El boom sónico del término es de uso general referir a los choques causados por el vuelo supersónico de los transportes de un avión militar o de pasajero tales como Concorde (Mach 2.02, no más en servicio) y la lanzadera de espacio (hasta el Mach 27). Los boomes sónicos generan las cantidades enormes de energía sana, sonando como una explosión ; el frente de choque puede acercarse típicamente a 167 megavatios por metro cuadrado, y puede exceder 200 decibelios . El trueno es un tipo de boom sónico natural, creado por la calefacción y la extensión rápidas del aire en una tempestad de truenos.

Causas

Cuando un objeto pasa a través del aire, crea una serie de ondas de la presión delante de él y detrás de él, similar a las ondas del arco y de la popa creadas por un barco. Estas ondas viajan a la velocidad del sonido, y como la velocidad de los aviones aumenta las ondas se fuerzan juntas, o se comprimen, porque no pueden " salir del way" de uno a, eventual combinándose en una sola onda expansiva a la velocidad del sonido. Esta velocidad crítica se conoce como Mach 1 y es aproximadamente 1.225 kilómetros por la hora (761 mph) en el nivel del mar.

En vuelo liso, la onda expansiva comienza en la nariz de los aviones y de los extremos en la cola. Hay una subida repentina de la presión en la nariz, disminuyendo constantemente a una presión negativa en la cola, mientras que después de que el objeto pase, la presión vuelve eventual al normal. Este " profile" de la sobrepresión; se conoce como el N-agitan debido a su forma. El " boom" es experimentado cuando hay una subida repentina de la presión, así que N-agitar las causas dos auges, uno cuando la subida inicial de la presión de la nariz golpea, y otra cuando la cola pasa y la presión vuelve repentinamente al normal. Esto lleva a un " distintivo; boom" doble; de los aviones supersónicos. Al maniobrar, la distribución de presión cambia en diversas formas, con un característico U-agita forma. Puesto que el auge se está generando continuamente mientras el avión sea supersónico, traza una trayectoria en la tierra que sigue la trayectoria de vuelo del avión, conocida como el bosque del auge del .

Características

La energía, o el volumen, de la onda expansiva es dependientes en la cantidad de aire se esté acelerando que, y así del tamaño y del peso de los aviones. Pues el avión aumenta velocidad los choques crecen el " tighter" alrededor del arte y no se convierte mucho " louder". A una velocidad muy elevada y las altitudes el cono no interseca la tierra y no se oye ningún auge. El " length" del auge del frente a la parte posterior es dependiente en la longitud de los aviones a un factor de 3: 2. De los aviones un " más largo por lo tanto; separar el out" sus auges más los que más pequeños, que lleva a un auge menos de gran alcance.

Varias ondas expansivas más pequeñas pueden, y hacen generalmente, forma en otros puntos en los aviones, sobre todo cualesquiera puntos o curva del cuerpo, el borde principal del ala y especialmente la entrada a los motores. Estas ondas de choque secundarias son causadas por el aire que es forzado para cambiar estos puntos convexos, que genera una onda expansiva en flujo supersónico.

Las ondas expansivas posteriores son de alguna manera más rápidas que primera, viajan más rápidamente y agregan a la onda de choque principal en una cierta distancia lejos de los aviones para crear mucho definida N-agitan forma. Esto maximiza la magnitud y el " time" de la subida; del choque que hace que parece el auge más ruidosamente. En la mayoría de los diseños la distancia característica es cerca de 40.000 m), significando que debajo de esta altitud el boom sónico será " softer". Sin embargo, la fricción en esta altitud o abajo hace el recorrido supersónico particularmente ineficaz, que plantea un problema grave.

Disminución

En el a finales de la década de 1950 cuando los diseños del transporte supersónico (SST) eran perseguidos activamente, fue pensado que aunque el auge fuera muy grande, los problemas podrían ser evitados volando más arriba. Esta premisa era falsa probado cuando el norteamericano Valkyrie B-70 comenzó a volar, y fue encontrado que el auge era un problema incluso en 70.000 pies ( los 21,000m ). Era durante estas pruebas que N-agitar primero fue caracterizado.

Richard Seebass y su colega Albert George en la Universidad Cornell estudió el problema extensivamente y definió eventual un " figura del merit" (FM) caracterizar los niveles del boom sónico de diversos aviones. FM es una función del peso de aviones y de la longitud de los aviones. El más bajos este valor, menos el auge que el avión genera, con las figuras de cerca de 1 o bajan la consideración aceptable. Usar este cálculo, encontraron FM de cerca de 1.4 para el Concorde y 1.9 para el Boeing 2707 . Esto condenó eventual la mayoría de los proyectos de SST mientras que el resentimiento público se mezcló con política dio lugar eventual a las leyes que hicieron cualesquiera aviones imprácticos (vuelo solamente sobre el agua por ejemplo). Otra manera de expresar esto es palmo de ala. El fuselage incluso de aviones supersónicos grandes es muy liso y con bastante palmo del ángulo de ataque y de ala el plano puede volar tan arriba que el auge por el fuselage no es importante. Cuanto más grande es el palmo de ala, cuanto mayor es hacia abajo el impulso que puede ser aplicado al aire, mayor es el fieltro del auge. Un pequeño avión de ala de favores más pequeños del palmo diseña como los jets del negocio. Seebass-George también trabajó en el problema de otro ángulo, intentando separar hacia fuera N-agita lateralmente y temporal (longitudinalmente), produciendo (el mirlo SR-71, Boeing X-43 ) un choque fuerte y hacia abajo-enfocado en un sostenido, solamente el nosecone granangular, que viajará a la velocidad levemente supersónica (choque de arco ), y usando detrás barrida un ala de vuelo o un ala de vuelo oblicua para allanar este choque a lo largo de la dirección del vuelo (la cola del choque viaja a la velocidad acústica). Para adaptar este principio a los planos existentes, que generan un choque en su nariz-cono e incluso más fuerte en su borde el delantero de ala, el fuselage debajo del ala es shaped según la regla de área . Esto levantaría ideal la altitud característica a partir de 40.000 pies (a partir de 12.000 m), que es donde la mayoría de los aviones de SST vuelan.

Este seguido siendo no comprobado por décadas, hasta que el DARPA comenzara el proyecto supersónico reservado de la plataforma y financiara los aviones formados de la demostración (SSBD) del boom sónico para probarlo. SSBD utilizó un combatiente de la libertad F-5 modificado con una nueva forma del cuerpo y fue probado durante un período de dos años en qué se ha convertido en el estudio más extenso en el boom sónico hasta la fecha. Después de medir las 1.300 grabaciones, algunos tomados dentro de la onda expansiva por un persiguen plano, el SSBD demostraron una reducción en auge por cerca de una mitad. Aunque una mitad no sea una reducción enorme, habría podido reducir Concorde debajo de FM = 1 límite por ejemplo.

Hay los diseños teóricos que no aparecen crear boomes sónicos en absoluto, tales como el biplano del Busemann.

Opinión y ruido

El sonido de un boom sónico depende en gran parte de la distancia entre el observador y la forma de los aviones produciendo el boom sónico. Un boom sónico se oye generalmente como " doble profundo; boom" pues el avión es generalmente una cierta distancia lejos. Sin embargo, como los que han atestiguado aterrizajes de las lanzaderas de espacio han oído, cuando el avión es próximo el boom sónico es un " más agudo; bang" o " crack". El sonido está como el " Quot de las bombas aéreas ; utilizado en el fuego artificial exhibe

En 1964, la NASA y la Administración Federal de Aviación comenzaron las pruebas del boom sónico del Oklahoma City, que causaron ocho boomes sónicos por día durante seis meses. Los datos valiosos fueron recopilados del experimento, pero 15.000 quejas fueron generadas y enredaron en última instancia a gobierno en un pleito de la demanda colectiva, que perdió en súplica en 1969.

Bullwhip

El sonido que se agrieta que un Bullwhip hace cuando está manejado correctamente es, de hecho, un boom sónico. El extremo del azote, conocido como el " del ; cracker", movimientos más rápidamente que la velocidad del sonido, así dando por resultado el boom sónico. El azote era la primera invención humana para romper la barrera de sonidos.

Un bullwhip afila abajo de la sección de la manija a la galleta. La galleta tiene mucho menos masa que la sección de la manija. Cuando el azote se hace pivotar agudamente, la energía se transfiere abajo de la longitud del azote de ahusamiento. De acuerdo con la fórmula para el $de\; laenergía\; cinética(=\; \backslash \; frac\; \{mv^2\}\; \{2\})$ de E_k, la velocidad del azote aumenta con la disminución de la masa, que es cómo el azote alcanza la velocidad del sonido y causa un boom sónico.

Zenithic

Mount Zdarsky

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