Звучни зид
1. подзвучна брзина,
2. Ма = 1 мах,
3. надзвучна брзина,
4. звучни зид.
.jpg)
Звучни зид је аеродинамичка појава која настаје при досезању брзине звука неке летјелице или другога објекта. Премда се зрак при малим брзинама струјања сматра нестишљивим флуидом, при већим брзинама постаје стишљив. Тако зракоплов у лету ствара поремећај тлака околнога зрака, који се при мањим брзинама струјања налази незнатно испред зракоплова. Када зракоплов досегне брзину звука (овисно о температури, од 1 152 до 1 224 км/х), ствара се поремећај тлака непосредно пред зракопловом, отпор средства знатно порасте, па настају ударни валови, које проматрачи на тлу доживљавају као прасак (такозвано пробијање звучнога зида). Развојем зракопловâ вршне су се брзине приближавале брзини звука, па је постао очит разоран утјецај ударних валова, јер су неки зракоплови били знатно оштећени при лету у том подручју брзина. Због тога се дуго вјеровало да зракоплов не може надмашити брзину звука. Ипак су након Другог свјетског рата амерички инжењери, примјењујући резултате њемачких истраживања, конструирали ракетни зракоплов X-1, којим је 1947. пилот Цхуцк Yеагер први пробио звучни зид, а послије су и неки путнички зракоплови (на примјер француски Цонцорде те руски Тупољев Ту-144) летјели брзином већом од брзине звука.[1] Из тог разлога код данашњих зракоплова брзина се изражава Мацховим бројем. Мацхов број је омјер између брзине зракоплова и брзине звука. Тако на примјер зракоплов има Мацхов број 1 ако може постићи брзину звука, а Мацхов број 2 ако може постићи двапут већу брзину од брзине звука. Прасак који проматрачи чују када у njиховој близини прође зракоплов или друго возило није повезан с тим тренуком, већ се прасак чује и када возило односно зракоплов путује било којом већом брзином од брзине звука.
Објашњење
[уреди | уреди извор]Звук уствари представља слиједно згушњавање и прорјеђивање медија - у овом случају зрака. Брзина простирања звука је различита овисно од медија, а за зрак се узима да износи 341 м/с или 1227,6 км/х у увјетима међународне стандардне атмосфере. Зракоплов тијеком кретања кроз зрак изазива поремећаје континуитета зрака то јест формира зрачне валове слично ономе што чини брод када плови. Долази до промјене тлака зрака то јест до титрања честица зрака у правцу ширења вала, а брзина поремећаја једнака је брзини звука.
Са повећањем брзине лета зракоплова повећава се амплитуда звучних валова то јест долази до повећања тлака зрака на истуреним дијеловима зракоплова. Што је зракоплов ближи брзини звука то се поремећај тлака зрака приближава зракоплову тако да се не стигне проширити испред и обавијестити честице зрака о наиласку поремећаја. Молекуле необавијештеног зрака налијећу на аеропрофил зракоплова слиједећи његов облик што има за посљедицу повећање тлака, густоће и температуре зрака у врло кратком временском раздобљу. Приликом преласка на надзвучну брзину лета зрак на појединим дијеловима зракоплова, обично кабина пилота и спој крила и трупа, ствара зрачне валове који путују испред зракоплова то јест точке пробијања брзине звука. Испред зракоплова се формира препрека састављена од валова малог поремећаја коју називамо звучним зидом.У тренутку преласка брзине звука дешава се скоковита и временски кратка промјена параметара зрака те поремећај зрака прелази иза зракоплова. Тијеком лета надзвучним брзинама зракоплов непрекидно обликује звучне валове који се шире дуж његове путање. Сликовито речено то изгледа слично ситуацији када из аутомобила у покрету испуштамо предмете који настављају падати ка тлу. Гледано из пилотске кабине звучни зид се креће иза зракоплова и симетрично се шири у зрачном простору (Махов конус). Међутим, када пилот изводи зракопловом маневар, оштри заокрет или нагло попињање, звучни зид ће путовати ка тлу испред зракоплова.
Звук који можемо чути на тлу (често у говору такођер називан пробијање звучног зида) то јест изненадни прасак (пуцањ) зрачних валова који су настали на дијеловима зракоплова приликом преласка на надзвучне брзине. У ствари можемо чути два праска: први је у тренутку преласка са подзвучне на надзвучну брзину, а други приликом повратка са надзвучне на подзвучну брзину. Промјена тлака зрака проузрочена звучним зидом је занемарљиве величине што је отприлике једнако тлаку који би искусили ако би нас лифт спустио за два или три ката брже него обично. Управо промјена магнитуде вршног тлака описује појам звучног зида.
Постоје два типа праска (буке) коју можемо чути, Н-звучни валови и У-звучни валови. Звучни валови Н-типа се стварају у стабилним увјетима лета када зрачни вал има облик сличан ономе које има слово Н. У таквој врсти валова највећи вршни надтлак је на предњој страни да би се смањивао ка крајевима и постепено прешао у нормално подручје тлака зрака. Валови У-облика настају у маневрима зракоплова и имају облик слова У при чему је величина вршног надтлака зрака већа у успоредби са Н-валовима. Борбени пилоти морају у миру увјежбавати летење надзвучним брзинама како би у рату били успјешни.
