دیوار صوتی

شکسته‌شدن دیوار صوتی.چگالش بخار آب تحت تاثیر فشار در تصویر دیده می‌شود.

۱. فروصوت
۲. ماخ برابر ۱
۳. فراصوت
۴. موج ضربه

در هوانوردی، دیوار صوتی(به انگلیسی: sound barrier)‏ نقطه‌ای است که متحرک اگر بخواهد به مافوق صوت برسد باید از آن عبور کند. و اولین بار در دهه ۱۹۵۰ دیوارهای صوتی شکسته شدند.

شکسته‌شدن دیوار صوتی همراه با صدایی بلند است.

تاریخچه

برخی از شلاق های معمول، مانند شلاق چرمی قادر به حرکت سریع تر از صداهستند. نوک شلاق دیوار صوتی را می شکند و باعث ایجاد صدای شکست تیزی میشود. به معنی دیگر شکست صوت. اسلحه های گرم پس از قرن نوزدهم به طور کلی تا به حال بالای سرعت صوت کار کره اند.

عوامل موثر

سرعت صوت بسته به چگالی دما و رطوبت (در مورد هوا) متفاوت است. به طور مثال سرعت صوت در هوای ۲۰ درجه سانتی گراد ۱۲۲۴ کیلومتر بر ساعت، در آب معمولی ۵۳۷۵ کیلومتر بر ساعت و در الماس ۴۳۲۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌باشد. واحد سرعت صوت ماخ نام دارد که معادل ۱۲۲۴ کیلومتر بر ساعت است و هر جسم که بخواهد دیوار صوتی را بشکند باید از این سرعت فراتر رود و استحکام کافی برای متلاشی نشدن را داشته باشد.

اغلب جنگنده‌های امروزی و چند بمب افکن (مانند B-1) توانایی این کار را دارند.

تنها یک وسیله سرنشین دار روی زمین از این سرعت فراتر رفته که تراست اس‌اس‌سی نام دارد و محصول مشترک ایالات متحده امریکا و انگلستان است که با رانندگی اندی گرین (andy green) نام خود را برای همیشه ماندگار کرد.

عامل ایجاد دیوار صوتی

امواج ضربه‌ای یا Shockwaves در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربه‌ای، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که می‌تواند به لایه‌های دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید. برای درک بهتر مطلب، وقتی که سنگی در آب انداخته می‌شود، موجهایی در آب بوجود می‌آیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایه‌ای از ملکولهای آب است که قادر به انتقال به لایه‌های دیگر نیز می‌باشد، و امواج ضربه‌ای نیز، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آنها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا، تشکیل می‌شوند.

در سرعتهای نزدیک سرعت صوت، فرضیه غیر قابل تراکم بودن هوا رد شده و ضریب تراکم هوا به ۱۶% در می‌رسد، که مقداری غیر قابل چشم پوشی است. در این سرعتها هوای جلوی بال یا لبه حمله به شدت متراکم گشته و دما و فشار آن به طرز قابل توجهی افزایش می‌یابد، همین مسأله، یکی از عوامل ایجاد امواج ضربه‌ای است. هواپیما با حرکت خود در هوا، نظم فشار هوای محیط را بر هم می‌زند و همانند قایقی که در آب در حال حرکت است، امواجی از آن ساطع شده و به دلیل اینکه این امواج با سرعت صوت حرکت می‌کنند و هواپیما زیر سرعت صوت در حال سیر است، از آن دور می‌شوند.

اما کم کم، با نزدیک شدن به سرعتهای ترانسونیک و حدود سرعت صوت، این امواج فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و در جلوی بال متراکم می‌شوند. در مناطقی از بدنه هواپیما که سطوح ناموزونی نسبت به جهت حرکت هواپیما دارد، سرعت گذر هوا افزایش یافته و بر اساس اصل برنولی، با افزایش سرعت سیال، فشار آن کاهش می‌یابد. در چنین سرعتهایی، هوای اطراف این سطوح به سرعت صوت می‌رسد، گر چه هواپیما هنوز به سرعت صوت نرسیده باشد. در نتیجه رسیدن بعضی سطوح به سرعت صوت، امواج ضربه‌ای تولید شده و درگ یا پسای فراوانی را قبل از رسیدن به سرعت صوت تولید می‌کنند، که همین مسأله گذر از دیوار صوتی را مشکل می‌نماید.

صدای انفجار

امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت، هر بار در سرعتهای زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده می‌رسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع می‌شوند. با گذر از سرعت صوت، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما باهم به گوش شنونده می‌رسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند می‌باشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی، هاله‌ای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربه‌ای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید می‌آورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربه‌ای در موتورهای جت نیز استفاده می‌شود. بدین گونه که، هوا ورودی در موتورهای جت، اگر هواپیما با سرعتهای بالای صوت پرواز نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد.

شکستن دیوار صوتی به عنوان یک پرتابه ی انسان

در ژانویه 2010، فلیکس باومگارتنر با کار در یک تیم از دانشمندان حمایت شده توسط "نوشابه های رد بول" برای کسب بالاترین رکورد در سقوط آزاد از آسمان تلاش کردند.این پروژه برای دیدن شکست دیوار صوتی توسط باومگارتنر با پرش از ارتفاع 36،580 متری از یک بالون هلیوم بعنوان اولین چتر باز تلاش میکند.پرش در تاریخ نهم اکتبر 2012 برنامه ریزی شده بود، اما به دلیل نامساعد بودن هوا لغو شد و پس از آن کپسول در 14 اکتبر به فضا پرتاب شد.

منابع

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%d8%b4%da%a9%d8%b3%d8%aa+%d8%af%db%8c%d9%88%d8%a7%d8%b1+%d8%b5%d9%88%d8%aa%db%8c&SSOReturnPage=Check&Rand=0

کتاب‌شناسی

• "Breaking the Sound Barrier." Modern Marvels (TV program). July 16, 2003.
• Brown, Eric. "Miles M.52: The Supersonic Dream." Air Enthusiast Thirteen, August-November 1980. ISSN 01443-5450.
• Hallion, Dr. Richard P. "Saga of the Rocket Ships." AirEnthusiast Five, November 1977-February 1978. Bromley, Kent, UK: Pilot Press Ltd. , 1977.
• Miller, Jay. The X-Planes: X-1 to X-45, Hinckley, UK: Midland, 2001. ISBN 1-85780-109-1.
• Pisano, Dominick A. , R. Robert van der Linden and Frank H. Winter. Chuck Yeager and the Bell X-1: Breaking the Sound Barrier. Washington, DC: Smithsonian National Air and Space Museum (in association with Abrams, New York), 2006. ISBN 0-8109-5535-0.
• Portway, Donald. Military Science Today. London: انتشارات دانشگاه آکسفورد, 1940.
• Wagner, Ray. The North American Sabre. London: Macdonald, 1963.
• Winchester, Jim. "Bell X-1." Concept Aircraft: Prototypes, X-Planes and Experimental Aircraft (The Aviation Factfile). Kent, UK: Grange Books plc, 2005. ISBN 1-84013-309-2.
• Wolfe. Tom. The Right Stuff. New York: Farrar, Straus and Giroux, 1979. ISBN 0-374-25033-2.
• Yeager, Chuck, Bob Cardenas, Bob Hoover, Jack Russell and James Young. The Quest for Mach One: A First-Person Account of Breaking the Sound Barrier. New York: Penguin Studio, 1997. ISBN 0-670-87460-4.
• Yeager, Chuck and Leo Janos. Yeager: An Autobiography. New York: Bantam, 1986. ISBN 0-553-25674-2.

پیوند به بیرون

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ دیوار صوتی موجود است.