süpersonik hız - Supersonic speed

ABD Donanması F/A-18 ses bariyerine yaklaşıyor. Beyaz bulut, süpersonik genleşme fanlarının hava sıcaklığını çiy noktasının altına düşürmesi sonucu oluşur .

Süpersonik hız , bir nesnenin ses hızını aşan hızıdır ( Mach  1). Deniz seviyesinde 20 °C (68 °F) sıcaklıktaki kuru havada hareket eden nesneler için bu hız yaklaşık 343.2 m/s'dir (1.126 ft/s; 768 mph; 667.1 kn; 1.236 km/s). Ses hızının (Mach 5) beş katından daha yüksek hızlara genellikle hipersonik denir . Rotor kanatlarının uçları gibi bir nesneyi çevreleyen havanın yalnızca bazı kısımlarının süpersonik hızlara ulaştığı uçuşlara transonik denir . Bu, tipik olarak Mach 0.8 ve Mach 1.2 arasında bir yerde gerçekleşir.

Sesler, elastik bir ortamda basınç dalgaları şeklinde hareket eden titreşimlerdir. Nesneler, sesin ortamda yayılma hızından daha hızlı hareket ettiğinde, nesneler süpersonik hızda hareket eder. Gazlarda ses, çoğunlukla gazın moleküler kütlesine ve sıcaklığına bağlı olarak farklı hızlarda boylamasına hareket eder ve basıncın çok az etkisi vardır. Hava sıcaklığı ve bileşimi irtifa ile önemli ölçüde değiştiğinden, sesin hızı ve sürekli hareket eden bir nesne için Mach sayıları değişebilir. Oda sıcaklığındaki suda süpersonik hız, 1.440 m/sn (4,724 ft/sn) üzerindeki herhangi bir hız olarak kabul edilebilir. Katılarda ses dalgaları boyuna veya enine polarize olabilir ve hatta daha yüksek hızlara sahip olabilir.

Süpersonik kırılma , kırılgan bir malzemede ses hızından daha hızlı çatlak hareketidir .

Erken anlam

20. yüzyılın başında, "süpersonik" terimi, frekansı normal insan işitme aralığının üzerinde olan sesi tanımlamak için bir sıfat olarak kullanıldı. Bu anlam için modern terim " ultrasonik " dir.

Etimoloji : Süpersonik kelimesi Latince kökenli iki kelimeden gelir; 1) super: yukarıda ve 2) sonus: birlikte sesin üstünde veya başka bir deyişle sesten daha hızlı anlamına gelen ses.

süpersonik nesneler

British Airways Concorde, 1980'lerin başında Londra-Heathrow Havalimanı'nda erken BA üniformalı

Bir kırbacın ucunun , ses bariyerini kırmak için tasarlanmış ilk nesne olduğu düşünülür ve bu, açıklayıcı "çatlak" (aslında küçük bir sonik patlama ) ile sonuçlanır . Dalga hareketi kamçı boyunca seyahat süpersonik hızlara ulaşma yetenekli kılan. Bununla birlikte, ilk insan yapımı süpersonik patlamaya muhtemelen bir parça kumaş neden oldu ve kamçının nihai gelişimini teşvik etti.

Çoğu modern ateşli silah mermisi süpersoniktir, tüfek mermileri genellikle Mach 3'e yaklaşan ve bazı durumlarda oldukça aşan hızlarda hareket eder .

Çoğu uzay aracı , en önemlisi Uzay Mekiği , en azından yeniden girişlerinin bazı bölümlerinde süpersoniktir, ancak uzay aracı üzerindeki etkiler düşük hava yoğunlukları ile azalır. Yükseliş sırasında, fırlatma araçları genellikle hava sürtünmesini azaltmak için 30 km'nin (~98.400 fit) altına süpersonik gitmekten kaçınır.

Burada bulunan daha düşük sıcaklıklar (tipik olarak 25 km'ye kadar) nedeniyle ses hızının yükseklikle bir miktar azaldığını unutmayın . Daha da yüksek irtifalarda, ses hızındaki buna karşılık gelen artışla birlikte sıcaklık artmaya başlar.

Şişirilmiş bir balon patladığında, yırtılmış lateks parçaları süpersonik hızda büzülür ve bu da keskin ve yüksek patlama sesine katkıda bulunur.

Süpersonik kara araçları

Bugüne kadar sadece bir kara aracı resmi olarak süpersonik hızda seyahat etti. Öyle Thrust SSC tarafından tahrik, Andy Green , dünya kara hız rekorunu elinde, içinde 1228 km / saat (763 mph) onun iki yönlü kaçak ortalama hız elde ettikten Black Rock Çölü'nde 15 Ekim 1997 tarihinde.

Bloodhound LSR projesi 2020 yılında rekor bir girişim planlanan Hakskeen Pan bir kombinasyon jet Güney Afrika'da ve melez roket araba tahrikli. Amaç, mevcut rekoru kırmak ve ardından ekibin 1.600 km/sa (1.000 mil/sa) hıza ulaşmayı umduğu yeni girişimlerde bulunmaktı. Çalışma başlangıçta ThrustSSC projesinin lideri olan Richard Noble tarafından yürütüldü, ancak 2018'deki finansman sorunlarının ardından ekip Ian Warhurst tarafından satın alındı ve Bloodhound LSR olarak yeniden adlandırıldı. Daha sonra proje Covid-19 pandemisi nedeniyle süresiz ertelendi ve araç satışa çıkarıldı.

süpersonik uçuş

Çoğu modern savaş uçağı süpersonik uçaklar, ama olmuştur süpersonik yolcu uçağı , yani Concorde ve Tupolev Tu-144 . Bu yolcu Hem uçaklar ve bazı modern savaşçılar da yeteneğine sahip supercruise , bir kullanılmadan sürekli süpersonik uçuş bir koşulu Afterburner . Birkaç saat boyunca süper seyir kabiliyeti ve birkaç on yıl boyunca nispeten yüksek uçuş sıklığı nedeniyle, Concorde süpersonik olarak uçmak için diğer tüm uçaklardan önemli bir farkla daha fazla zaman harcadı. Concorde'un 26 Kasım 2003'teki son emekli uçuşundan bu yana, hizmette hiçbir süpersonik yolcu uçağı kalmadı. Tupolev Tu-160 ve Rockwell B-1 Lancer gibi bazı büyük bombardıman uçakları da süpersonik yeteneklidir.

Aerodinamik ait süpersonik uçaklar düzlemi boyunca farklı noktalarda airsheets genellikle birbirini etkilemez çünkü ses altı aerodinamik daha basittir. Süpersonik jetler ve roket araçları , transonik bölgede yaşanan ekstra aerodinamik sürtünmeyi (Mach 0.85-1.2 civarında) geçmek için birkaç kat daha fazla itme kuvveti gerektirir . Bu hızlarda, havacılık mühendisleri yeni şok dalgaları üretmeden havayı uçağın gövdesi etrafında nazikçe yönlendirebilir , ancak aracın daha aşağısındaki herhangi bir çapraz alanda herhangi bir değişiklik gövde boyunca şok dalgalarına yol açar. Tasarımcılar , boyuttaki ani değişiklikleri en aza indirmek için Süpersonik alan kuralını ve Whitcomb alan kuralını kullanır.

Ses kaynağı şimdi ses hızı bariyerini aşmıştır ve ses hızının 1.4 katı, c (Mach 1.4) ile hareket etmektedir. Kaynak, yarattığı ses dalgalarından daha hızlı hareket ettiğinden, aslında ilerleyen dalga cephesine öncülük eder. Ses kaynağı, gözlemci yarattığı sesi gerçekten duymadan önce sabit bir gözlemcinin yanından geçecektir.
Sarı renkte hiperbol şeklindeki zemin temas bölgesi ile konik şok dalgası

Bununla birlikte, pratik uygulamalarda, süpersonik bir uçak hem ses altı hem de ses üstü profillerde kararlı bir şekilde çalışmalıdır, bu nedenle aerodinamik tasarım daha karmaşıktır.

Düşük süpersonik sürtünmeye sahip olmanın ana anahtarı, genel uçağı uzun ve ince olacak ve "mükemmel" bir şekle, von Karman ogive veya Sears-Haack gövdesine yakın olacak şekilde uygun şekilde şekillendirmektir . Bu, neredeyse her süpersonik seyir uçağının, çok uzun ve ince bir gövdeye ve büyük delta kanatlara sahip, birbirine çok benzer görünmesine yol açmıştır, bkz. SR-71 , Concorde vb. Yolcu uçakları için ideal olmasa da bu şekil bombardıman kullanımına oldukça uygundur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar