Mach 1: il boom sonico e l' onda d' urto

L' aria reagisce come un fluido agli oggetti supersoniche. Come gli oggetti viaggiano attraverso l'aria, le molecole d'aria sono messi da parte con grande forza e questo forma un onda d'urto molto simile a una barca crea un onda di prua. Più grande e più pesante l'aereo, l'aria più si sposta.

L'onda d'urto forma un cono di molecole d'aria in pressione che si muovono verso l'esterno e all'indietro in tutte le direzioni e si estendono a terra. Come il cono si diffonde attraverso il paesaggio lungo la traiettoria di volo, creano un boom sonico continuo lungo l'intera larghezza della base del cono. Il rilascio brusco della pressione, dopo l'accumulo dall'onda d'urto, si sente come il boom sonico.

La variazione di pressione dell'aria associato ad un boom sonico è solo qualche chilo per piede quadrato - circa la variazione della pressione stessa esperienza di guida di un ascensore verso il basso due o tre piani. È il tasso di variazione, l'improvvisa del cambiamento di pressione, che rende il boom sonico udibile.

Tutti gli aeromobili generare due coni, al naso ed alla coda. Essi sono di solito di forza simili e l'intervallo di tempo tra i due come raggiungere il suolo è principalmente dipendente dalla dimensione del velivolo e la sua altitudine. La maggior parte delle persone a terra non è in grado di distinguere tra i due e di solito sono sentito come un boom sonico unico. Boom sonico creati dai veicoli le dimensioni e la massa della navetta spaziale sono molto distinguibili e due bracci distinti facilmente sentito.

Fattori generali associati con bang sonici

Ci sono diversi fattori che possono influenzare boom sonici - peso, le dimensioni e la forma del velivolo o un veicolo, oltre la sua altitudine, atteggiamento e il percorso di volo, e le previsioni meteo o le condizioni atmosferiche.

Un aereo più grande e pesante deve spostare più aria e creare più portanza per sostenere il volo, rispetto al piccolo, aerei leggeri. Pertanto, essi creeranno boom sonici più forte e più forte di quelli più piccoli, più leggeri aerei. Più grande e più pesante del velivolo, il più forte le onde d'urto sarà.

Altitudine determina la distanza di onde d'urto di viaggio prima di raggiungere il suolo, e questo ha l'effetto più significativo sulla intensità. Come il cono urto si allarga, e si muove verso l'esterno e verso il basso, la sua forza è ridotta. Generalmente, maggiore è l'aeromobile, maggiore è la distanza l'onda d'urto deve viaggiare, riducendo l'intensità del boom sonico. Di tutti i fattori che influenzano boom sonici, l'aumento dell'altitudine è il metodo più efficace per ridurre l'intensità Sonic Boom.

La larghezza del "tappeto" boom sotto l'aeromobile è circa un miglio per ogni 1000 piedi di quota. Un aereo, per esempio, volo supersonico a 50.000 piedi in grado di produrre un cono di Sonic Boom circa 50 miglia di larghezza. Il boom sonico, però, non sarà uniforme. Massima intensità è direttamente sotto l'aeromobile, e diminuisce con la distanza laterale dalla traiettoria di volo aumenta fino cessa di esistere perché le onde d'urto rifrangere lontano dal terreno. La diffusione laterale del boom sonico dipende solo altitudine, velocità e l'atmosfera - ed è indipendente dalla forma del veicolo, le dimensioni e il peso.

Il rapporto tra la lunghezza massima di aeromobili sezione trasversale influenza anche l'intensità del boom sonico. Il più lungo e più sottile l'aereo, il più debole le onde d'urto. Il più grasso e più schietto il veicolo, più forte l'onda d'urto può essere.

Aumento velocità di oltre Mach 1.3 Risultati in soli piccoli cambiamenti nella forza d'urto delle onde.

La direzione di marcia e la forza delle onde d'urto sono influenzati dal vento, velocità e direzione, e dalla temperatura dell'aria e la pressione. A velocità leggermente superiore a Mach 1, il loro effetto può essere significativo, ma la loro influenza è piccola a velocità superiori a Mach 1.3. Distorsioni nella forma delle firme Sonic Boom può anche essere influenzato dalla turbolenza dell'aria locale in prossimità del suolo. Anche questo provoca variazioni nei livelli di sovrapressione.

Manovra aereo può causare distorsioni nei modelli di onda d'urto. Alcune manovre - mezze calzette, di accelerazione e "S" curve - può amplificare l'intensità dell'onda d'urto. Colline, valli e le caratteristiche del terreno in grado di creare altre riflessioni multiple delle onde d'urto e influenzare l'intensità.

Boom sonici sono misurati in libbre per piede quadrato di sovrapressione. Questo è l'importo della maggiorazione sopra la pressione atmosferica normale che ci circonda (2116 psf/14.7 psi).

A un sovrapressione libbra, nessun danno alle strutture ci si aspetterebbe.

Sovrapressioni da 1 a 2 kg sono prodotte da aerei supersonici volando a quote normali. Alcuni reazione del pubblico ci si poteva aspettare da 1,5 a 2 chili.

Raro piccoli danni possono verificarsi con sovrapressione 2-5 chili.

Con l'aumento di sovrapressione, il rischio di danni strutturali e più forte reazione del pubblico aumenta. I test, tuttavia, hanno dimostrato che le strutture sono in buone condizioni sono stati danneggiati da pressioni elevate fino a 11 chili.

Boom sonici prodotti da aerei in volo supersonico ad altitudini inferiori a 100 metri, creando tra i 20 e 144 sovrapressione sterline, sono stati manifestati da esseri umani senza pregiudizio.

Danni timpani ci si può aspettare quando sovrapressioni raggiungere £ 720. Sovrapressioni di £ 2160 dovrebbe essere generato per produrre danni ai polmoni.

Sovrapressione tipica dei tipi di aeromobili sono:

• SR-71: £ 0,9, velocità di Mach 3, 80.000 metri
• Concorde SST: £ 1,94, la velocità di Mach 2, 52000 piedi