Apa yang kita pikirkan ketika mendengar ungkapan "penghalang suara"? Batas dan penghalang tertentu, mengatasi yang secara serius dapat mempengaruhi pendengaran dan kesejahteraan. Biasanya, penghalang suara dikaitkan dengan penaklukan wilayah udara dan profesi pilot.
Mengatasi penghalang ini dapat memicu perkembangan penyakit kronis, sindrom nyeri, dan reaksi alergi. Apakah persepsi ini benar atau stereotip? Apakah mereka memiliki dasar faktual? Apa itu penghalang suara? Bagaimana dan mengapa itu terjadi? Semua ini dan beberapa nuansa tambahan, serta fakta sejarah terkait konsep ini, akan kami coba cari tahu di artikel ini.
Ilmu misterius ini adalah aerodinamika
Dalam ilmu aerodinamika, yang dirancang untuk menjelaskan fenomena yang menyertai pergerakan
pesawat, ada konsep "penghalang suara". Ini adalah barisfenomena yang terjadi selama pergerakan pesawat supersonik atau rudal yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan suara atau lebih besar.
Apa itu gelombang kejut?
Selama aliran supersonik di sekitar peralatan, gelombang kejut muncul di terowongan angin. Jejaknya dapat dilihat bahkan dengan mata telanjang. Di tanah mereka ditandai dengan garis kuning. Di luar kerucut gelombang kejut, di depan garis kuning, di tanah, pesawat bahkan tidak terdengar. Pada kecepatan yang melebihi suara, benda-benda tersebut dikenai aliran di sekitar aliran suara, yang menyebabkan gelombang kejut. Bisa lebih dari satu, tergantung bentuk tubuhnya.
Transformasi gelombang kejut
Bagian depan gelombang kejut, yang kadang-kadang disebut gelombang kejut, memiliki ketebalan yang agak kecil, yang tetap memungkinkan untuk melacak perubahan mendadak dalam sifat aliran, penurunan kecepatan relatif terhadap tubuh dan peningkatan yang sesuai dalam tekanan dan suhu gas dalam aliran. Dalam hal ini, energi kinetik sebagian diubah menjadi energi internal gas. Jumlah perubahan ini secara langsung tergantung pada kecepatan aliran supersonik. Saat gelombang kejut menjauh dari peralatan, penurunan tekanan berkurang dan gelombang kejut diubah menjadi suara. Dia dapat menjangkau pengamat luar yang akan mendengar suara khas yang menyerupai ledakan. Ada pendapat yang mengatakan bahwa perangkat tersebut telah mencapai kecepatan suara, ketika penghalang suara ditinggalkan oleh pesawat.
Apa yang sebenarnya terjadi?
Yang disebut momenmengatasi hambatan suara dalam praktiknya adalah lewatnya gelombang kejut dengan gemuruh mesin pesawat yang semakin besar. Sekarang unit mendahului suara yang menyertainya, sehingga dengungan mesin akan terdengar setelahnya. Mendekatkan kecepatan pesawat dengan kecepatan suara menjadi mungkin selama Perang Dunia Kedua, tetapi pada saat yang sama, pilot mencatat sinyal alarm dalam pengoperasian pesawat.
Setelah perang berakhir, banyak perancang dan pilot pesawat berusaha mencapai kecepatan suara dan memecahkan penghalang suara, tetapi banyak dari upaya ini berakhir dengan tragis. Ilmuwan pesimis berpendapat bahwa batas ini tidak dapat dilampaui. Bukan berarti eksperimental, tetapi ilmiah, adalah mungkin untuk menjelaskan sifat dari konsep "penghalang suara" dan menemukan cara untuk mengatasinya.
Rekomendasi yang dikurangi untuk terbang yang aman
Penerbangan yang aman pada kecepatan transonik dan supersonik dimungkinkan jika krisis gelombang dapat dihindari, yang kejadiannya bergantung pada parameter aerodinamis pesawat dan ketinggian penerbangan. Transisi dari satu tingkat kecepatan ke tingkat kecepatan lainnya harus dilakukan secepat mungkin menggunakan afterburner, yang akan membantu menghindari penerbangan panjang di zona krisis gelombang. Krisis gelombang sebagai sebuah konsep berasal dari transportasi air. Itu muncul pada saat pergerakan kapal dengan kecepatan mendekati kecepatan gelombang di permukaan air. Masuk ke krisis gelombang memerlukan kesulitan meningkatkan kecepatan, dan jika sesederhana mungkin untuk mengatasi krisis gelombang, maka Anda dapat mencapaimode planing atau sliding di permukaan air.
Riwayat dalam pengendalian pesawat
Orang pertama yang mencapai kecepatan terbang supersonik pada pesawat eksperimental adalah pilot Amerika Chuck Yeager. Prestasinya tercatat dalam sejarah pada 14 Oktober 1947. Di wilayah Uni Soviet, penghalang suara diatasi pada 26 Desember 1948 oleh Sokolovsky dan Fedorov, yang menerbangkan seorang pejuang berpengalaman.
Dari pesawat sipil, kapal penumpang Douglas DC-8 adalah yang pertama menembus penghalang suara, yang pada 21 Agustus 1961 mencapai kecepatan 1,012 Mach, atau 1262 km/jam. Misinya adalah mengumpulkan data untuk desain sayap. Di antara pesawat, rekor dunia ditetapkan oleh rudal aeroballistik udara-ke-darat hipersonik, yang digunakan oleh tentara Rusia. Pada ketinggian 31,2 kilometer, roket mencapai kecepatan 6389 km/jam.
50 tahun setelah memecahkan penghalang suara di udara, orang Inggris Andy Green membuat pencapaian serupa di dalam mobil. Dalam terjun bebas, Joe Kittinger Amerika mencoba memecahkan rekor, yang menaklukkan ketinggian 31,5 kilometer. Hari ini, pada 14 Oktober 2012, Felix Baumgartner memecahkan rekor dunia, tanpa bantuan kendaraan, jatuh bebas dari ketinggian 39 kilometer, memecahkan penghalang suara. Pada saat yang sama, kecepatannya mencapai 1342,8 kilometer per jam.
Pemecahan penghalang suara yang paling tidak biasa
Aneh untuk dipikirkan, tetapi penemuan pertama di dunia,mengatasi batas ini, adalah cambuk biasa, yang ditemukan oleh orang Cina kuno hampir 7 ribu tahun yang lalu. Hampir sampai penemuan fotografi instan pada tahun 1927, tidak ada yang menduga bahwa retakan cambuk adalah ledakan sonik mini. Ayunan tajam membentuk lingkaran, dan kecepatan meningkat tajam, yang menegaskan klik. Hambatan suara diatasi dengan kecepatan sekitar 1200 km/jam.
Misteri kota paling berisik
Tidak heran penduduk kota kecil terkejut ketika mereka melihat ibu kota untuk pertama kalinya. Banyaknya transportasi, ratusan restoran dan pusat hiburan membingungkan dan meresahkan. Awal musim semi di ibu kota biasanya bertanggal April, bukan Maret badai salju yang memberontak. Pada bulan April, langit cerah, sungai mengalir dan kuncup terbuka. Orang-orang, yang bosan dengan musim dingin yang panjang, membuka jendela lebar-lebar ke arah matahari, dan suara jalanan menyeruak ke dalam rumah. Burung berkicau memekakkan telinga di jalan, seniman bernyanyi, siswa ceria membacakan puisi, belum lagi kebisingan di kemacetan lalu lintas dan kereta bawah tanah. Karyawan departemen kebersihan mencatat bahwa tidak sehat untuk tinggal di kota yang bising untuk waktu yang lama. Latar belakang suara ibu kota terdiri dari transportasi, udara, industri dan kebisingan rumah tangga. Yang paling berbahaya hanyalah kebisingan mobil, karena pesawat terbang cukup tinggi, dan kebisingan dari perusahaan larut di gedung mereka. Dengung konstan mobil di jalan raya yang sangat sibuk melebihi semua norma yang diizinkan dua kali. Bagaimana hambatan suara diatasi di ibu kota? Moskow berbahaya karena banyaknya suara, sehingga penduduk ibu kota memasang jendela berlapis ganda untuk meredam kebisingan.
Bagaimana penghalang suara dilanggar?
Hingga tahun 1947, tidak ada data aktual tentang kesejahteraan seseorang di kokpit pesawat yang terbang lebih cepat daripada suara. Ternyata, memecahkan penghalang suara membutuhkan kekuatan dan keberanian tertentu. Selama penerbangan menjadi jelas bahwa tidak ada jaminan untuk bertahan hidup. Bahkan seorang pilot profesional tidak dapat mengatakan dengan pasti apakah desain pesawat akan tahan terhadap serangan elemen. Dalam hitungan menit, pesawat bisa saja hancur berantakan. Apa yang menjelaskan ini? Perlu dicatat bahwa gerakan dengan kecepatan subsonik menciptakan gelombang akustik yang menyebar seperti lingkaran dari batu yang jatuh. Kecepatan supersonik membangkitkan gelombang kejut, dan seseorang yang berdiri di tanah mendengar suara yang mirip dengan ledakan. Tanpa komputer yang kuat, sulit untuk memecahkan persamaan diferensial yang kompleks, dan seseorang harus bergantung pada model tiupan di terowongan angin. Terkadang, dengan percepatan pesawat yang tidak mencukupi, gelombang kejut mencapai kekuatan sedemikian rupa sehingga jendela terbang keluar dari rumah tempat pesawat terbang. Tidak semua orang akan dapat mengatasi hambatan suara, karena pada saat ini seluruh struktur bergetar, pengencang peralatan dapat menerima kerusakan yang signifikan. Oleh karena itu, kesehatan yang baik dan stabilitas emosional sangat penting bagi pilot. Jika penerbangan lancar, dan hambatan suara diatasi secepat mungkin, maka baik pilot maupun calon penumpang tidak akan merasakan sensasi yang tidak menyenangkan. Khusus untuk penaklukan penghalang suara, sebuah pesawat penelitian dibangun pada Januari 1946. Penciptaan mesin adalahdiprakarsai oleh perintah Kementerian Pertahanan, tetapi alih-alih senjata, itu diisi dengan peralatan ilmiah yang memantau pengoperasian mekanisme dan perangkat. Pesawat ini seperti rudal jelajah modern dengan mesin roket built-in. Pesawat menembus penghalang suara dengan kecepatan maksimum 2736 km/jam.
Monumen verbal dan material untuk penaklukan kecepatan suara
Pencapaian dalam memecahkan penghalang suara sangat dihargai hari ini. Jadi, pesawat tempat Chuck Yeager pertama kali mengatasinya sekarang dipajang di National Air and Space Museum, yang terletak di Washington. Tetapi parameter teknis dari penemuan manusia ini tidak akan berarti apa-apa tanpa jasa pilot itu sendiri. Chuck Yeager menjalani sekolah penerbangan dan bertempur di Eropa, setelah itu ia kembali ke Inggris. Penangguhan yang tidak adil dari terbang tidak mematahkan semangat Yeager, dan dia mendapatkan janji dengan panglima tertinggi pasukan Eropa. Pada tahun-tahun tersisa sebelum akhir perang, Yeager berpartisipasi dalam 64 serangan mendadak, di mana ia menembak jatuh 13 pesawat. Chuck Yeager kembali ke tanah airnya dengan pangkat kapten. Karakteristiknya menunjukkan intuisi yang fenomenal, ketenangan dan daya tahan yang luar biasa dalam situasi kritis. Lebih dari sekali, Yeager membuat rekor di pesawatnya. Karirnya kemudian di Angkatan Udara, di mana ia melatih pilot. Terakhir kali Chuck Yeager memecahkan penghalang suara adalah pada usia 74 tahun, yaitu pada peringatan lima puluh tahun sejarah penerbangannya dan pada tahun 1997.
Tugas kompleks pembuat pesawat terbangperangkat
Pesawat MiG-15 yang terkenal di dunia mulai dibuat pada saat para pengembang menyadari bahwa tidak mungkin hanya didasarkan pada pemecahan penghalang suara, tetapi masalah teknis yang rumit harus diselesaikan. Akibatnya, sebuah mesin dibuat dengan sangat sukses sehingga modifikasinya diadopsi oleh berbagai negara. Beberapa biro desain yang berbeda mengadakan semacam perjuangan kompetitif, yang hadiahnya adalah paten untuk pesawat yang paling sukses dan fungsional. Mengembangkan pesawat dengan sayap menyapu, yang merupakan revolusi dalam desain mereka. Peralatan yang ideal harus kuat, cepat, dan sangat tahan terhadap kerusakan eksternal. Sayap pesawat yang tersapu menjadi elemen yang membantu mereka melipatgandakan kecepatan suara. Selanjutnya, kecepatan pesawat terus meningkat yang dijelaskan oleh peningkatan tenaga mesin, penggunaan material inovatif dan optimalisasi parameter aerodinamis. Mendobrak penghalang suara telah menjadi mungkin dan nyata bahkan untuk non-profesional, tetapi tidak menjadi kurang berbahaya karena ini, sehingga setiap pencari ekstrim harus bijaksana mengevaluasi kekuatannya sebelum memutuskan eksperimen seperti itu.
