Mitä erityistä ääniesteen rikkomisessa on?

Äänen nopeus on nopeus, jolla äänivärähtelyt liikkuvat väliaineen läpi. Ilmassa merenpinnan tasolla tämä nopeus on noin 340.29 m/s (761 mph tai 1,225 50 km/h). Äänen nopeus vaihtelee ilman lämpötilan mukaan, mutta on lähes täysin riippumaton tiheydestä. Äänivallin rikkominen oli ilmailun päätavoite noin 14 ensimmäisen vuoden ajan, kunnes sen lopulta saavutti 1947. lokakuuta 1 lentäjä Chuck Yeager, joka lensi Bell XS-XNUMX:llä, joka on nyt esillä Kansallisessa ilma- ja avaruusmuseossa.

Ensimmäinen itseliikkuva esine, joka rikkoi äänivallin, olivat saksalaiset V-2-ohjukset, jotka laukaistiin toisen maailmansodan aikana. Vuoteen 1944 mennessä nämä ohjukset kulkivat säännöllisesti neljä kertaa äänen nopeudella (4 Mach) laskeutumisen aikana. Kun ohjukset, lentokoneet tai mikä tahansa muu nopea esine rikkoo äänivallin, se aiheuttaa äänibuumin, voimakkaan puomin, jonka aiheuttavat törmäävät paineaallot kohteen ympärillä. Siten, kun nämä ohjukset laukaistiin massalla, ilma oli täynnä äänipuomien melua.

Kun esine kulkee ilmassa, sitä ympäröivät painepallot, jotka aiheutuvat sen liikkumisesta ilmaan luomasta siirtymisestä. Kun esine liikkuu yhä nopeammin, se alkaa tarttua näihin painepalloihin yhteen suuntaan, mikä saa ne puristumaan veneen eteen. Mittaus osoittaa, että ilma on paljon tiheämpää kuin tyypillinen ilma, kun taas veneen takana oleva ilma on ohuempaa. Kun alus rikkoo äänivallin – liikkuu nopeammin kuin noin 761 mph – ilma puristuu edessä niin lujasti, että painepallot alkavat jäädä koneen taakse. Ne eivät voi laajentua koneen eteen nopeammin kuin ne syntyvät.

Ennen vanhaan äänivallin rikkominen oli iso juttu – se johti lennon hallinnan menettämiseen ja suuriin tärinoihin. Nykyaikaiset lentokoneet, jotka sisältävät ominaisuuksia, kuten pyyhkäistyt siivet, optimaalinen rungon muoto ja vahvemmat moottorit, voivat selviytyä äänivallin läpi ilman suuria ongelmia. Useimmiten sitä ei edes huomaa. Äänivallin rikkominen on yleensä sotilaslentokoneille tarkoitettu asia, sillä harvalla kaupallisella lentokoneella on huippunopeus yli äänennopeuden.

1950-luvun lopulla monet lentokoneyritykset ajattelivat, että yliäänilentokoneita olisi seuraava looginen askel lentoliikenteessä, mikä johti sellaisten alusten kehittämiseen, kuten Concorde ja Tupolev Tu-144, jotka otettiin käyttöön 1970-luvulla. Jotkut futuristit odottavat yliäänikoneiden palaavan 2010-luvun lopulla.