¿En qué pensamos cuando escuchamos la expresión "barrera del sonido"? Cierto límite y barrera, cuya superación puede afectar gravemente a la audición y al bienestar. Por lo general, la barrera del sonido se asocia con la conquista del espacio aéreo y la profesión de piloto.
Superar esta barrera puede provocar el desarrollo de enfermedades crónicas, síndromes dolorosos y reacciones alérgicas. ¿Son estas percepciones correctas o son estereotipos? ¿Tienen una base fáctica? ¿Qué es una barrera de sonido? ¿Cómo y por qué ocurre? Todo esto y algunos matices adicionales, así como hechos históricos relacionados con este concepto, intentaremos averiguarlo en este artículo.
Esta misteriosa ciencia es la aerodinámica
En la ciencia de la aerodinámica, diseñada para explicar los fenómenos que acompañan el movimiento de un
avión, existe el concepto de "barrera del sonido". esta es una filafenómenos que ocurren durante el movimiento de aviones supersónicos o misiles que se mueven a velocidades cercanas a la velocidad del sonido o mayores.
¿Qué es una onda de choque?
Durante el flujo supersónico alrededor del aparato, surge una onda de choque en el túnel de viento. Sus huellas se pueden ver incluso a simple vista. En el suelo están marcados con una línea amarilla. Fuera del cono de la onda de choque, frente a la línea amarilla, en el suelo, el avión ni siquiera es audible. A una velocidad superior a la del sonido, los cuerpos se ven sometidos a un flujo alrededor del flujo sonoro, lo que se traduce en una onda de choque. Puede haber más de uno, dependiendo de la forma del cuerpo.
Transformación de ondas de choque
El frente de la onda de choque, que a veces se denomina onda de choque, tiene un grosor bastante pequeño, lo que permite, sin embargo, rastrear los cambios bruscos en las propiedades del flujo, una disminución de su velocidad con respecto a el cuerpo y un aumento correspondiente en la presión y temperatura del gas en el flujo. En este caso, la energía cinética se convierte parcialmente en la energía interna del gas. El número de estos cambios depende directamente de la velocidad del flujo supersónico. A medida que la onda de choque se aleja del aparato, las caídas de presión disminuyen y la onda de choque se convierte en sonido. Puede comunicarse con un observador externo que escuchará un sonido característico parecido a una explosión. Existe la opinión de que esto indica que el dispositivo ha alcanzado la velocidad del sonido, cuando el avión deja atrás la barrera del sonido.
¿Qué está pasando realmente?
El llamado momentosuperar la barrera del sonido en la práctica es el paso de una onda de choque con un estruendo creciente de motores de aviones. Ahora la unidad está por delante del sonido que la acompaña, por lo que el zumbido del motor se escuchará después. Acercar la velocidad de los aviones a la velocidad del sonido fue posible durante la Segunda Guerra Mundial, pero al mismo tiempo, los pilotos notaron señales de alarma en la operación de los aviones.
Después del final de la guerra, muchos diseñadores y pilotos de aeronaves intentaron alcanzar la velocidad del sonido y romper la barrera del sonido, pero muchos de estos intentos terminaron trágicamente. Los científicos pesimistas argumentaron que este límite no podía ser superado. De ninguna manera experimental, sino científico, fue posible explicar la naturaleza del concepto de "barrera del sonido" y encontrar formas de superarlo.
Recomendaciones deducidas para un vuelo seguro
Los vuelos seguros a velocidades transónicas y supersónicas son posibles si se evita una crisis de olas, cuya ocurrencia depende de los parámetros aerodinámicos de la aeronave y la altitud del vuelo. Las transiciones de un nivel de velocidad a otro deben realizarse lo más rápido posible utilizando postcombustión, lo que ayudará a evitar un vuelo largo en la zona de crisis de olas. La crisis de las olas como concepto vino del transporte acuático. Surgió en el momento del movimiento de los barcos a una velocidad cercana a la velocidad de las olas en la superficie del agua. Entrar en una crisis de olas conlleva la dificultad de aumentar la velocidad, y si es lo más sencillo posible superar la crisis de olas, entonces se puede llegar amodo planeo o deslizamiento en la superficie del agua.
Historia en el control de aeronaves
La primera persona que logró una velocidad de vuelo supersónica en un avión experimental fue el piloto estadounidense Chuck Yeager. Su logro se registra en la historia el 14 de octubre de 1947. En el territorio de la URSS, la barrera del sonido fue superada el 26 de diciembre de 1948 por Sokolovsky y Fedorov, quienes pilotaron un caza experimentado.
De los aviones civiles, el avión de pasajeros Douglas DC-8 fue el primero en romper la barrera del sonido, que el 21 de agosto de 1961 alcanzó una velocidad de 1,012 Mach, o 1262 km/h. La misión era recopilar datos para el diseño del ala. Entre los aviones, el récord mundial lo estableció un misil aerobalístico aire-tierra hipersónico, que está en servicio con el ejército ruso. A una altitud de 31,2 kilómetros, el cohete alcanzó una velocidad de 6389 km/h.
50 años después de romper la barrera del sonido en el aire, el inglés Andy Green logró un logro similar en un automóvil. En caída libre intentó batir el récord el estadounidense Joe Kittinger, que conquistó una altura de 31,5 kilómetros. Hoy, 14 de octubre de 2012, Felix Baumgartner estableció un récord mundial, sin la ayuda de un vehículo, en una caída libre desde una altura de 39 kilómetros, rompiendo la barrera del sonido. Al mismo tiempo, su velocidad alcanzó los 1342,8 kilómetros por hora.
La ruptura más inusual de la barrera del sonido
Es extraño pensarlo, pero el primer invento del mundo,superando este límite, se encontraba el látigo habitual, que fue inventado por los antiguos chinos hace casi 7 mil años. Casi hasta la invención de la fotografía instantánea en 1927, nadie sospechaba que el chasquido de un látigo era un estampido sónico en miniatura. Un giro brusco forma un bucle y la velocidad aumenta bruscamente, lo que confirma el clic. La barrera del sonido se supera a una velocidad de unos 1200 km/h.
El misterio de la ciudad más ruidosa
No es de extrañar que los habitantes de los pueblos pequeños se sorprendan cuando ven la capital por primera vez. La abundancia de transporte, cientos de restaurantes y centros de entretenimiento confunden y desestabilizan. El inicio de la primavera en la capital suele estar fechado en abril, no en el rebelde marzo ventisca. En abril, el cielo está despejado, los arroyos corren y los capullos se abren. La gente, cansada del largo invierno, abre sus ventanas de par en par hacia el sol, y el ruido de la calle irrumpe en las casas. Los pájaros cantan ensordecedoramente en la calle, los artistas cantan, los alegres estudiantes recitan poemas, sin mencionar el ruido en los atascos y el metro. Los empleados de los departamentos de higiene notan que no es saludable permanecer en una ciudad ruidosa durante mucho tiempo. El fondo sonoro de la capital se compone de ruidos de transporte, aire, industriales y domésticos. El más dañino es solo el ruido de los automóviles, ya que los aviones vuelan lo suficientemente alto y el ruido de las empresas se disuelve en sus edificios. El zumbido constante de los automóviles en carreteras especialmente transitadas supera dos veces todas las normas permitidas. ¿Cómo se supera la barrera del sonido en la capital? Moscú es peligroso debido a la abundancia de sonidos, por lo que los residentes de la capital están instalando ventanas de doble acristalamiento para amortiguar el ruido.
¿Cómo se rompe la barrera del sonido?
Hasta 1947, no había datos reales sobre el bienestar de una persona en la cabina de un avión que vuela más rápido que el sonido. Al final resultó que, romper la barrera del sonido requiere cierta fuerza y coraje. Durante el vuelo queda claro que no hay garantías de supervivencia. Incluso un piloto profesional no puede decir con certeza si el diseño de la aeronave resistirá el ataque de los elementos. En cuestión de minutos, el avión simplemente puede desmoronarse. ¿Qué explica esto? Cabe señalar que el movimiento a velocidad subsónica crea ondas acústicas que se dispersan como círculos de una piedra caída. La velocidad supersónica excita ondas de choque, y una persona de pie en el suelo escucha un sonido similar a una explosión. Sin computadoras poderosas, era difícil resolver ecuaciones diferenciales complejas, y uno tenía que confiar en modelos que soplaban en túneles de viento. A veces, con una aceleración insuficiente del avión, la onda de choque alcanza tal fuerza que las ventanas salen volando de las casas sobre las que vuela el avión. No todos podrán superar la barrera del sonido, porque en este momento toda la estructura está temblando, las fijaciones del aparato pueden recibir daños importantes. Por eso, la buena salud y la estabilidad emocional son tan importantes para los pilotos. Si el vuelo es suave y la barrera del sonido se supera lo más rápido posible, ni el piloto ni los posibles pasajeros sentirán sensaciones particularmente desagradables. Especialmente para la conquista de la barrera del sonido, se construyó un avión de investigación en enero de 1946. La creación de la máquina fueiniciado por orden del Ministerio de Defensa, pero en lugar de armas, estaba lleno de equipos científicos que monitoreaban el funcionamiento de mecanismos y dispositivos. Este avión era como un misil de crucero moderno con un motor cohete incorporado. La aeronave rompió la barrera del sonido a una velocidad máxima de 2736 km/h.
Monumentos verbales y materiales a la conquista de la velocidad del sonido
Los logros en romper la barrera del sonido son muy valorados hoy en día. Entonces, el avión en el que Chuck Yeager lo superó por primera vez ahora está en exhibición en el Museo Nacional del Aire y el Espacio, que se encuentra en Washington. Pero los parámetros técnicos de esta invención humana valdrían poco sin los méritos del propio piloto. Chuck Yeager asistió a la escuela de vuelo y luchó en Europa, después de lo cual regresó a Inglaterra. La suspensión injusta de volar no quebró el espíritu de Yeager, y obtuvo una cita con el comandante en jefe de las tropas de Europa. En los años restantes antes del final de la guerra, Yeager participó en 64 salidas, durante las cuales derribó 13 aviones. Chuck Yeager regresó a su tierra natal con el grado de capitán. Sus características indican una intuición fenomenal, una compostura increíble y resistencia en situaciones críticas. Más de una vez, Yeager estableció récords en su avión. Su carrera posterior fue en la Fuerza Aérea, donde entrenó a pilotos. La última vez que Chuck Yeager rompió la barrera del sonido fue a los 74 años, en el quincuagésimo aniversario de su historial de vuelo y en 1997.
Tareas complejas de los creadores de aeronavesdispositivos
El mundialmente famoso avión MiG-15 comenzó a crearse en el momento en que los desarrolladores se dieron cuenta de que era imposible basarse solo en romper la barrera del sonido, pero debían resolverse problemas técnicos complejos. Como resultado, se creó una máquina con tanto éxito que sus modificaciones fueron adoptadas por diferentes países. Varias oficinas de diseño diferentes entraron en una especie de lucha competitiva, cuyo premio fue una patente para el avión más exitoso y funcional. Desarrolló aviones con alas en flecha, lo que supuso una revolución en su diseño. El aparato ideal tendría que ser potente, rápido e increíblemente resistente a cualquier daño externo. Las alas en flecha de la aeronave se convirtieron en un elemento que les ayudó a triplicar la velocidad del sonido. Además, la velocidad de la aeronave siguió aumentando, lo que se explica por un aumento en la potencia del motor, el uso de materiales innovadores y la optimización de los parámetros aerodinámicos. Romper la barrera del sonido se ha vuelto posible y real incluso para un no profesional, pero no se vuelve menos peligroso debido a esto, por lo que cualquier buscador extremo debe evaluar con sensatez sus puntos fuertes antes de decidirse por tal experimento.
