Звуковой удар

Материал из AviaWiki
Перейти к: навигация, поиск

Звуковой удар - акустическое явление, возникающее при распространении в атмосфере Земли ударных волн, создаваемых самолётом при полёте со сверхзвуковой скоростью. Область распространения возмущений от летящего со сверхзвуковой скоростью ЛА в атмосфере обычно ограничена поверхностью головной волны от носика фюзеляжа, за которой следуют ударные волны разной интенсивности от др. частей самолёта (от крыла, хвостового оперения, мотогондол и т.д.). Поскольку более интенсивные ударные волны распространяются в атмосфере с большей скоростью, то они догоняют менее интенсивные, сливаясь с ними по мере удаления от ЛА, и в дальней зоне (или на поверхности Земли при полёте на сравнительно больших высотах) в атмосфере остаются только 2 ударные волны: головная и хвостовая с линейным профилем падения давления между ними, что обычно воспринимается как двойной хлопок. Это т.н. N-образная волна давления.

3вуковой удар зависит от формы ЛА, его размеров, режима полёта, состояния атмосферы, рельефа местности и т.д. Это явление не поддаётся полному моделированию в лабораторных условиях. Влияние отдельных факторов на звуковой удар изучается экспериментально при полётах сверхзвуковых самолётов и в аэродинамических трубах. Влияние звукового удара на человека и животных изучается на специальных экспериментальных установках, имитирующих звуковой удар. Теоретические методы исследования звукового удара основаны главным образом на геометрической акустике, но с учётом нелинейных эффектов. Согласно теории звукового удара возмущения, исходящие от самолёта в какой-либо момент времени, распространяются вдоль звуковых (или характеристических) лучей, образующих в пространстве некоторую коническую поверхность (см. Маха конус). Вследствие неоднородности атмосферы лучи искривляются, так что некоторые из них уходят в верхние слои атмосферы, не достигая поверхности Земли. Благодаря отражению лучей зона слышимости звукового удара ограничена в боковом направлении по отношению к трассе полёта. Ширина этой зоны в зависимости от состояния атмосферы и режима полёта самолёта составляет 8-10 высот полёта. Отражением лучей объясняется также отсутствие звукового удара на поверхности Земли при полёте самолёта с небольшой сверхзвук скоростью. При разгоне, развороте и др. манёврах самолёта возможно образование каустики, вблизи которой происходит локальное повышение избыточного давления из-за наложения волн давления друг на друга.

Интенсивность звукового удара (см. Интенсивность звука) невелика и имеет порядок 0.1% от атмосферного давления при продолжительности несколько десятых долей секунды. Однако внезапность, с которой человек воспринимает звуковой удар может вызвать у него отрицательную реакцию (испуг).

Литература:

  • Ю.Л.Жилин, С.Л.Чернышёв. Авиационная акустика, М. 1973