Звуковой удар
Звуковой удар (англ. sonic boom) — акустическое явление в виде хлопка (обычно — двойного), которое возникает при распространении в атмосфере ударных волн от тела, летящего со сверхзвуковой скоростью.[1] Термин принято использовать в связи с движением в атмосфере тел со сверхзвуковой скоростью (чаще всего — самолетов) при котором возникает сопутствующий эффект импульсного аудио-воздействия (хлопок). Звуковой удар порождает ряд природных явлений (гром, метеоры) и техногенных причин (например, щёлкание хлыста).[2]
Физика явления[править | править код]
Тело, движущееся в воздухе со сверхзвуковой скоростью, генерирует ударную волну. Такая ударная волна называется головной ударной волной. На достаточно большом удалении от обтекаемого тела интенсивность этой ударной волны мала[3], и она пересекает направление набегающего потока под углом, близким к углу Маха, который рассчитывается по формуле
где M = v/c — это число Маха, а c — скорость звука при данной температуре. Поэтому ударная волна приобретает характерную конусообразную форму с вершиной в районе переднего края движущегося тела. Этот конус называется конусом Маха.
Когда эта слабая ударная волна достигает поверхности земли, скачок давления на её фронте действует на барабанные перепонки и воспринимается как резкий и громкий хлопок. Поскольку интенсивность конической ударной волны при её движении в атмосфере ослабевает, давление звукового удара зависит от высоты и скорости полёта объекта. В обычных условиях звуковой удар может вызывать неприятные ощущения, но, как правило, не причиняет вреда здоровью и не вызывает никаких разрушений.
Чем больше по массе самолёт, чем меньше его высота полёта и чем больше скорость, тем чувствительнее на земле будет его звуковой удар. При проходе Ту-160 на высоте 300-500 метров и скорости около 1500 км/час (в теории, фактически такой режим для Ту-160 невозможен) на земле в строениях будут выбиты стёкла, а люди сбиты с ног и контужены. В ранний период освоения сверхзвуковой военной авиации такие случаи имели место и вызывали жалобы жителей поселений, соседствующих с авиационными базами и полигонами, поэтому на базе Лётно-исследовательского института в период с 1956 и до начала 1970-х годов под руководством И. В. Остославского и А. Д. Миронова был проведён большой комплекс лётных исследований физики этого явления для оценки влияния на окружающую среду звукового удара и шума сверхзвуковых самолётов. Одним из результатов этой деятельности стало принятие в СССР правил, разрешающих полёты со сверхзвуковой скоростью только на высотах не ниже 10000 м[4].
См. также[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ Звуковой удар//Авиация: Энциклопедия —М.: Большая Российская энциклопедия, 1994.
- ↑ Руденко О.В., Маков Ю.Н. Звуковой удар: от физики нелинейных волн до акустической экологии (обзор)//Акустический журнал 2021, том 67, № 1, с. 3–30
- ↑ Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика // Теоретическая физика. — М.: Физматлит, 2001. — Т. VI. — С. 636. — 736 с. — ISBN 5-9221-0121-8.
- ↑ В. Близнюк, Л. Васильев, В. Вуль, В. Климов, А. Миронов и др. Под ред. В.Т. Климова. Правда о сверхзвуковых пассажирских самолётах. — Москва: Московский рабочий, 2000. — 335 с. — ISBN 5239020442. Архивировано 4 февраля 2018 года.
 |
|---|
