Шум




Отчего так шумно? Механизмы и шум - часть 22


«Звуковой хлопок» — новый тип шума, по сравнению с которым остальные кажутся незначительными, и он создает проблемы государственного масштаба. Что же такое «звуковой хлопок?» Когда военные самолеты впервые полетели со сверхзвуковыми скоростями, создатели многих кинофильмов того времени старались запечатлеть «преодоление звукового барьера». Летчики в защитных очках выдвигали вперед челюсть, скрежетали зубами, экран сотрясался, и капли пота сбегали у них со лба, когда, подобно Армаггедону, приближался кульминационный душераздирающий момент и они прорывались сквозь звуковой барьер. Впрочем, специалисты мне объяснили, что можно достичь числа Маха, равного 1, ничего при этом не заметив...

Рис. 28. Волны давления в воздухе при дозвуковой и сверхзвуковой скоростях движения.

На самом деле от звукового хлопка страдают люди, оставшиеся на земле. Когда твердое тело движется в воздухе, непосредственно впереди этого тела возникает повышенное давление. При скорости тела, меньшей скорости звука, это давление остается малым и только дает начало звуковым волнам, отходящим от тела (рис. 28). Но если скорость тела относительно окружающего воздуха больше скорости звука, звуковые волны не успевают отходить от тела и давление накапливается впереди тела, образуя скачок уплотнения (ударная волна) конической формы. Конус расширяется, и ударная волна в конце концов достигает земли, где воспринимается как звук хлопка или гул выстрела. Вопреки весьма распространенным представлениям звуковой хлопок возникает по следу самолета на протяжении всего времени, пока он летит со сверхзвуковой скоростью, а не только в момент «преодоления звукового барьера». Так как с увеличением высоты температура воздуха понижается во всей тропосфере, температурный градиент вызывает изгиб пути ударной волны кверху (гл. 7) и поэтому она не всегда достигает земли. Чтобы ударная волна значительной величины дошла до земли, число Маха у самолета, идущего на высоте 10 000 м, должно превышать 1,3 Ударные волны имеют N-образную форму (рис. 29); они возникают во всех точках, где форма самолета претерпевает изменения, например в местах соединения крыльев с корпусом, у обтекателей мотора, у стабилизаторов и рулей, но все эти второстепенные волны сливаются по мере распространения, так что до земли доходят только два основных удара — от носа и от хвоста, что и придает ударной волне N-образную форму.Вот почему мы слышим звуковой хлопок как два быстро следующих друг за другом удара.

Рис. 29. Звуковой хлопок.

С увеличением высоты полета интенсивность хлопка на земле уменьшается. Следует также иметь в виду, что на высотах, где летают сверхзвуковые самолеты, воздух заметно разрежен и это уменьшает амплитуду волны. Заостренная, подобно игле, форма носа сверхзвуковых самолетов, помимо всего прочего, способствует уменьшению волны давления впереди самолета.




Содержание  Назад  Вперед