المجموعات

كيف تعمل ظاهرة الطفرة الصوتية المذهلة في الواقع؟

كيف تعمل ظاهرة الطفرة الصوتية المذهلة في الواقع؟

كان البشر مهووسين بالسرعة على مر العصور. إنهم يكتشفون طرقًا للسفر بشكل أسرع مما أدى إلى العديد من الاختراعات التي نراها اليوم بما في ذلك الطائرات عالية السرعة.

كان هذا الانبهار بالسرعة بالنسبة للبشر هو الذي دفع الطيار العسكري الأمريكي ، تشاك ييغر ، إلى اختبار سرعة طائرة تمكن من خلالها من السفر بسرعة 428 م / ث ، وكسر حاجز الصوت للمرة الأولى والسفر أسرع من سرعة الصوت. .

أنظر أيضا: 7 من أخطر الطائرات المقاتلة لا تزال في الخدمة النشطة

عندما يسافر جسم ما يساوي أو أسرع من سرعة الصوت ، فإنه ينتج موجة صدمة تسمى Sonic Boom والتي يمكن سماعها على شكل رعد أو تصفيق كبير من قبل الناس على الأرض.

عندما تتحرك طائرة في الهواء ، فإنها تنتج موجات صوتية. يتم ضغط الموجات الصوتية التي تنتج أمام الهواء عندما تتحرك الطائرة بشكل أسرع.

كلما تحركت الطائرة بشكل أسرع ، كلما اقتربت هذه الموجات. طالما أن سرعة الجسم لا تتخطى سرعة الصوت التي تبلغ 340.29 م / ث ، فلن تتصادم الأمواج مع بعضها البعض.

ولكن عندما يتحرك الجسم بسرعة أكبر من سرعة الصوت ، فإن الموجات الصوتية الناتجة لا يمكن أن تتحرك من بعضها البعض لأن السرعة تتجاوز سرعة الصوت - وبالتالي تصطدم ببعضها البعض. هذا هو الجسم الذي ينبعث من الموجة ينتقل أسرع من الأمواج نفسها.

يتسبب هذا في أن تجبر الأمواج نفسها أو تتحد في موجة صدمة واحدة تسير بسرعة حرجة تعرف باسم "Mach 1" ولها قيمة تقريبية تبلغ 1،235 كم / ساعة. لذلك يُسمع صوت "بوم" بسبب ضغط الموجات الصوتية. هذه تسمى اختراق حاجز الصوت.

يولد هذا قدرًا كبيرًا من الطاقة الصوتية وبالتالي يصدر صوتًا مشابهًا لصوت قصف الرعد لآذاننا. وفقًا لوكالة ناسا ، تحدث الطفرة الصوتية عندما يتفاعل الهواء مثل السوائل مع الأجسام الأسرع من الصوت والقوة التي تولدها الأجسام التي تدفع جزيئات الهواء جانبًا أثناء انتقالها عبر الهواء لتشكل موجة صدمة ، والتي تشبه القارب الذي يكسر الماء.

يمكن أن تستمر أذرع الرفع بقدر ما يتحرك الجسم بسرعة تفوق سرعة الصوت. تتشكل الموجات في شكل مخروطي خلف الجسم.

عندما يتقاطع المراقب في موقع هذه المنطقة المخروطية ، فإنه يحصل على تجربة الازدهار. بالنسبة للشخص الموجود داخل الطائرة ، يبدو أن الصوت يأتي من خلف الطائرة لأن الصوت الذي تم سماعه انبعث من الطائرة قبل عدة ثوانٍ. الطائرة تحلق قبل سماع صوتها.

هناك أيضًا اختلاف في الضغط في مقدمة الطائرة وذيلها. يتم اختبار ملف تعريف الضغط الزائد بسبب هذا ، المعروف باسم N-wave بسبب شكله. لذلك ، يمكن أن يكون للطائرة الأسرع من الصوت أيضًا "ازدهار مزدوج".

يتم إنشاء ذراع الرافعة بشكل مستمر طالما أن الطائرة تفوق سرعة الصوت. يتم إنشاء مسار ضيق على الأرض على طول مسار طيران الطائرة المعروف باسم "سجادة ذراع الرافعة".

يعتمد حجم حاجز الصوت على حجم ووزن الطائرة. تعتمد شدة الطفرة الصوتية على طول الطائرة ومساحة المقطع العرضي لها ، بينما يعتمد شكلها على الاضطراب الجوي المحلي بالقرب من الأرض.

يتأثر الاتجاه الذي ينتقل فيه ذراع الرافعة الصوتية وقوة موجات الصدمة الناتجة عن ضغط الموجات الصوتية بالرياح والسرعة والاتجاه وكذلك درجة حرارة الهواء وضغطه.

يمكن قياس شدة ذراع الرافعة بالجنيه لكل قدم مربع (psf) من ضغط الهواء. هو مقدار الضغط الذي يزداد من الضغط الطبيعي المحيط بنا (2116 رطل / 14.7 رطل / بوصة مربعة).

وعند قياس الضغط الزائد بمقدار رطل واحد ، لا يوجد ضرر متوقع لأي هياكل. الطائرات الأسرع من الصوت التي تحلق على ارتفاع التشغيل العادي لها ضغوط زائدة تقاس من 1 إلى 2 قدم مربع.

يمكن أن تكون الطفرات الناتجة عن الطائرات الكبيرة الأسرع من الصوت عالية مما يلفت انتباه الناس ، ويمكن أن تنزعج الحيوانات من صوتها. قد تتسبب حواجز التطويق القوية أيضًا في حدوث أضرار طفيفة لهياكل المبنى.

يمكن للمباني في حالة جيدة أن تتحمل موجات تصل إلى 11 قدم مربع دون التسبب في أي ضرر. ومع ذلك ، فإن موجة الصدمة التي تقل عن اثنين psf سيكون لها فرصة ضئيلة للتأثير على الهياكل التاريخية والمباني ذات الحالة السيئة.

إذا زاد الضغط الزائد ، تزداد أيضًا فرص حدوث أضرار هيكلية ورد فعل عام أقوى. أظهرت الاختبارات أن الهياكل التي في حالة جيدة لم تتضرر بسبب ضغوط زائدة تصل إلى 11 قدم مربع ، مما يعني أنها تعتمد على حالة هياكل المبنى سواء تأثرت أم لا.

تعتبر الطفرة الصوتية مشكلة في الرحلات الجوية الأسرع من الصوت. للتخفيف من حدة المشاكل المرتبطة بدوي اختراق حاجز الصوت ، هناك أبحاث مهمة جارية. وقعت ناسا مؤخرًا عقدًا مع شركة Lockheed Martin Aeronautics Company of Palmdale لاختبار طائرة يمكنها السفر بضربة صوتية هادئة.

هذا يمكن أن يسمح لهم بالحصول على الإذن بالتحليق فوق الأرض دون التسبب في أي إزعاج للناس. من المقرر أن تكون الرحلة الأولى في عام 2021.

وفقًا للعقد ، سيبدأ العمل من 2 أبريل حتى 31 ديسمبر 2021. تُعرف الطائرة التجريبية باسم X-plane.

تقول وكالة ناسا أن الطائرة ستسافر بسرعات عالية تبلغ حوالي 940 ميلاً في الساعة وبدلاً من دوي حاجز الصوت ، لن يكون الصوت الناتج سوى صوت إغلاق باب السيارة وهو 75 (PLdB) ، والذي لن يكون ملحوظًا للناس. .

تم تسمية العرض التوضيحي باسم Low Boom Flight Demonstration (LBFD) ويسمى التصميم باسم QueSST (Quiet Supersonic Transport). ستستخدم رحلة LBFD محرك جنرال إلكتريك الحالي F414 ولن يكون هناك أي تغييرات كبيرة من الرحلات الأسرع من الصوت الأخرى.

في منتصف عام 2020 ، سيكون التصميم جاهزًا وفقًا للعقد ، وستقوم ناسا بتحليق الطائرة X فوق المدن الأمريكية. إنهم يهدفون إلى جمع ردود الناس واستخدام هذه البيانات لإجراء التغييرات اللازمة في قواعد الطيران فوق الصوتي فوق الأرض.


شاهد الفيديو: Золотой голос Казахстана Роза Рымбаева о Димаше SUB. 18 LGS (ديسمبر 2021).