Звуковой удар
-
Звуковой удар и его причины
- Звуковой удар возникает при движении объекта быстрее скорости звука.
- Ударные волны генерируют звуковую энергию, похожую на взрыв или раскат грома.
- Примеры: свист сверхзвуковой пули или кнута.
-
Влияние на человека и окружающую среду
- Звуковые удары могут быть громкими и пугающими, будят людей и повреждают сооружения.
- Запрет на обычные сверхзвуковые полеты по суше.
- Исследования показывают, что вред можно уменьшить при тщательной настройке транспортного средства.
-
Механизм звукового удара
- Ударная волна возникает при движении объекта со сверхзвуковой скоростью.
- Волны давления перед и позади объекта сливаются в единую ударную волну.
- Ударная волна образует конус Маха, который воздействует на наблюдателей в определенной области.
-
Характеристики звукового удара
- Давление в носовой части самолета повышается, затем снижается до отрицательного значения и возвращается к норме.
- N-образная волна вызывает два удара: при повышении и снижении давления.
- Пиковое избыточное давление на U-волнах усиливается, но воздействует на небольшую область.
-
Влияние на здания и население
- Здания в хорошем состоянии не должны пострадать при давлении 530 Па или менее.
- Уровень воздействия на население обычно менее 100 Па.
- Колебания грунта редки и ниже пороговых значений разрушения конструкций.
-
Мощность и длина ударной волны
- Мощность ударной волны зависит от размера и формы самолета.
- Более длинные самолеты создают менее мощную ударную волну.
- Вторичные ударные волны образуются в выпуклых точках самолета.
-
Сверхзвуковые самолеты
- Сверхзвуковой самолет летит быстрее 1 Маха.
- Максимальная скорость обычно составляет от 700 до 1500 миль в час.
- Существуют различные модели с разной аэродинамикой и эффективностью.
-
Измерения и примеры
- Давление от звуковых ударов составляет несколько фунтов на квадратный фут.
- Давление уменьшается с высотой, но скорость не сильно влияет.
-
Сокращение выбросов
- В конце 1950-х годов считалось, что проблемы можно решить, летая выше.
- Исследования показали, что N-волна создает проблемы даже на больших высотах.
- Определен коэффициент полезного действия (FM) для характеристики уровней звукового удара.
-
Теория минимизации звукового удара
- Теория минимизации звукового удара Джонса-Сибаса-Джорджа-Дардена.
- Ударные волны распространяются в поперечном и временном направлениях.
- Форма фюзеляжа под крылом соответствует правилу площади.
-
История и исследования
- DARPA запустило проект бесшумной сверхзвуковой платформы для тестирования SSBD.
- SSBD использовала истребитель F-5E с удлиненной носовой частью.
- SSBD продемонстрировала снижение уровня шума на треть.
-
Современные разработки
- В 2006 году НАСА и Gulfstream Aerospace протестировали систему Quiet Spike на F-15B.
- В 2018 году НАСА заключило контракт с Lockheed Martin на разработку демонстратора полета на низкой стреле.
-
Восприятие и проблемы
- Звук звукового удара зависит от расстояния и формы самолета.
- Звуковой удар обычно слышен как двойной «бум».
- В 1964 году НАСА и FAA начали испытания звукового удара в Оклахома-Сити, что вызвало жалобы.
-
Характеристики звукового удара
- Звуковой удар сосредоточен в диапазоне частот от 0,1 до 100 Герц.
- Продолжительность звукового удара невелика: менее секунды.
- Интенсивность удара зависит от высоты полета и способа эксплуатации самолета.
-
Влияние на окружающую среду
- Звуковые удары могут вызывать дребезжание окон и смещение кладочного раствора.
- Погодные условия могут искажать звуковые удары.
- Твердые поверхности могут усиливать звук, а травянистые поля и листва ослаблять его.
-
Стандарты и законодательство
- В настоящее время нет общепринятых стандартов приемлемости звукового удара.
- Ведется работа по созданию показателей для понимания реакции людей на шум.
- Законодательство, отменяющее запрет на сверхзвуковые полеты, сомнительно.