Tunafikiria nini tunaposikia usemi "kizuizi cha sauti"? Kikomo fulani na kizuizi, kushinda ambayo inaweza kuathiri sana kusikia na ustawi. Kwa kawaida, kizuizi cha sauti huhusishwa na ushindi wa anga na taaluma ya rubani.
Kushinda kizuizi hiki kunaweza kusababisha ukuaji wa magonjwa sugu, dalili za maumivu na athari za mzio. Je, mitazamo hii ni sahihi au ni dhana potofu? Je, yana msingi wa kweli? Kizuizi cha sauti ni nini? Jinsi gani na kwa nini hutokea? Haya yote na baadhi ya nuances ya ziada, pamoja na ukweli wa kihistoria kuhusiana na dhana hii, tutajaribu kujua katika makala hii.
Sayansi hii ya ajabu ni ya aerodynamics
Katika sayansi ya aerodynamics, iliyoundwa kuelezea matukio yanayoambatana na harakati za
ndege, kuna dhana ya "kizuizi cha sauti". Hii ni safumatukio yanayotokea wakati wa kusogezwa kwa ndege zenye nguvu za juu zaidi au makombora ambayo husogea kwa kasi karibu na kasi ya sauti au zaidi.
Wimbi la mshtuko ni nini?
Wakati wa mtiririko wa sauti ya juu kuzunguka kifaa, wimbi la mshtuko hutokea kwenye njia ya upepo. Athari zake zinaweza kuonekana hata kwa jicho uchi. Juu ya ardhi wao ni alama na mstari wa njano. Nje ya koni ya wimbi la mshtuko, mbele ya mstari wa njano, chini, ndege haisikiki hata. Kwa kasi inayozidi sauti, miili inakabiliwa na mtiririko karibu na mkondo wa sauti, ambao unajumuisha wimbi la mshtuko. Kunaweza kuwa zaidi ya moja, kulingana na umbo la mwili.
Mabadiliko ya wimbi la mshtuko
Mbele ya wimbi la mshtuko, ambalo wakati mwingine huitwa wimbi la mshtuko, lina unene mdogo, ambao hata hivyo hufanya iwezekane kufuatilia mabadiliko ya ghafla katika sifa za mtiririko, kupungua kwa kasi yake kuhusiana na mwili na ongezeko sambamba katika shinikizo na joto la gesi katika mtiririko. Katika kesi hii, nishati ya kinetic inabadilishwa kwa sehemu kuwa nishati ya ndani ya gesi. Idadi ya mabadiliko haya moja kwa moja inategemea kasi ya mtiririko wa supersonic. Kadiri wimbi la mshtuko linavyosogea kutoka kwa kifaa, matone ya shinikizo hupungua na wimbi la mshtuko hubadilishwa kuwa sauti. Anaweza kufikia mwangalizi wa nje ambaye atasikia sauti ya tabia inayofanana na mlipuko. Kuna maoni kwamba hii inaonyesha kuwa kifaa kimefikia kasi ya sauti, wakati kizuizi cha sauti kinaachwa nyuma na ndege.
Ni nini kinaendelea kweli?
Kinachojulikana wakatikushinda kizuizi cha sauti katika mazoezi ni kifungu cha wimbi la mshtuko na rumble inayoongezeka ya injini za ndege. Sasa kitengo kiko mbele ya sauti inayoandamana, kwa hivyo hum ya injini itasikika baada yake. Kukaribia kasi ya ndege kwa kasi ya sauti kuliwezekana wakati wa Vita vya Pili vya Dunia, lakini wakati huo huo, marubani walibaini ishara za kengele katika uendeshaji wa ndege.
Baada ya mwisho wa vita, wabunifu na marubani wengi wa ndege walijaribu kufikia kasi ya sauti na kuvunja kizuizi cha sauti, lakini majaribio mengi haya yaliisha kwa huzuni. Wanasayansi wasio na matumaini walidai kuwa kikomo hiki hakiwezi kupitishwa. Kwa vyovyote si majaribio, bali ya kisayansi, iliwezekana kueleza asili ya dhana ya "kizuizi cha sauti" na kutafuta njia za kukishinda.
Mapendekezo yaliyotolewa kwa usafiri salama wa ndege
Safari salama za ndege kwa mwendo wa kasi wa ajabu na wa juu zaidi inawezekana ikiwa mgogoro wa mawimbi utaepukwa, kutokea kwake kunategemea vigezo vya angani vya ndege na urefu wa safari. Mabadiliko kutoka ngazi moja ya kasi hadi nyingine inapaswa kufanyika haraka iwezekanavyo kwa kutumia afterburner, ambayo itasaidia kuepuka kukimbia kwa muda mrefu katika eneo la mgogoro wa wimbi. Mgogoro wa wimbi kama dhana ulitoka kwa usafiri wa majini. Iliibuka wakati wa harakati za meli kwa kasi karibu na kasi ya mawimbi juu ya uso wa maji. Kuingia kwenye mgogoro wa wimbi kunajumuisha ugumu wa kuongeza kasi, na ikiwa ni rahisi iwezekanavyo kuondokana na mgogoro wa wimbi, basi unaweza kufikiahali ya kupanga au kuteleza kwenye uso wa maji.
Historia katika udhibiti wa ndege
Mtu wa kwanza kufikia kasi ya juu zaidi ya ndege kwenye ndege ya majaribio ni rubani wa Marekani Chuck Yeager. Mafanikio yake yanajulikana katika historia mnamo Oktoba 14, 1947. Katika eneo la USSR, kizuizi cha sauti kilishindwa mnamo Desemba 26, 1948 na Sokolovsky na Fedorov, ambao waliruka mpiganaji mwenye uzoefu.
Kati ya ndege za kiraia, mjengo wa abiria wa Douglas DC-8 ulikuwa wa kwanza kuvunja kizuizi cha sauti, ambacho mnamo Agosti 21, 1961 kilifikia kasi ya 1.012 Mach, au 1262 km / h. Dhamira ilikuwa kukusanya data kwa muundo wa mrengo. Kati ya ndege hizo, rekodi ya ulimwengu iliwekwa na kombora la aeroballistic la hewa-hadi-ardhi, ambalo linahudumu na jeshi la Urusi. Katika mwinuko wa kilomita 31.2, roketi ilifikia kasi ya 6389 km/h.
miaka 50 baada ya kuvunja kizuizi cha sauti hewani, Mwingereza Andy Green alifanya mafanikio kama hayo akiwa ndani ya gari. Katika msimu wa bure, Mmarekani Joe Kittinger alijaribu kuvunja rekodi, ambaye alishinda urefu wa kilomita 31.5. Leo, mnamo Oktoba 14, 2012, Felix Baumgartner aliweka rekodi ya dunia, bila msaada wa gari, katika kuanguka kwa bure kutoka urefu wa kilomita 39, kuvunja kizuizi cha sauti. Wakati huo huo, kasi yake ilifikia kilomita 1342.8 kwa saa.
Mpasuko usio wa kawaida wa kizuizi cha sauti
Ajabu kufikiria, lakini uvumbuzi wa kwanza duniani,kushinda kikomo hiki, ilikuwa mjeledi wa kawaida, ambao ulizuliwa na Wachina wa kale karibu miaka elfu 7 iliyopita. Karibu hadi uvumbuzi wa upigaji picha wa papo hapo mnamo 1927, hakuna mtu aliyeshuku kuwa ufa wa mjeledi ulikuwa boom ndogo ya sonic. Swing mkali hufanya kitanzi, na kasi huongezeka kwa kasi, ambayo inathibitisha kubofya. Kizuizi cha sauti kinazidiwa kwa kasi ya takriban kilomita 1200/h.
Siri ya jiji lenye kelele zaidi
Si ajabu wakaaji wa miji midogo hushtuka wanapoona mji mkuu kwa mara ya kwanza. Wingi wa usafiri, mamia ya mikahawa na vituo vya burudani vinachanganya na kusumbua. mwanzo wa spring katika mji mkuu ni kawaida tarehe Aprili, si waasi blizzard Machi. Mnamo Aprili, anga ni wazi, mito hukimbia na buds hufungua. Watu, wakiwa wamechoshwa na majira ya baridi ndefu, hufungua madirisha yao kwa upana kuelekea jua, na kelele za barabarani huingia ndani ya nyumba. Ndege hulia kwa viziwi barabarani, wasanii huimba, wanafunzi wenye furaha hukariri mashairi, bila kusahau kelele za msongamano wa magari na treni za chini ya ardhi. Wafanyakazi wa idara za usafi wanaona kuwa ni mbaya kukaa katika jiji la kelele kwa muda mrefu. Mandharinyuma ya sauti ya mji mkuu ni pamoja na usafiri, hewa, kelele za viwandani na za nyumbani. Hatari zaidi ni kelele ya gari, kwani ndege zinaruka juu ya kutosha, na kelele kutoka kwa makampuni ya biashara hupasuka katika majengo yao. Mtiririko wa mara kwa mara wa magari kwenye barabara kuu zenye shughuli nyingi huzidi viwango vyote vinavyoruhusiwa mara mbili. Je, kizuizi cha sauti kinashindwa vipi katika mji mkuu? Moscow ni hatari kwa sababu ya sauti nyingi, hivyo wakazi wa mji mkuu wanaweka madirisha yenye glasi mbili ili kupunguza kelele.
Kizuizi cha sauti kimevunjwa vipi?
Hadi 1947, hakukuwa na data halisi juu ya hali njema ya mtu kwenye chumba cha marubani cha ndege ambayo inaruka haraka kuliko sauti. Kama ilivyotokea, kuvunja kizuizi cha sauti kunahitaji nguvu na ujasiri fulani. Wakati wa kukimbia inakuwa wazi kuwa hakuna dhamana ya kuishi. Hata rubani mtaalamu hawezi kusema kwa uhakika ikiwa muundo wa ndege utastahimili mashambulizi ya vipengele. Katika suala la dakika, ndege inaweza kuanguka tu. Ni nini kinaelezea hili? Ikumbukwe kwamba harakati kwa kasi ya subsonic huunda mawimbi ya akustisk ambayo hutawanyika kama miduara kutoka kwa jiwe lililoanguka. Kasi ya ajabu husisimua mawimbi ya mshtuko, na mtu aliyesimama chini husikia sauti inayofanana na mlipuko. Bila kompyuta zenye nguvu, ilikuwa ngumu kutatua hesabu ngumu za kutofautisha, na mtu alilazimika kutegemea mifano ya kupiga kwenye vichuguu vya upepo. Wakati mwingine, kwa kuongeza kasi ya kutosha ya ndege, wimbi la mshtuko hufikia nguvu kwamba madirisha huruka nje ya nyumba ambazo ndege inaruka. Sio kila mtu ataweza kushinda kizuizi cha sauti, kwa sababu kwa wakati huu muundo wote unatetemeka, vifungo vya vifaa vinaweza kupata uharibifu mkubwa. Kwa hiyo, afya njema na utulivu wa kihisia ni muhimu sana kwa marubani. Ikiwa ndege ni laini, na kizuizi cha sauti kinashindwa haraka iwezekanavyo, basi hakuna majaribio au abiria wanaowezekana watahisi hisia zisizofurahi. Hasa kwa ushindi wa kizuizi cha sauti, ndege ya utafiti ilijengwa mnamo Januari 1946. Kuundwa kwa mashine ilikuwailiyoanzishwa na agizo la Wizara ya Ulinzi, lakini badala ya silaha, ilijazwa vifaa vya kisayansi ambavyo vilifuatilia utendakazi wa mifumo na vifaa. Ndege hii ilikuwa kama kombora la kisasa la kusafiri na injini ya roketi iliyojengwa ndani. Ndege hiyo ilivunja kizuizi cha sauti kwa kasi ya juu ya 2736 km/h.
Makumbusho ya maneno na nyenzo kwa ushindi wa kasi ya sauti
Mafanikio katika kuvunja kizuizi cha sauti yanathaminiwa sana leo. Kwa hivyo, ndege ambayo Chuck Yeager aliishinda kwa mara ya kwanza sasa imeonyeshwa kwenye Jumba la Makumbusho la Kitaifa la Anga na Nafasi, ambalo liko Washington. Lakini vigezo vya kiufundi vya uvumbuzi huu wa kibinadamu vingekuwa na thamani kidogo bila sifa za rubani mwenyewe. Chuck Yeager alipitia shule ya kukimbia na kupigana Ulaya, baada ya hapo alirudi Uingereza. Kusimamishwa kwa haki kutoka kwa kuruka hakuvunja roho ya Yeager, na alipata miadi na kamanda mkuu wa askari wa Uropa. Katika miaka iliyobaki kabla ya mwisho wa vita, Yeager alishiriki katika safu 64, wakati ambao alirusha ndege 13. Chuck Yeager alirudi katika nchi yake na safu ya nahodha. Tabia zake zinaonyesha intuition ya ajabu, utulivu wa ajabu na uvumilivu katika hali mbaya. Zaidi ya mara moja, Yeager aliweka rekodi kwenye ndege yake. Kazi yake ya baadaye ilikuwa katika Jeshi la Anga, ambapo alifundisha marubani. Mara ya mwisho Chuck Yeager alivunja kizuizi cha sauti akiwa na umri wa miaka 74, ambayo ilikuwa katika kumbukumbu ya miaka hamsini ya historia yake ya urubani na mwaka wa 1997.
Kazi tata za waundaji wa ndegevifaa
Ndege maarufu duniani ya MiG-15 ilianza kuundwa wakati watengenezaji waligundua kuwa haiwezekani kutegemea tu kuvunja kizuizi cha sauti, lakini shida ngumu za kiufundi zinapaswa kutatuliwa. Kama matokeo, mashine iliundwa kwa mafanikio sana hivi kwamba marekebisho yake yalipitishwa na nchi tofauti. Ofisi kadhaa za muundo tofauti ziliingia katika aina ya mapambano ya ushindani, tuzo ambayo ilikuwa hati miliki ya ndege iliyofanikiwa zaidi na inayofanya kazi. Ndege zilizotengenezwa na mbawa zilizopigwa, ambayo ilikuwa mapinduzi katika muundo wao. Kifaa kinachofaa kinapaswa kuwa na nguvu, haraka, na sugu kwa uharibifu wowote wa nje. Mabawa yaliyofagiliwa ya ndege yakawa kitu ambacho kiliwasaidia kuongeza kasi ya sauti mara tatu. Zaidi ya hayo, kasi ya ndege iliendelea kuongezeka, ambayo ilielezewa na ongezeko la nguvu za injini, matumizi ya vifaa vya ubunifu na uboreshaji wa vigezo vya aerodynamic. Kuvunja kizuizi cha sauti kumewezekana na kweli hata kwa mtu ambaye si mtaalamu, lakini haiwi hatari kidogo kwa sababu ya hii, kwa hivyo mtafutaji yeyote aliyekithiri anapaswa kutathmini kwa busara uwezo wake kabla ya kuamua juu ya jaribio kama hilo.
