、発射体などの他の乗り物も、超音速に達すると音速の壁を突破する可能性があります。
この情報により、防音壁とその特性についてさらに詳しく知っていただければ幸いです。