세계 최초로 음속을 깨뜨린 사람. 초음속 장벽을 최초로 돌파한 조종사는 누구였을까? 항공기로 음속 장벽을 넘다

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공기 역학의 음속 장벽은 음속에 가깝거나 그 이상의 속도로 항공기(예: 초음속 항공기, 로켓)의 움직임을 수반하는 여러 현상의 이름입니다.

초음속 가스 흐름이 고체 주위로 흐를 때 충격파(때로는 몸체의 모양에 따라 두 개 이상)가 앞쪽 가장자리에 형성됩니다. 사진은 모형의 동체 끝부분, 날개의 앞뒤 가장자리, 모형의 뒤쪽 끝 부분에 충격파가 형성되는 모습을 보여줍니다.

두께가 매우 작은(mm 단위) 충격파(때때로 충격파라고도 함)의 전면에서 흐름 특성의 근본적인 변화가 거의 갑자기 발생합니다. 몸체에 대한 속도는 감소하고 아음속이면 흐름의 압력과 가스의 온도가 갑자기 증가합니다. 흐름의 운동 에너지 중 일부는 가스의 내부 에너지로 변환됩니다. 이러한 모든 변화는 초음속 흐름의 속도가 빠를수록 커집니다. 극초음속(마하 5 이상)에서는 가스 온도가 수천도에 이르며, 이는 이러한 속도로 이동하는 차량에 심각한 문제를 야기합니다. 예를 들어 컬럼비아 셔틀은 2003년 2월 1일 열 보호 쉘 손상으로 인해 붕괴되었습니다. 비행 중에 발생했습니다).

이 파동이 예를 들어 지구에 있는 관찰자에게 도달하면 폭발음과 비슷한 큰 소리가 들립니다. 일반적인 오해는 이것이 항공기가 음속에 도달했거나 "음속 장벽을 무너뜨린 결과"라는 것입니다. 실제로 이 순간 충격파가 관찰자 옆을 지나가며 초음속으로 움직이는 항공기를 지속적으로 동반합니다. 일반적으로 관찰자는 "팝" 직후 항공기 엔진의 윙윙거리는 소리를 들을 수 있는데, 이는 항공기가 내는 소리보다 더 빠르게 움직이기 때문에 충격파가 지나갈 때까지 들리지 않습니다. 아음속 비행 중에 매우 유사한 관찰이 발생합니다. 높은 고도(1km 이상)에서 관찰자 위로 비행하는 항공기는 들리지 않거나 오히려 지연되어 들립니다. 음원 방향이 방향과 일치하지 않습니다. 지상에서 관찰자가 볼 수 있도록 항공기에 표시됩니다.

이미 제2차 세계대전 중에 전투기의 속도가 음속에 가까워지기 시작했습니다. 동시에 조종사는 때때로 당시에는 이해할 수 없었고 최대 속도로 비행할 때 기계에서 발생하는 위협적인 현상을 관찰하기 시작했습니다. 미 공군 조종사가 그의 사령관 아놀드 장군에게 보낸 감동적인 보고서는 다음과 같습니다.
“선생님, 우리 비행기는 이미 매우 엄격합니다. 만약 더 빠른 속도의 자동차가 등장한다면 우리는 그 자동차를 날릴 수 없을 것입니다. 지난주에 나는 Mustang을 타고 Me-109를 쓰러뜨렸습니다. 내 비행기는 공압 망치처럼 흔들리고 방향타를 따르지 않았습니다. 나는 그를 다이빙에서 빼낼 수 없었다. 지상에서 불과 300미터밖에 떨어지지 않아 차의 수평을 맞추는 데 어려움을 겪었습니다…

전쟁이 끝난 후 많은 항공기 설계자와 시험 조종사가 심리적으로 중요한 지표인 음속에 도달하기 위해 끈질기게 시도했을 때 이러한 이상한 현상이 표준이 되었고 이러한 시도 중 상당수는 비극적으로 끝났습니다. 이로 인해 "음향 장벽"(프랑스어 mur du son, 독일 Schallmauer - 사운드 월)이라는 다소 신비로운 표현이 탄생했습니다. 비관론자들은 열성팬들이 목숨을 걸고 반복적으로 이를 시도했지만 이 한계를 초과할 수 없다고 주장했습니다. 초음속 가스 이동에 대한 과학적 아이디어의 발전으로 "음속 장벽"의 특성을 설명할 수 있을 뿐만 아니라 이를 극복할 수 있는 방법도 찾을 수 있게 되었습니다.

역사적 사실

* 제어된 비행에서 초음속 속도에 도달한 최초의 조종사는 실험용 Bell X-1 항공기(직선 날개 및 XLR-11 로켓 엔진 포함)의 미국 시험 조종사 Chuck Yeager였으며 얕은 비행에서 M = 1.06의 속도에 도달했습니다. 잠수. 이것은 1947년 10월 14일에 일어났습니다.
* 소련에서는 1948년 12월 26일 소콜로프스키(Sokolovsky)에 의해 처음으로 음속 장벽이 무너졌고, 그 다음 실험용 La-176 전투기를 타고 하강하는 페도로프(Fedorov)에 의해 무너졌습니다.
* 음속 장벽을 돌파한 최초의 민간 항공기는 더글러스 DC-8 여객기였습니다. 1961년 8월 21일, 12,496m 고도에서 통제된 다이빙 중에 1.012M(1262km/h)의 속도에 도달했습니다. 이 비행은 날개의 새로운 앞쪽 가장자리 설계를 위한 데이터를 수집하기 위해 수행되었습니다.
* 1997년 10월 15일, 비행기가 음속을 깨뜨린 지 50년 후, 영국인 Andy Green은 Thrust SSC를 타고 음속을 깨뜨렸습니다.
* 2012년 10월 14일, 펠릭스 바움가르트너(Felix Baumgartner)는 전동 차량의 도움 없이 39km 높이에서 뛰어내리면서 최초로 음속 장벽을 무너뜨린 사람이 되었습니다. 자유 낙하에서 그는 시속 1342.8km의 속도에 도달했습니다.

사진:
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F-18-diamondback_blast.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/파일:Sonic_boom_cloud.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F-14D_Tomcat_breaking_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:B-1B_Breaking_the_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transonic_Vapor_F-16_01.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA-18F_Breaking_SoundBarrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Suponic_aircraft_breaking_sound_barrier.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA18_faster_than_sound.jpg
* http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FA-18_Super_Hornet_VFA-102.jpg
* http://it.wikipedia.org/wiki/File:F-22_Supersonic_Flyby.jpg

"음속 장벽"이라는 표현을 들으면 우리는 무엇을 상상합니까? 특정 한도는 청력과 웰빙에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 음속 장벽은 공역 정복과 관련이 있으며

이 장애물을 극복하면 오래된 질병, 통증 증후군 및 알레르기 반응이 발생할 수 있습니다. 이러한 생각은 정확합니까, 아니면 확립된 고정관념을 나타내는 것입니까? 사실에 근거한 내용이 있나요? 음속 장벽이란 무엇입니까? 어떻게 그리고 왜 발생합니까? 이 기사에서 우리는 이 개념과 관련된 역사적 사실뿐만 아니라 이 모든 것과 몇 가지 추가 뉘앙스를 찾으려고 노력할 것입니다.

이 신비로운 과학은 공기역학이다

공기역학의 과학으로, 움직임에 수반되는 현상을 설명하기 위해 고안되었습니다.
항공기에는 "음속 장벽"이라는 개념이 있습니다. 이는 음속에 가깝거나 그 이상의 속도로 움직이는 초음속 항공기나 로켓이 이동할 때 발생하는 일련의 현상이다.

충격파란 무엇입니까?

차량 주위에 초음속 흐름이 흐르면서 풍동에 충격파가 나타납니다. 그 흔적은 육안으로도 볼 수 있습니다. 지상에는 노란색 선으로 표현되어 있습니다. 충격파 원뿔 밖, 노란색 선 앞에는 비행기가 지상에 있는 소리조차 들리지 않습니다. 소리를 초과하는 속도에서 신체는 충격파를 수반하는 소리 흐름의 흐름을 받게 됩니다. 신체의 모양에 따라 둘 이상이 있을 수 있습니다.

충격파 변환

때때로 충격파라고도 불리는 충격파 전면은 두께가 매우 얇지만 그럼에도 불구하고 흐름 특성의 급격한 변화, 몸체에 대한 속도의 감소 및 이에 따른 흐름의 증가를 추적할 수 있습니다. 흐름에 있는 가스의 압력과 온도. 이 경우 운동에너지의 일부가 기체의 내부에너지로 변환됩니다. 이러한 변화의 수는 초음속 흐름의 속도에 직접적으로 의존합니다. 충격파가 장치에서 멀어짐에 따라 압력 강하가 감소하고 충격파가 음파로 변환됩니다. 그것은 폭발과 유사한 특징적인 소리를 듣게 될 외부 관찰자에게 도달할 수 있습니다. 이는 비행기가 음속 장벽을 벗어날 때 장치가 음속에 도달했음을 나타내는 의견이 있습니다.

정말 무슨 일이 일어나고 있는 걸까요?

실제로 소위 음속 장벽이 무너지는 순간은 항공기 엔진의 포효가 증가하면서 충격파가 통과하는 것을 나타냅니다. 이제 장치가 수반되는 소리보다 앞서 있으므로 그 후에 엔진의 윙윙거리는 소리가 들립니다. 제2차 세계 대전 중에 음속에 접근하는 것이 가능해졌지만 동시에 조종사들은 항공기 운항 중에 경고 신호를 발견했습니다.

전쟁이 끝난 후 많은 항공기 설계자와 조종사는 음속을 달성하고 음속 장벽을 깨려고 노력했지만 이러한 시도 중 상당수는 비극적으로 끝났습니다. 비관적인 과학자들은 이 한계를 초과할 수 없다고 주장했습니다. 결코 실험적이지 않고 과학적인 방법으로 '음속 장벽' 개념의 본질을 설명하고 이를 극복할 수 있는 방법을 찾는 것이 가능했습니다.

항공기의 공기 역학적 매개 변수와 비행 고도에 따라 발생하는 파동 위기를 피함으로써 천음속 및 초음속 속도의 안전한 비행이 가능합니다. 한 속도 수준에서 다른 속도 수준으로의 전환은 애프터버너를 사용하여 가능한 한 빨리 수행되어야 하며, 이는 파도 위기 구역에서 장시간 비행을 피하는 데 도움이 됩니다. 개념으로서의 파도 위기는 해상 운송에서 비롯되었습니다. 선박이 수면의 파도 속도에 가까운 속도로 움직일 때 발생했습니다. 파도 위기에 빠지면 속도를 높이는 데 어려움이 따르며, 파도 위기를 최대한 간단하게 극복하면 수면을 따라 활주하거나 미끄러지는 모드로 들어갈 수 있습니다.

항공기 통제의 역사

실험용 항공기로 초음속 비행 속도에 도달한 최초의 사람은 미국 조종사 척 예거(Chuck Yeager)였습니다. 그의 업적은 1947년 10월 14일 역사에 기록되었습니다. 소련 영토에서는 1948년 12월 26일 숙련된 전투기를 조종하던 소콜로프스키와 페도로프에 의해 음속 장벽이 무너졌습니다.

민간인 사이에서 여객기 더글러스 DC-8(Douglas DC-8)은 1961년 8월 21일에 마하 1.012, 즉 1262km/h의 속도에 도달하여 음속 장벽을 무너뜨렸습니다. 비행의 목적은 날개 설계를 위한 데이터를 수집하는 것이었습니다. 항공기 중에서는 러시아군이 운용하는 극초음속 공대지 공대지 미사일이 세계 기록을 세웠다. 고도 31.2km에서 로켓의 속도는 6389km/h에 달했다.

영국인 앤디 그린(Andy Green)은 공중에서 음속 장벽을 허물고 50년 만에 자동차에서도 비슷한 성과를 거두었습니다. 미국인 Joe Kittinger는 자유 낙하 기록을 깨려고 31.5km 높이에 도달했습니다. 오늘, 2012년 10월 14일, 펠릭스 바움가르트너(Felix Baumgartner)는 교통의 도움 없이 39km 높이에서 자유낙하하여 음속을 깨며 세계 기록을 세웠습니다. 속도는 시속 1342.8km에 이르렀습니다.

음속 장벽의 가장 특이한 파괴

생각해보면 이상하지만 이 한계를 극복한 세계 최초의 발명품은 거의 7천년 전 고대 중국인이 발명한 일반 채찍이었습니다. 1927년 즉석 사진이 발명되기 전까지는 채찍 소리가 소형 음파 붐이라고 의심한 사람은 거의 없었습니다. 날카로운 스윙은 루프를 형성하고 속도가 급격히 증가하는 것을 클릭으로 확인합니다. 음속 장벽은 시속 1200km 정도에서 깨집니다.

가장 시끄러운 도시의 미스터리

작은 마을 주민들이 처음으로 수도를 보고 충격을 받는 것은 당연합니다. 풍부한 교통수단, 수백 개의 레스토랑과 엔터테인먼트 센터가 여러분을 혼란스럽게 하고 불안하게 만듭니다. 수도의 봄은 반항적이고 눈보라가 몰아치는 3월이 아닌 일반적으로 4월부터 시작됩니다. 4월에는 하늘이 맑고, 시냇물이 흐르고, 꽃봉오리가 피어납니다. 긴 겨울에 지친 사람들은 햇살을 향해 창문을 활짝 열고, 거리의 소음이 집 안으로 들끓는다. 거리에서는 새들이 귀가 먹먹하게 지저귀고, 예술가들이 노래하고, 쾌활한 학생들이 시를 낭송하며, 교통 체증과 지하철의 소음은 말할 것도 없습니다. 위생부 직원들은 시끄러운 도시에 오랫동안 머무르는 것이 건강에 해롭다고 지적합니다. 수도의 건전한 배경은 교통,
항공, 산업 및 가정용 소음. 가장 해로운 것은 자동차 소음입니다. 비행기가 꽤 높이 날고 기업의 소음이 건물에 녹아 있기 때문입니다. 특히 바쁜 고속도로에서 끊임없는 자동차의 포효는 모든 허용 기준을 두 배나 초과합니다. 자본은 어떻게 음속 장벽을 극복합니까? 모스크바는 소리가 많아 위험하기 때문에 수도 주민들은 소음을 줄이기 위해 이중창을 설치합니다.

음속 장벽은 어떻게 습격됩니까?

1947년까지는 소리보다 빠르게 나는 비행기 조종석에 앉은 사람의 건강 상태에 대한 실제 데이터가 없었습니다. 알고 보니 음속 장벽을 깨려면 어느 정도의 힘과 용기가 필요합니다. 비행 중에는 생존이 보장되지 않는다는 것이 분명해집니다. 전문 조종사라도 항공기 설계가 외부 요인의 공격을 견딜 수 있는지 여부는 확실하게 말할 수 없습니다. 몇 분 안에 비행기가 무너질 수 있습니다. 이것을 설명하는 것은 무엇입니까? 아음속 속도의 움직임은 떨어진 돌에서 원처럼 퍼지는 음파를 생성한다는 점에 유의해야 합니다. 초음속의 속도는 충격파를 일으키고, 땅에 서 있는 사람에게는 폭발음과 비슷한 소리가 들립니다. 강력한 컴퓨터가 없으면 복잡한 문제를 해결하기 어려웠고 풍동에서 불어오는 모델에 의존해야 했습니다. 때로는 비행기의 가속도가 불충분할 때 충격파가 비행기가 날아가는 집 밖으로 창문이 날아갈 정도의 힘에 도달합니다. 이 순간 전체 구조가 흔들리고 장치 장착부가 심각한 손상을 입을 수 있기 때문에 모든 사람이 음속 장벽을 극복할 수 있는 것은 아닙니다. 이것이 바로 조종사에게 건강과 정서적 안정이 그토록 중요한 이유입니다. 비행이 순조롭게 진행되고 음속 장벽이 최대한 빨리 극복된다면 조종사나 승객 모두 특별히 불쾌한 감각을 느끼지 못할 것입니다. 1946년 1월 음속 장벽을 무너뜨리기 위해 특별히 연구용 항공기가 제작되었습니다. 기계 제작은 국방부의 명령에 따라 시작되었지만 무기 대신 메커니즘과 도구의 작동 모드를 모니터링하는 과학 장비로 채워졌습니다. 이 비행기는 로켓 엔진이 내장된 현대식 순항 미사일과 같았습니다. 비행기는 최고 속도 2736㎞/h로 음속을 돌파했다.

소리의 속도를 정복하기 위한 언어적, 물질적 기념물

음속 장벽을 깨는 성과는 오늘날에도 여전히 높은 평가를 받고 있습니다. 그래서 척 예거가 처음 이겨낸 비행기는 현재 워싱턴에 있는 국립항공우주박물관에 전시돼 있다. 그러나 이 인간 발명품의 기술적 매개변수는 조종사 자신의 장점이 없다면 거의 가치가 없을 것입니다. 척 예거(Chuck Yeager)는 비행학교를 졸업하고 유럽에서 전투를 벌인 후 영국으로 돌아왔습니다. 비행에서 부당하게 제외된 것은 예거의 정신을 꺾지 않았고, 그는 유럽군 총사령관과의 환대를 달성했습니다. 전쟁이 끝날 때까지 남은 몇 년 동안 Yeager는 64개의 전투 임무에 참여했으며 그 동안 13대의 항공기를 격추했습니다. 척 예거는 선장으로 고국으로 돌아왔다. 그의 특성은 중요한 상황에서 경이로운 직관, 놀라운 평정심 및 인내력을 나타냅니다. Yeager는 비행기에서 여러 번 기록을 세웠습니다. 그의 추가 경력은 공군 부대에서 이루어졌으며 그곳에서 조종사를 훈련했습니다. 척 예거가 마지막으로 음속을 깨뜨린 것은 74세의 비행 역사 50주년이자 1997년이었다.

항공기 제작자의 복잡한 작업

세계적으로 유명한 MiG-15 항공기는 개발자들이 음속 장벽을 깨는 것에만 의존하는 것은 불가능하고 복잡한 기술적 문제를 해결해야 한다는 것을 깨달은 순간 만들어지기 시작했습니다. 그 결과, 기계가 매우 성공적으로 만들어졌으며 그 수정 사항이 여러 국가에서 서비스를 시작했습니다. 몇몇 다른 설계국은 일종의 경쟁 투쟁에 돌입했는데, 그 상은 가장 성공적이고 기능적인 항공기에 대한 특허였습니다. 날개가 휘어진 항공기가 개발되었는데, 이는 설계에 있어서 혁명이었습니다. 이상적인 장치는 강력하고 빠르며 외부 손상에 대한 내구성이 뛰어나야 합니다. 비행기의 날개는 음속을 세 배로 높이는 데 도움이 되는 요소가 되었습니다. 그런 다음 엔진 출력 증가, 혁신적인 재료 사용 및 공기 역학적 매개 변수 최적화로 설명되는 계속 증가했습니다. 전문가가 아닌 사람도 음속 장벽을 극복하는 것이 가능하고 현실화되었지만 이것이 덜 위험한 것은 아니므로 익스트림 스포츠 애호가라면 그러한 실험을 결정하기 전에 자신의 강점을 현명하게 평가해야 합니다.

(때때로 체형에 따라 둘 이상). 사진은 모형의 동체 끝부분, 날개의 앞뒤 가장자리, 모형의 뒤쪽 끝 부분에 충격파가 형성되는 모습을 보여줍니다.

충격파의 전면은 장치에서 멀어짐에 따라 점차적으로 거의 규칙적인 원뿔 모양을 취하고, 충격파의 전면은 원뿔 상단에서 거리가 멀어짐에 따라 감소하며, 충격파는 음파로 변합니다. 원뿔의 모선과 축 사이의 각도는 다음 관계에 의해 마하 수와 관련됩니다.

파도의 위기

파동 위기는 일반적으로 항공기의 공기 역학적 특성 저하(항력 증가, 감소)와 함께 비행 속도가 음속에 접근함에 따라 항공기 주변의 공기 흐름 특성의 변화입니다. 리프트, 진동의 출현 등

이미 제2차 세계대전 중에 전투기의 속도가 음속에 가까워지기 시작했습니다. 동시에 조종사는 때때로 당시에는 이해할 수 없었고 최대 속도로 비행할 때 기계에서 발생하는 위협적인 현상을 관찰하기 시작했습니다. 미 공군 조종사가 그의 사령관 아놀드 장군에게 보낸 감동적인 보고서는 다음과 같습니다.

“선생님, 우리 비행기는 이미 매우 엄격합니다. 만약 그보다 더 빠른 속도의 자동차가 등장한다면 우리는 그 자동차를 날릴 수 없게 될 것입니다. 지난주에 나는 Mustang을 타고 Me-109를 쓰러뜨렸습니다. 내 비행기는 공압 망치처럼 흔들리고 방향타를 따르지 않았습니다. 나는 그를 다이빙에서 빼낼 수 없었다. 지상에서 불과 300미터밖에 떨어지지 않아 차의 수평을 맞추는 데 어려움을 겪었습니다...”

전쟁이 끝난 후 많은 항공기 설계자와 시험 조종사가 심리적으로 중요한 지표인 음속에 도달하기 위해 끈질기게 시도했을 때 이러한 이상한 현상이 표준이 되었고 이러한 시도 중 상당수는 비극적으로 끝났습니다. 이로 인해 "음속 장벽"(fr. 무르 두 아들, 독일어 샬마우어- 사운드 월). 비관론자들은 열성팬들이 목숨을 걸고 반복적으로 이를 시도했지만 이 한계를 초과할 수 없다고 주장했습니다. 초음속 가스 이동에 대한 과학적 아이디어의 발전으로 "음속 장벽"의 특성을 설명할 수 있을 뿐만 아니라 이를 극복할 수 있는 방법도 찾을 수 있게 되었습니다.

항공기의 동체, 날개 및 꼬리 주위의 아음속 흐름 동안 국지적 흐름 가속 영역은 윤곽의 볼록한 부분에 나타납니다. 항공기의 비행 속도가 음속에 접근하면 흐름 가속 영역에서 공기 이동의 국지적 속도가 음속을 약간 초과할 수 있습니다(그림 1a). 가속 영역을 통과하면 필연적으로 충격파가 형성되면서 흐름이 느려집니다(이것은 초음속 흐름의 특성입니다. 초음속에서 아음속 속도로의 전환은 충격파 형성과 함께 항상 불연속적으로 발생합니다). 이러한 충격파의 강도는 작습니다. 전면의 압력 강하는 작지만 차량 표면의 여러 지점에서 한 번에 많은 수로 나타나며 함께 주변 흐름의 특성을 급격하게 변경합니다. 비행 특성이 악화되면 날개의 양력이 감소하고 공기 방향타와 에일러론의 효율성이 떨어지고 차량을 제어할 수 없게 되며 이 모든 것이 극도로 불안정해지고 강한 진동이 발생합니다. 이 현상을 파도의 위기. 차량의 속도가 초음속(>1)이 되면 특성이 근본적으로 변하지만 흐름은 다시 안정됩니다(그림 1b).


쌀. 1a. 소리의 흐름에 가깝게 에어로잉합니다.	쌀. 1b. 초음속 흐름으로 비행합니다.

상대적으로 두꺼운 프로필을 가진 날개의 경우 파도 위기 상황에서 압력 중심이 급격히 뒤로 이동하고 항공기 기수가 "더 무거워집니다". 그러한 날개를 가진 피스톤 전투기의 조종사는 "음속 장벽"에 접근 할 때 높은 고도에서 최대 출력으로 다이빙하여 최대 속도에 도달하려고 시도하면서 파도 위기의 희생자가되었습니다. 일단 그 안에 들어가면 나갈 수 없었습니다. 속도를 줄이지 않고 다이빙을 할 수 있는데, 이는 다이빙에서 하기가 매우 어렵습니다. 국내 항공 역사상 수평 비행 중 다이빙에 빠진 가장 유명한 사례는 BI-1 로켓을 최대 속도로 테스트할 때 발생한 Bakhchivandzhi 재난입니다. P-51 Mustang 또는 Me-109와 같은 직선 날개를 가진 제2차 세계 대전 최고의 전투기는 700-750km/h의 속도로 높은 고도에서 파도 위기를 경험했습니다. 동시에, 같은 시기의 Messerschmitt Me.262와 Me.163 제트기는 날개를 휘두르며 아무런 문제 없이 800km/h 이상의 속도에 도달할 수 있었습니다. 또한 수평 비행에서 전통적인 프로펠러를 사용하는 항공기는 프로펠러 블레이드가 파도 위기 구역에 들어가 항공기보다 훨씬 일찍 효율성을 잃기 때문에 음속에 가까운 속도에 도달할 수 없다는 점에 유의해야 합니다. 세이버 모양의 블레이드를 갖춘 초음속 프로펠러는 이 문제를 해결할 수 있지만 현재 이러한 프로펠러는 기술적으로 너무 복잡하고 소음이 심하기 때문에 실제로 사용되지 않습니다.

순항 비행 속도가 음속(800km/h 이상)에 매우 가까운 현대 아음속 항공기는 일반적으로 날개가 휘어지고 꼬리 부분이 얇은 표면으로 설계되어 파동 위기가 더 높은 값으로 전환되기 시작하는 속도를 허용합니다. 초음속 속도를 얻을 때 파도 위기 구간을 통과해야 하는 초음속 항공기는 초음속 공기 흐름의 특성과 초음속 비행 조건에서 발생하는 하중을 견딜 필요가 있다는 점에서 아음속 항공기와 설계상의 차이가 있습니다. 특히 파동 위기 - 평면상 삼각형, 다이아몬드 모양 또는 삼각형 프로필을 가진 날개.

아음속 비행 속도에서는 파동 위기가 시작되는 속도를 피해야 합니다(이 속도는 항공기의 공기역학적 특성과 비행 고도에 따라 달라집니다).
제트기의 아음속에서 초음속 속도로의 전환은 파도 위기 지역에서 장시간 비행을 피하기 위해 엔진 애프터버너를 사용하여 가능한 한 빨리 수행되어야 합니다.

용어 파도의 위기또한 수면의 파도 속도에 가까운 속도로 움직이는 선박에도 적용됩니다. 파도 위기가 발생하면 속도를 높이기가 어렵습니다. 선박이 파도 위기를 극복한다는 것은 활주 모드(수면을 따라 선체가 미끄러지는)로 들어가는 것을 의미합니다.

역사적 사실

제어된 비행에서 초음속 속도에 도달한 최초의 조종사는 실험용 Bell X-1 항공기(직선 날개 및 XLR-11 로켓 엔진 포함)의 미국 시험 조종사 Chuck Yeager였으며 얕은 비행에서 M = 1.06의 속도에 도달했습니다. 잠수. 이것은 1947년 10월 14일에 일어났습니다.
소련에서는 1948년 12월 26일 소콜로프스키(Sokolovsky)에 의해 처음으로 음속 장벽이 무너졌고, 그 다음 실험용 La-176 전투기를 타고 하강하는 페도로프(Fedorov)에 의해 무너졌습니다.
음속 장벽을 돌파한 최초의 민간 항공기는 더글러스 DC-8 여객기였습니다. 1961년 8월 21일, 12,496m 고도에서 통제된 다이빙 중에 1.012M(1262km/h)의 속도에 도달했습니다. 이 비행은 날개의 새로운 앞쪽 가장자리 설계를 위한 데이터를 수집하기 위해 수행되었습니다.
1997년 10월 15일, 비행기의 음속 장벽을 깨뜨린 지 50년 후, 영국인 앤디 그린(Andy Green)은 Thrust SSC 자동차를 타고 음속을 깨뜨렸습니다.
2012년 10월 14일, 펠릭스 바움가르트너(Felix Baumgartner)는 전동 차량의 도움 없이 39km 높이에서 뛰어내리면서 최초로 음속 장벽을 무너뜨린 사람이 되었습니다. 자유 낙하에서 그는 시속 1342.8km의 속도에 도달했습니다.

또한보십시오

열 장벽(극초음속 항공기 개발 문제)

노트

연결

항공우주공학의 이론 및 공학 기초.

위키미디어 재단. 2010.

다른 사전에 "음속 장벽"이 무엇인지 확인하십시오.

사운드 배리어(SOUND BARRIER)는 비행 속도를 음속(초음속) 이상으로 높일 때 항공 장애의 원인이 됩니다. 음속에 가까워지면 항공기는 예상치 못한 항력 증가와 공기 역학적 양력 손실을 경험하게 됩니다. 과학 기술 백과사전

대기권에서 아음속 비행 속도에서 초음속 비행 속도로 전환되는 순간 비행기나 로켓 비행 중에 발생하는 현상입니다. 항공기 속도가 음속(1200km/h)에 가까워질수록 전방 공기에 얇은 영역이 나타나며... 기술백과사전

음속 장벽- garso barjeras statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. 음파 장벽 사운드 배리어 vok. Schallbarriere, f; Schallmauer, f rus. 소리 장벽, m pranc. 배리어 소니크, f; 프론티에르 소니크, f; mur de son, m … Fizikos terminų žodynas

음속 장벽- Garso barjeras 상태는 T sritis Energetika apibrėžtis Staigus aerodinaminio pasipriešinimo padidėjimas, kai orlaivio greitis tampa garso greičiu (viršijama kritinė Macho skaičiaus vertė)입니다. Aiškinamas bangų krize dėl staiga padidėjusio… Aiškinamasis šiluminės ir Branduolinės technikos terminų žodynas

1947년 10월 14일, 인류는 또 다른 이정표를 세웠습니다. 한계는 특정 물리량, 즉 지구 대기 조건에서 온도와 압력에 따라 1100-1200km/h 범위 내에 있는 공기 중 소리의 속도로 표현되는 매우 객관적입니다. 초음속을 정복한 미국 조종사 척 예거(Charles Elwood "Chuck" Yeager)는 제2차 세계 대전의 젊은 참전용사로 남다른 용기와 탁월한 사진발달 능력을 갖추고 있어 14년 만에 고국에서 단숨에 인기를 끌었습니다. 나중에 유리 가가린.

그리고 음속의 장벽을 넘기 위해서는 정말 용기가 필요했습니다. 1년 후인 1948년에 예거의 업적을 반복한 소련 조종사 이반 페도로프(Ivan Fedorov)는 당시 자신의 감정을 이렇게 회상했다. 그것이 무엇인지, 그리고 항공기의 설계가 이러한 요소를 견딜 수 있는지 여부를 실제로 아는 사람은 아무도 없었습니다. 하지만 우리는 그것에 대해 생각하지 않으려고 노력했습니다.”

실제로 자동차가 초음속에서 어떻게 작동할지에 대한 완전한 명확성은 없었습니다. 항공기 설계자들은 항공기 속도가 증가함에 따라 항공기의 견고한 구조와 항공기의 견고한 구조 모두에서 발생하는 자체 진동인 플러터 문제를 긴급하게 해결해야 했던 30년대의 갑작스러운 불행에 대한 신선한 기억을 여전히 가지고 있었습니다. 피부가 벗겨져 몇 분 만에 항공기가 찢어집니다. 프로세스는 눈사태처럼 빠르게 발전했으며 조종사는 비행 모드를 변경할 시간이 없었고 기계는 공중에서 무너졌습니다. 오랫동안 여러 나라의 수학자, 디자이너들은 이 문제를 해결하기 위해 고군분투했습니다. 결국 이 현상에 대한 이론은 당시 러시아의 젊은 수학자 Mstislav Vsevolodovich Keldysh(1911~1978)에 의해 창안되었으며, 이후 소련 과학 아카데미 회장이 되었습니다. 이 이론의 도움으로 불쾌한 현상을 영원히 없앨 수 있는 방법을 찾을 수 있었습니다.

음속 장벽에서도 똑같이 불쾌한 놀라움이 예상된다는 것은 분명합니다. 강력한 컴퓨터가 없으면 공기역학의 복잡한 미분방정식의 수치 해법은 불가능했고, 풍동에서 모델을 "불어넣는" 것에 의존해야 했습니다. 그러나 질적 고려 사항에 따르면 음속에 도달하면 항공기 근처에 충격파가 나타나는 것이 분명했습니다. 가장 중요한 순간은 음속을 깨는 것입니다. 항공기의 속도를 음속과 비교할 때 말이죠. 이 순간, 파면의 서로 다른 측면의 압력 차이가 빠르게 증가하고, 그 순간이 순간보다 오래 지속되면 비행기가 펄럭이는 것보다 더 나빠질 수 없습니다. 때로는 가속력이 충분하지 않은 상태에서 음속 장벽을 깨뜨릴 때 항공기에서 발생하는 충격파로 인해 지상에 있는 집 창문의 유리가 깨질 수도 있습니다.

항공기의 속도와 음속의 비율을 마하수(독일의 유명한 기계공이자 철학자인 에른스트 마하의 이름을 따서 명명)라고 합니다. 음속 장벽을 통과할 때 조종사에게는 M 숫자가 1을 뛰어넘는 것처럼 보입니다. Chuck Yeager는 속도계 바늘이 0.98에서 1.02로 점프한 후 실제로 조종석에 "신성한" 침묵이 있었던 것을 보았습니다. 명백한: 단지 수준 항공기 기내의 음압은 여러 번 떨어집니다. 이 "소리 정화"의 순간은 매우 교활하며 많은 테스터의 생명을 앗아갔습니다. 그러나 그의 X-1 항공기가 추락할 위험은 거의 없었습니다.

1946년 1월 Bell Aircraft가 제작한 X-1은 음속 장벽을 깨기 위해 설계된 순수 연구용 항공기였습니다. 이 차량은 국방부에서 주문했음에도 불구하고 무기 대신 부품, 기구 및 메커니즘의 작동 모드를 모니터링하는 과학 장비로 채워져 있었습니다. X-1은 현대 순항 미사일과 같았습니다. 추력이 2722kg인 리액션 모터스(Reaction Motors) 로켓 엔진이 1개 있었습니다. 최대 이륙 중량은 6078kg입니다. 길이 9.45m, 높이 3.3m, 날개 폭 8.53m, 고도 18290m 2736km/h. 이 차량은 B-29 전략 폭격기에서 발사되어 마른 염호의 강철 "스키" 위에 착륙했습니다.

조종사의 "전술적, 기술적 매개 변수"는 그다지 인상적이지 않습니다. 척 예거는 1923년 2월 13일에 태어났다. 방과 후에는 비행학교에 다녔고, 졸업 후에는 유럽으로 전투에 나갔습니다. Messerschmitt-109 한 대를 격추했습니다. 그 자신은 프랑스 하늘에서 격추되었지만 당파에 의해 구출되었습니다. 그는 아무 일도 없었다는 듯 영국에 있는 자신의 기지로 돌아갔다. 그러나 포로에서 기적적으로 석방되는 것을 믿지 않고 경계하는 방첩 서비스는 조종사를 비행에서 제거하고 그를 후방으로 보냈습니다. 야심찬 예거는 예거를 믿었던 유럽 연합군 총사령관 아이젠하워 장군과 환대를 얻었습니다. 그리고 그는 착각하지 않았습니다. 전쟁이 끝나기까지 남은 6개월 동안 그는 64개의 전투 임무를 수행하고 13개의 적 항공기를 격추했으며 4개의 전투를 한 전투에서 격추했습니다. 그리고 그는 어떤 중요한 상황에서도 경이로운 비행 직관, 놀라운 평정심 및 놀라운 지구력을 가지고 있다고 명시한 훌륭한 서류를 가지고 선장 직급으로 고국으로 돌아 왔습니다. 이러한 특성 덕분에 그는 이후의 우주 비행사만큼 신중하게 선택되고 훈련된 초음속 테스터 팀에 포함되었습니다.

아내를 기리기 위해 X-1의 이름을 "Glamorous Glennis"로 변경한 Yeager는 이 차량으로 여러 번 기록을 세웠습니다. 1947년 10월 말, 이전 고도 기록인 21,372m가 떨어졌습니다. 1953년 12월, 새로운 개량형 X-1A가 2.35M의 속도와 거의 2,800km/h에 도달했고, 6개월 후에는 상승했습니다. 27,430m 높이까지 그리고 그 이전에는 한국 전쟁 중에 포획되어 미국으로 운송된 MiG-15에 대한 일련의 전투기 테스트와 테스트가 있었습니다. 이후 Yeager는 미국과 유럽 및 아시아의 미국 기지에서 다양한 공군 시험 부대를 지휘하고 베트남 전투 작전에 참여했으며 조종사를 훈련했습니다. 그는 1975년 2월 준장으로 퇴역했으며, 용감한 복무 기간 동안 10,000시간을 비행했으며 180개의 다양한 초음속 모델을 테스트하고 독특한 명령과 메달 컬렉션을 수집했습니다. 80년대 중반에는 세계 최초로 음속을 정복한 용사의 일대기를 바탕으로 영화가 제작됐고, 이후 척 예거는 영웅조차 아닌 국가적 유물이 됐다. 그는 1997년 10월 14일 F-16을 마지막으로 비행하여 역사적인 비행 50주년을 맞아 음속 장벽을 돌파했습니다. 예거는 당시 74세였습니다. 일반적으로 시인이 말했듯이 이런 사람들은 못으로 만들어져야 한다.

바다 반대편에는 그런 사람들이 많이 있습니다. 소련 디자이너들은 미국 디자이너들과 동시에 음속 장벽을 정복하려고 시도하기 시작했습니다. 그러나 그들에게 이것은 그 자체로 목적이 아니라 완전히 실용적인 행위였습니다. X-1이 순전히 연구용 기계라면 우리나라에서는 공군 유닛을 장착하기 위해 시리즈로 출시 될 예정인 프로토 타입 전투기에 음속 장벽이 습격되었습니다.

Lavochkin Design Bureau, Mikoyan Design Bureau 및 Yakovlev Design Bureau 등 여러 설계국이 경쟁에 참여했습니다. 이들은 당시 혁신적인 설계 솔루션이었던 스위프 날개를 갖춘 항공기를 동시에 개발했습니다. 그들은 La-176(1948), MiG-15(1949), Yak-50(1950)의 순서로 초음속 마무리에 도달했습니다. 그러나 문제는 다소 복잡한 맥락에서 해결되었습니다. 군용 차량은 빠른 속도뿐만 아니라 기동성, 생존성, 최소 비행 전 준비 시간, 강력한 무기, 인상적인 탄약 등 다양한 특성을 갖추어야 합니다. 등등. 또한 소비에트 시대에는 국가 승인 위원회의 결정이 객관적인 요인뿐만 아니라 개발자의 정치적 책략과 관련된 주관적인 요인의 영향을 받는 경우가 많았다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 모든 상황은 MiG-15 전투기의 출시로 이어졌고, 이는 50년대 지역 군사 작전 분야에서 좋은 성능을 발휘했습니다. 위에서 언급한 것처럼 척 예거가 '돌아다닌' 것은 한국에서 포착된 이 차였다.

La-176은 당시 45도에 해당하는 기록적인 날개 스윕을 사용했습니다. VK-1 터보제트 엔진은 2700kg의 추력을 제공했습니다. 길이 10.97m, 날개 폭 8.59m, 날개 면적 18.26sq.m. 이륙 중량 4636kg. 천장 15,000m 비행 범위 1000km. 무장은 37mm 포 1문과 23mm 2문입니다. 이 차량은 1948년 가을에 준비되었으며, 12월에는 크리미아 반도 사키 시 근처의 군사 비행장에서 비행 테스트가 시작되었습니다. 테스트를 주도한 사람들 중에는 미래의 학자 Vladimir Vasilyevich Struminsky (1914-1998)가 있었고 실험 항공기의 조종사는 Oleg Sokolovsky 선장과 나중에 소련 영웅이라는 칭호를받은 Ivan Fedorov 대령이었습니다. 터무니없는 사고로 Sokolovsky는 조종석 캐노피를 닫는 것을 잊은 채 네 번째 비행 중에 사망했습니다.

Ivan Fedorov 대령은 1948년 12월 26일 음속 장벽을 무너뜨렸습니다. 10,000m 높이까지 올라간 그는 조종 스틱을 자신에게서 멀어지게 돌리고 다이빙에서 가속하기 시작했습니다. 조종사는 “나는 아주 높은 곳에서 176을 가속하고 있다”고 회상했다. 지루하고 낮은 휘파람 소리가 들립니다. 속도가 증가하면서 비행기는 땅을 향해 돌진합니다. 속도계 눈금에서 바늘은 세 자리 숫자에서 네 자리 숫자로 이동합니다. 비행기가 열이 난 듯 흔들리고 있다. 그리고 갑자기 침묵! 방음벽이 확보되었습니다. 이후 오실로그램을 해독한 결과 M이라는 숫자가 1을 초과한 것으로 나타났습니다.” 이것은 1.02M의 속도가 기록된 고도 7,000m에서 일어났습니다.

그 후, 엔진 출력 증가, 신소재 사용 및 공기역학적 매개변수 최적화로 인해 유인 항공기의 속도는 꾸준히 증가했습니다. 그러나 이 프로세스는 무제한이 아닙니다. 한편으로는 연료 소비, 개발 비용, 비행 안전 및 유휴 상태가 아닌 기타 고려 사항을 고려할 때 합리성을 고려하여 이를 억제합니다. 그리고 돈과 조종사의 안전이 그다지 중요하지 않은 군용 항공에서도 가장 "빠른" 기계의 속도는 1.5M에서 3M 사이입니다. 더 이상 필요하지 않은 것 같습니다. (제트 엔진을 장착한 유인 항공기의 속도 기록은 미국 정찰기 SR-71에 속하며 3.2M입니다.)

반면에, 극복할 수 없는 열 장벽이 있습니다. 특정 속도에서는 공기와의 마찰에 의한 차체 가열이 너무 빨리 일어나서 표면에서 열을 제거하는 것이 불가능합니다. 계산에 따르면 이는 정상 압력에서 마하 10 정도의 속도로 발생해야 합니다.

그럼에도 불구하고 동일한 Edwards 훈련장에서는 여전히 10M 제한에 도달했습니다. 2005년에 이런 일이 일어났습니다. 기록 보유자는 미래 로켓 및 우주 기술의 면모를 근본적으로 변화시키기 위해 설계된 새로운 유형의 기술을 개발하기 위해 7년간 야심찬 Hiper-X 프로그램의 일환으로 제조된 X-43A 무인 로켓 항공기였습니다. 그 비용은 2억 3천만 달러이며, 고도 33,000미터에서 세워진 기록입니다. 드론은 새로운 가속 시스템을 사용합니다. 먼저, 전통적인 고체 연료 로켓이 발사되어 X-43A가 마하 7의 속도에 도달한 다음 새로운 유형의 엔진, 즉 극초음속 램제트 엔진(스크램제트 또는 스크램제트)이 켜집니다. 일반 대기는 산화제로 사용되며 기체 연료는 수소로 사용됩니다 (통제되지 않은 폭발의 매우 고전적인 계획).

프로그램에 따라 3개의 무인 모델이 제작되었으며, 작업을 완료한 후 바다에 익사했습니다. 다음 단계는 유인 차량을 만드는 것입니다. 테스트 후 얻은 결과는 다양한 "유용한" 장치를 만들 때 고려됩니다. 항공기 외에도 NASA의 필요에 따라 폭격기, 정찰기, 수송기 등 극초음속 군용 차량이 제작될 예정입니다. Hiper-X 프로그램에 참여하고 있는 보잉은 2030년부터 2040년까지 250명의 승객을 태울 수 있는 초음속 여객기를 제작할 계획입니다. 그러한 속도에서 공기 역학을 깨뜨리고 열 가열을 견딜 수 없는 창문이 없을 것이라는 것은 매우 분명합니다. 현창 대신 지나가는 구름의 영상을 녹화한 스크린이 있다.

더 멀리 갈수록 시간이 더 비싸지고 점점 더 많은 감정, 벌어 들인 돈 및 현대 생활의 기타 구성 요소를 시간 단위로 수용하기 때문에 이러한 유형의 운송이 수요가 있을 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 이와 관련하여 언젠가 사람들이 하루의 나비로 변할 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 하루는 전체 현재 (또는 오히려 어제) 인간의 삶만큼 다사 다난 할 것입니다. 그리고 누군가 또는 무언가가 인류와 관련하여 Hiper-X 프로그램을 구현하고 있다고 가정할 수 있습니다.

공식적으로 초음속을 최초로 극복한 사람은 미국 조종사 척 예거(Chuck Yeager)였습니다. 이 기록은 1957년 10월 14일 Bell Aircraft가 1946년 초에 이 목적을 위해 특별히 설계한 Bell X-1에서 설정되었습니다. 항공기는 군대의 명령에 따라 제작되었지만 적대 행위와는 아무런 관련이 없습니다. 차는 말 그대로 연구 장비로 가득 차 있었습니다. 외부 적으로 Bell X-1은 현대 순항 미사일과 유사했습니다.

테스트 파일럿 척 예거

1923년 2월 13일의 조종사. 학교를 졸업 한 청년은 즉시 비행 학교에 입학했고 그 후 유럽에서 싸워야했습니다. 비행 경력 초기에 조종사는 Messerschmitt 109를 격추했지만 나중에 프랑스 하늘에서 패배하여 낙하산으로 뛰어내려야 했습니다.

조종사는 당파에 의해 체포되었지만 방첩으로 인해 비행이 중단되었습니다. 분개한 척은 연합군 사령관 아이젠하워를 접견했다. 그는 청년을 믿었고 결과적으로 헛되지 않았습니다. 용감한 조종사는 전쟁이 끝나기 전에 13 대의 비행기를 더 격추했습니다.

예거는 뛰어난 복무 기록, 특성, 수상 경력, 그리고 대장 직급을 갖고 집으로 돌아왔습니다. 이는 당시 우주 비행사만큼 신중하게 선발된 특별 테스터 팀에 조종사가 등록되는 데 기여했습니다. 척은 아내의 이름을 따서 자신의 비행기에 “매력적인 글레니스(Captivating Glenys)”라는 이름을 붙였습니다. 항공기에는 제트 엔진 1개가 장착되었으며 B-52 폭격기에서 발사되었습니다.

조종사는 날개 달린 기계에서 두 번 이상 속도 기록을 세웠습니다. 1947년 말에 그는 처음으로 이전 고도 기록(21,372m)을 깨뜨렸고, 1953년에 그는 장치를 거의 2,800km/h(2.5M)까지 가속했습니다. (소리의 속도는 독일 철학자이자 엔지니어의 이름을 딴 "마하"로 측정됩니다. 1M은 대략 1200km/h와 같습니다.) 예거는 베트남 전쟁에 참전하고 한국에서 전투를 벌인 후 1975년 준장으로 퇴역했습니다.

소련은 음속 장벽을 무너뜨리려는 시도를 외면할 수 없었습니다. 동시에 여러 설계국(Lavochkin, Yakovlev, Mikoyan)이 소리보다 빠르게 비행할 항공기 준비에 참여했습니다. 이 영예는 Lavochkin의 "회사"의 La-176 항공기에게 돌아갔습니다. 이 차량은 1948년 12월 비행을 위해 완벽하게 준비되었습니다. 그리고 26일 페도로프 대령은 다이빙으로 가속하여 악명 높은 장벽을 극복했습니다. 나중에 조종사는 소련 영웅이라는 칭호를 받았습니다.

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