InfoRadar
Мазмұны
Күнделікті өмірімізде әртүрлі физикалық құбылыстар орын алады, олар біздің әлемді қабылдауымызға әсер етеді. Осындай қызықты құбылыстардың бірі – дыбыс тосқауылы. Ол атмосферадағы денелердің қозғалыс ерекшеліктерімен байланысты және дыбыстың таралу жылдамдығына әсер етеді. Көп адамдар «дыбыс тосқауылы» терминін естігенімен, оның астарында не жатқанын және неге ол ғылым мен техникада ерекше назар аударылатынын түсінбеуі мүмкін.
Дыбыс тосқауылы — белгілі бір шек, дененің ауадағы максималды жылдамдығы, осы шекке жеткенде ерекше физикалық әсерлер пайда болады. Бұдан кейін біз оның не екенін, тосқауылдың қалай пайда болатынын, инженерлер алдында қандай қиындықтар туындайтынын және адамзат бұл «көрінбейтін қабырғаны» қалай жеңгенін талқылаймыз.
Дыбыс тосқауылының табиғаты
Дыбыс тосқауылы – дененің дыбыс жылдамдығына жақындаған кездегі құбылыс. Әдетте ауадағы дыбыс жылдамдығы қалыпты жағдайда секундқа шамамен 343 метрді құрайды. Осы жылдамдыққа жақындаған кезде объектінің айналасындағы ауа қысымы мен ағындары өзгереді.
Объектінің дыбыс жылдамдығына жақындауы кезінде оның айналасындағы ауада қысым кенет артады. Осы кезде соққы толқындары пайда болады, олар ағынның сипаттамасын өзгертеді. Бұл өз кезегінде қозғалысқа кедергі келтіріп, жылдамдықты одан әрі арттыруды қиындатады.
Құбылыс «тосқауыл» деп аталады, өйткені осы кезеңде техника аэродинамикалық және механикалық күрделі мәселелерге тап болады. ХХ ғасырдың ортасына дейін бұл шекті жылдамдықты өтеу мүмкін емес немесе өте қиын деп есептелді.
Тарихы және тосқауылдың жеңілуі
Авиация тарихында дыбыс тосқауылы ұзақ уақыт кедергі болды. ХХ ғасырдың басында ұшақтар жылдамдықты арттырды, бірақ шамамен 1235 км/сағ жылдамдықтан асу мүмкін болмады. Осы кезеңде қозғалтқыштардың қуаты қарсылықты жеңуге жеткіліксіз болды.
1947 жылы американдық ұшқыш Чак Йегер Bell X-1 ұшағымен дыбыс жылдамдығын өтіп, осы кедергіні бұзды. Бұл оқиға тосқауылдың жеңілуі ретінде тарихта қалды.
Тосқауылдың жеңілуіне ықпал еткен факторлар:
- ұшақтардың аэродинамикалық пішіндерін жетілдіру. Бұл ауа қарсылығын азайтуға мүмкіндік берді;
- қуатты реактивті қозғалтқыштарды дамыту. Олар қажетті тартылыс күшін қамтамасыз етті;
- жоғары жүктемелер мен температураға төзімді материалдарды қолдану.
Сол кезден бері техника дамып, қазіргі заманауи жауынгерлік және кейбір азаматтық ұшақтар дыбыстан да жылдам ұша алады.
Тосқауылдан өткендегі салдарлар
Дыбыс жылдамдығын асыру бірнеше ерекше әсерлермен қатар жүреді, оларды инженерлер мен ұшқыштар ескеруі қажет. Негізгі әсерлер:
- соққы толқындарының пайда болуы және жер бетінде естілетін қатты дыбыс;
- дыбыс жылдамдығына жақындаған кезде аэродинамикалық қарсылықтың күрт өсуі;
- конструкцияға әсер ететін дірілдер мен жүктемелердің артуы;
- басқарудағы өзгерістер, арнайы технологиялар мен шеберлікті талап етеді.
Осы себептен қазіргі азаматтық авиацияда әдетте дыбыс жылдамдығынан төмен ұшатын аппараттар басым.
Техникалық мәселелер мен қазіргі технологиялар
Дыбыс жылдамдығынан жоғары ұшу үшін аэродинамика және конструкцияның беріктігі саласында бірнеше міндетті шешу қажет. Негізгі бағыттар:
- ұшақтың мұрын жағын өткірлеу және қанаттарын жіңішке ету. Бұл ауа қарсылығын төмендетіп, жүктемені азайтады;
- жоғары температураға төзімді материалдарды пайдалану. Супердыбыстық жылдамдықта корпус қатты қызады, сондықтан арнайы қорытпалар мен композиттер қолданылады;
- ұшу басқару жүйелерін жетілдіру. Қазіргі авионика құрылғылары аппараттың тұрақтылығын арттырып, жағдайға икемделуді жеңілдетеді;
- жаңа қозғалтқыш түрлерін енгізу, мысалы, тура ағынды реактивті қозғалтқыштар, олар жоғары жылдамдықта тиімді жұмыс істейді.
Осы технологиялар жылдам әрі үнемді ұшу жолдарын аша бастады.
Күнделікті өмірге және болашаққа әсері
Дыбыс тосқауылы тек авиация мен ғарыш техникасына қатысты ғана емес, сонымен бірге күнделікті өмірге де ықпал етеді. Жылдам көлік құралдары экономиканың дамуына септігін тигізіп, қашықтықтарды азайтады. Болашақта супеырдыбыстық жолаушылар ұшақтарының пайда болуы саяхаттарды әлдеқайда ыңғайлы етеді.
Дегенмен, экологиялық және акустикалық мәселелерді ескерген жөн. Үлкен дыбыс қатты ыңғайсыздық туғызуы мүмкін, ал жоғары жылдамдықтағы ұшудың жанармай шығыны әлі де көп.
Бұл саланы дамыту технологиялық мүмкіндіктер мен экономикалық тиімділіктің арасындағы теңгерімді талап етеді.
Дыбыс тосқауылы — қазіргі авиация мен технология дамуының маңызды құбылысы. Оның жеңілуі көптеген жаңалықтар мен өзгерістерге жол ашты. Бұл құбылыс әлі де зерттелуде және жаңа жетістіктерге бастайтын маңызды бағыт болып табылады.
Осылайша, дыбыс тосқауылы — физикалық шек қана емес, адамзаттың жаңа биіктерді бағындыруға деген ұмтылысының символы. Ол зерттеулер мен технологияларды жетілдіруге шабыттандырады және болашақта жылдамдық пен тиімділік жағынан бұрын-соңды болмаған деңгейге жетуге мүмкіндік береді.
