რაზე ვფიქრობთ, როდესაც გვესმის გამოთქმა "ხმოვანი ბარიერი"? გარკვეული ზღვარი და ბარიერი, რომლის გადალახვამ შეიძლება სერიოზულად იმოქმედოს სმენაზე და კეთილდღეობაზე. ჩვეულებრივ, ხმის ბარიერი დაკავშირებულია საჰაერო სივრცის დაპყრობასთან და პილოტის პროფესიასთან.
ამ ბარიერის გადალახვამ შეიძლება გამოიწვიოს ქრონიკული დაავადებების, ტკივილის სინდრომების და ალერგიული რეაქციების განვითარების პროვოცირება. ეს წარმოდგენები სწორია თუ სტერეოტიპები? აქვთ თუ არა მათ ფაქტობრივი საფუძველი? რა არის ხმის ბარიერი? როგორ და რატომ ჩნდება? ყოველივე ეს და რამდენიმე დამატებითი ნიუანსი, ისევე როგორც ამ კონცეფციასთან დაკავშირებული ისტორიული ფაქტები, შევეცდებით ამ სტატიაში გავარკვიოთ.
ეს იდუმალი მეცნიერება არის აეროდინამიკა
აეროდინამიკის მეცნიერებაში, რომელიც შექმნილია იმ ფენომენების ასახსნელად, რომლებიც თან ახლავს
თვითმფრინავის მოძრაობას, არსებობს "ხმოვანი ბარიერის" კონცეფცია. ეს არის რიგიფენომენი, რომელიც ხდება ზებგერითი თვითმფრინავების ან რაკეტების მოძრაობის დროს, რომლებიც მოძრაობენ ბგერის სიჩქარესთან ახლოს ან მეტი სიჩქარით.
რა არის დარტყმითი ტალღა?
აპარატის გარშემო ზებგერითი დინების დროს ქარის გვირაბში წარმოიქმნება დარტყმითი ტალღა. მისი კვალი შეუიარაღებელი თვალითაც კი ჩანს. ადგილზე ისინი მონიშნულია ყვითელი ხაზით. დარტყმითი ტალღის კონუსის გარეთ, ყვითელი ხაზის წინ, ადგილზე, თვითმფრინავი არც კი ისმის. ბგერას აღემატება სიჩქარით, სხეულები ექვემდებარება ნაკადს ხმის ნაკადის გარშემო, რაც იწვევს დარტყმის ტალღას. შეიძლება იყოს ერთზე მეტი, სხეულის ფორმის მიხედვით.
შოკური ტალღის ტრანსფორმაცია
დარტყმითი ტალღის წინა მხარე, რომელსაც ზოგჯერ დარტყმის ტალღას უწოდებენ, აქვს საკმაოდ მცირე სისქე, რაც, მიუხედავად ამისა, შესაძლებელს ხდის ნაკადის თვისებებში მკვეთრი ცვლილებების მიკვლევას, მისი სიჩქარის შემცირებას. სხეულს და დინებაში გაზის წნევისა და ტემპერატურის შესაბამისი მატებას. ამ შემთხვევაში კინეტიკური ენერგია ნაწილობრივ გარდაიქმნება გაზის შიდა ენერგიად. ამ ცვლილებების რაოდენობა პირდაპირ დამოკიდებულია ზებგერითი დინების სიჩქარეზე. როდესაც დარტყმითი ტალღა შორდება აპარატს, წნევის ვარდნა მცირდება და დარტყმითი ტალღა გარდაიქმნება ბგერად. მას შეუძლია მიაღწიოს გარე დამკვირვებელს, რომელიც მოისმენს დამახასიათებელ ხმას, რომელიც აფეთქების მსგავსია. არსებობს მოსაზრება, რომ ეს მიუთითებს იმაზე, რომ მოწყობილობამ მიაღწია ხმის სიჩქარეს, როდესაც ხმის ბარიერი თვითმფრინავს უკან დარჩა.
რა ხდება სინამდვილეში?
მომენტი ე.წხმის ბარიერის გადალახვა პრაქტიკაში არის დარტყმითი ტალღის გავლა თვითმფრინავის ძრავების მზარდი ხმაურით. ახლა დანადგარი წინ უსწრებს თანმხლებ ხმას, ასე რომ, ძრავის გუგუნი ისმის შემდეგ. თვითმფრინავის სიჩქარის ხმის სიჩქარესთან მიახლოება შესაძლებელი გახდა მეორე მსოფლიო ომის დროს, მაგრამ ამავე დროს პილოტებმა აღნიშნეს განგაშის სიგნალები თვითმფრინავების ექსპლუატაციაში.
ომის დასრულების შემდეგ, ბევრი თვითმფრინავის დიზაინერი და პილოტი ცდილობდა ხმის სიჩქარის მიღწევას და ხმის ბარიერის გარღვევას, მაგრამ ბევრი ეს მცდელობა ტრაგიკულად დასრულდა. პესიმისტი მეცნიერები ამტკიცებდნენ, რომ ამ ზღვარს ვერ გადალახავდნენ. არავითარ შემთხვევაში ექსპერიმენტულად, მაგრამ მეცნიერულად, შესაძლებელი გახდა აეხსნა „ხმოვანი ბარიერის“ცნების ბუნება და მისი დაძლევის გზების პოვნა.
გამოტანილი რეკომენდაციები უსაფრთხო ფრენისთვის
უსაფრთხო ფრენები ტრანსონური და ზებგერითი სიჩქარით შესაძლებელია ტალღის კრიზისის თავიდან აცილების შემთხვევაში, რომლის წარმოქმნა დამოკიდებულია თვითმფრინავის აეროდინამიკურ პარამეტრებზე და ფრენის სიმაღლეზე. სიჩქარის ერთი დონიდან მეორეზე გადასვლა უნდა განხორციელდეს რაც შეიძლება სწრაფად, დამწვრობის შემდეგ, რაც ხელს შეუწყობს ტალღის კრიზისის ზონაში ხანგრძლივი ფრენის თავიდან აცილებას. ტალღის კრიზისი, როგორც კონცეფცია, მოვიდა წყლის ტრანსპორტიდან. იგი წარმოიშვა გემების მოძრაობის დროს წყლის ზედაპირზე ტალღების სიჩქარესთან ახლოს. ტალღის კრიზისში მოხვედრა იწვევს სიჩქარის გაზრდის სირთულეს და თუ ტალღის კრიზისის დაძლევა რაც შეიძლება მარტივია, მაშინ შეგიძლიათ მიაღწიოთგეგმის ან სრიალის რეჟიმი წყლის ზედაპირზე.
ისტორია თვითმფრინავების მართვაში
პირველი ადამიანი, ვინც მიაღწია ზებგერითი ფრენის სიჩქარეს ექსპერიმენტულ თვითმფრინავზე, არის ამერიკელი პილოტი ჩაკ იეგერი. მისი მიღწევა ისტორიაში შეინიშნება 1947 წლის 14 ოქტომბერს. სსრკ-ს ტერიტორიაზე ხმის ბარიერი გადალახეს 1948 წლის 26 დეკემბერს სოკოლოვსკიმ და ფედოროვმა, რომლებმაც გამოცდილი მებრძოლი აფრინდნენ.
სამოქალაქო თვითმფრინავებიდან დუგლას DC-8 სამგზავრო ლაინერმა პირველმა გაარღვია ხმის ბარიერი, რომელმაც 1961 წლის 21 აგვისტოს მიაღწია 1.012 მახ სიჩქარეს, ანუ 1262 კმ/სთ. მისია იყო მონაცემების შეგროვება ფრთის დიზაინისთვის. თვითმფრინავებს შორის მსოფლიო რეკორდი დაფიქსირდა ჰიპერბგერითი ჰაერი მიწა-აერობალისტური რაკეტით, რომელიც ემსახურება რუსეთის არმიას. 31,2 კილომეტრის სიმაღლეზე რაკეტამ მიაღწია 6389 კმ/სთ სიჩქარეს.
ჰაერში ხმის ბარიერის გარღვევიდან 50 წლის შემდეგ ინგლისელმა ენდი გრინმა მსგავსი მიღწევა მანქანაში გააკეთა. თავისუფალ ვარდნაში რეკორდის მოხსნა სცადა ამერიკელმა ჯო კიტინგერმა, რომელმაც 31,5 კილომეტრის სიმაღლე დაიპყრო. დღეს, 2012 წლის 14 ოქტომბერს, ფელიქს ბაუმგარტნერმა დაამყარა მსოფლიო რეკორდი, ავტომობილის დახმარების გარეშე, თავისუფალ ვარდნაში 39 კილომეტრის სიმაღლიდან, დაარღვია ხმის ბარიერი. ამავე დროს, მისმა სიჩქარემ მიაღწია 1342,8 კილომეტრს საათში.
ხმის ბარიერის ყველაზე უჩვეულო რღვევა
უცნაური ფიქრი, მაგრამ მსოფლიოში პირველი გამოგონება,ამ ლიმიტის გადალახვა იყო ჩვეულებრივი მათრახი, რომელიც გამოიგონეს ძველმა ჩინელებმა თითქმის 7 ათასი წლის წინ. თითქმის მყისიერი ფოტოგრაფიის გამოგონებამდე 1927 წელს, არავის ეჭვი არ ეპარებოდა, რომ მათრახის ბზარი მინიატურული ხმის ბუმი იყო. მკვეთრი რხევა ქმნის მარყუჟს და სიჩქარე მკვეთრად იზრდება, რაც ადასტურებს დაწკაპუნებას. ხმის ბარიერი გადალახულია დაახლოებით 1200 კმ/სთ სიჩქარით.
ყველაზე ხმაურიანი ქალაქის საიდუმლო
არაა გასაკვირი, რომ პატარა ქალაქების მაცხოვრებლები შოკში არიან, როდესაც პირველად ხედავენ დედაქალაქს. ტრანსპორტის სიმრავლე, ასობით რესტორანი და გასართობი ცენტრი აბნევს და აწუხებს. გაზაფხულის დასაწყისი დედაქალაქში ჩვეულებრივ თარიღდება აპრილით და არა მეამბოხე ქარბუქი მარტით. აპრილში ცა მოწმენდილია, ნაკადულები მიედინება და კვირტები იხსნება. გრძელი ზამთრით დაღლილი ხალხი ფართოდ ხსნის ფანჯრებს მზისკენ და ქუჩის ხმაური იფეთქებს სახლებში. ქუჩაში ჩიტები ყრუ ჭიკჭიკებენ, მხატვრები მღერიან, მხიარული სტუდენტები ლექსებს კითხულობენ, რომ აღარაფერი ვთქვათ საცობებში და მეტროში ხმაურზე. ჰიგიენის დეპარტამენტის თანამშრომლები აღნიშნავენ, რომ ხმაურიან ქალაქში დიდხანს ყოფნა არაჯანსაღია. დედაქალაქის ხმის ფონი შედგება ტრანსპორტის, ჰაერის, სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო ხმებისგან. ყველაზე მავნე მხოლოდ მანქანის ხმაურია, რადგან თვითმფრინავები საკმარისად მაღლა დაფრინავენ და საწარმოების ხმაური იშლება მათ შენობებში. განსაკუთრებით გადატვირთულ მაგისტრალებზე მანქანების მუდმივი გუგუნი ყველა დასაშვებ ნორმას ორჯერ აჭარბებს. როგორ გადაილახება ხმოვანი ბარიერი დედაქალაქში? მოსკოვი საშიშია ხმების სიმრავლის გამო, ამიტომ დედაქალაქის მაცხოვრებლები ხმაურის ჩასახშობად ორმაგი მინის ფანჯრებს ამონტაჟებენ.
როგორ ირღვევა ხმის ბარიერი?
1947 წლამდე არ არსებობდა რეალური მონაცემები იმ თვითმფრინავის კაბინაში მყოფი ადამიანის კეთილდღეობის შესახებ, რომელიც ხმაზე სწრაფად დაფრინავს. როგორც გაირკვა, ხმის ბარიერის გარღვევას გარკვეული ძალა და გამბედაობა სჭირდება. ფრენის დროს ირკვევა, რომ გადარჩენის გარანტიები არ არსებობს. პროფესიონალ პილოტსაც კი არ შეუძლია დანამდვილებით თქვას, გაუძლებს თუ არა თვითმფრინავის დიზაინი ელემენტების შეტევას. რამდენიმე წუთში თვითმფრინავი უბრალოდ დაიშლება. რა ხსნის ამას? უნდა აღინიშნოს, რომ ქვებგერითი სიჩქარით მოძრაობა ქმნის აკუსტიკურ ტალღებს, რომლებიც წრეებად იფანტება ჩამოვარდნილი ქვისგან. ზებგერითი სიჩქარე აღაგზნებს დარტყმის ტალღებს და მიწაზე მდგარ ადამიანს ესმის აფეთქების მსგავსი ხმა. ძლიერი კომპიუტერების გარეშე რთული დიფერენციალური განტოლებების ამოხსნა იყო რთული და ქარის გვირაბებში აფეთქების მოდელებს უნდა დაეყრდნო. ზოგჯერ, თვითმფრინავის არასაკმარისი აჩქარებით, დარტყმის ტალღა აღწევს ისეთ ძლიერებას, რომ ფანჯრები ფრინავს იმ სახლებიდან, რომლებზეც თვითმფრინავი დაფრინავს. ყველას არ შეეძლება ხმის ბარიერის გადალახვა, რადგან ამ მომენტში მთელი სტრუქტურა ირხევა, აპარატის სამაგრებმა შეიძლება მნიშვნელოვანი ზიანი მიაყენოს. ამიტომ, კარგი ჯანმრთელობა და ემოციური სტაბილურობა ძალიან მნიშვნელოვანია პილოტებისთვის. თუ ფრენა გლუვია და ხმის ბარიერი რაც შეიძლება სწრაფად გადაილახება, მაშინ არც პილოტი და არც შესაძლო მგზავრები არ განიცდიან განსაკუთრებულ უსიამოვნო შეგრძნებებს. სპეციალურად ხმის ბარიერის დასაპყრობად აშენდა კვლევითი თვითმფრინავი 1946 წლის იანვარში. აპარატის შექმნა იყოთავდაცვის სამინისტროს ბრძანებით ინიცირებული იყო, მაგრამ იარაღის ნაცვლად ის მეცნიერული აღჭურვილობით იყო ჩაყრილი, რომელიც აკონტროლებდა მექანიზმებისა და მოწყობილობების მუშაობას. ეს თვითმფრინავი თანამედროვე საკრუიზო რაკეტას ჰგავდა ჩაშენებული სარაკეტო ძრავით. თვითმფრინავმა ხმის ბარიერი გაარღვია მაქსიმალური სიჩქარით 2736 კმ/სთ.
სიტყვიერი და მატერიალური ძეგლები ხმის სიჩქარის დაპყრობისთვის
მიღწევები ხმის ბარიერის გარღვევაში დღეს ძალიან ფასდება. ასე რომ, თვითმფრინავი, რომელზედაც ჩაკ იგერმა პირველად დაძლია, ახლა გამოფენილია ეროვნულ საჰაერო და კოსმოსურ მუზეუმში, რომელიც მდებარეობს ვაშინგტონში. მაგრამ ამ ადამიანის გამოგონების ტექნიკური პარამეტრები ცოტათი ღირებული იქნებოდა თავად პილოტის დამსახურების გარეშე. ჩაკ იეგერმა გაიარა ფრენის სკოლა და იბრძოდა ევროპაში, რის შემდეგაც ის დაბრუნდა ინგლისში. ფრენის უსამართლო შეჩერებამ არ დაარღვია იეგერის სული და მან შეხვედრა დანიშნა ევროპის ჯარების მთავარსარდალთან. ომის დასრულებამდე დარჩენილ წლებში იეგერმა მონაწილეობა მიიღო 64 გაფრენაში, რომლის დროსაც ჩამოაგდო 13 თვითმფრინავი. ჩაკ იაგერი სამშობლოში კაპიტნის წოდებით დაბრუნდა. მისი მახასიათებლები მიუთითებს ფენომენალურ ინტუიციაზე, წარმოუდგენელ სიმშვიდესა და გამძლეობაზე კრიტიკულ სიტუაციებში. არაერთხელ, იეგერმა დაამყარა რეკორდები თავის თვითმფრინავში. მისი შემდგომი კარიერა იყო საჰაერო ძალებში, სადაც ამზადებდა პილოტებს. ბოლოს ჩაკ იეგერმა ხმის ბარიერი 74 წლის ასაკში დაარღვია, ეს იყო მისი ფრენის ისტორიის ორმოცდამეათე წლისთავი და 1997 წელს.
თვითმფრინავების შემქმნელების რთული ამოცანებიმოწყობილობები
მსოფლიოში ცნობილმა MiG-15 თვითმფრინავის შექმნა დაიწყო იმ მომენტში, როდესაც დეველოპერებმა გააცნობიერეს, რომ შეუძლებელი იყო დაფუძნებულიყო მხოლოდ ხმის ბარიერის გარღვევაზე, მაგრამ რთული ტექნიკური პრობლემები უნდა გადაიჭრას. შედეგად, მანქანა შეიქმნა იმდენად წარმატებული, რომ მისი მოდიფიკაციები მიიღეს სხვადასხვა ქვეყნებმა. რამდენიმე განსხვავებული დიზაინის ბიურო შევიდა ერთგვარ კონკურენტულ ბრძოლაში, რომლის პრიზი იყო პატენტი ყველაზე წარმატებული და ფუნქციონალური თვითმფრინავისთვის. შეიმუშავეს თვითმფრინავი ფრთებით, რაც რევოლუცია იყო მათ დიზაინში. იდეალური აპარატი უნდა იყოს ძლიერი, სწრაფი და წარმოუდგენლად მდგრადი ნებისმიერი გარეგანი დაზიანების მიმართ. თვითმფრინავის ფრთები გახდა ელემენტი, რომელიც დაეხმარა მათ ხმის სიჩქარის გასამმაგებლად. გარდა ამისა, თვითმფრინავის სიჩქარე აგრძელებდა მატებას, რაც აიხსნება ძრავის სიმძლავრის ზრდით, ინოვაციური მასალების გამოყენებით და აეროდინამიკური პარამეტრების ოპტიმიზაციით. ხმის ბარიერის გარღვევა არაპროფესიონალისთვისაც კი შესაძლებელი და რეალური გახდა, მაგრამ ამის გამო ნაკლებად სახიფათო არ ხდება, ამიტომ ნებისმიერმა ექსტრემალურმა მაძიებელმა გონივრულად უნდა შეაფასოს თავისი სიძლიერე, სანამ ასეთ ექსპერიმენტზე გადაწყვეტს.
