Почему преодоление самолетом звукового барьера сопровождается взрывоподобным хлопком? И что такое «звуковой барьер»?

С «хлопком» происходит недоразумение, вызванное неверным пониманием термина «звуковой барьер». Этот «хлопок» правильно называть «звуковым ударом». Самолет, движущийся со сверхзвуковой скоростью, создает в окружающем воздухе ударные волны, скачки воздушного давления. Упрощенно эти волны можно представить себе в виде сопровождающего полет самолета конуса, с вершиной, как бы привязанной к носовой части фюзеляжа, а образующими, направленными против движения самолета и распространяющимися довольно далеко, например до поверхности земли.

Когда граница этого воображаемого конуса, обозначающая фронт основной звуковой волны, достигает уха человека, то резкий скачок давления воспринимается на слух как хлопок. Звуковой удар, как привязанный, сопровождает весь полет самолета, при условии что самолет движется достаточно быстро, пусть и с постоянной скоростью. Хлопком же кажется проход основной волны звукового удара над фиксированной точкой поверхности земли, где, например, находится слушатель.

Другими словами, если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии.

А «звуковым барьером» в аэродинамике называют резкий скачок воздушного сопротивления, возникающий при достижении самолетом некоторой пограничной скорости, близкой к скорости звука. При достижении этой скорости характер обтекания самолета воздушным потоком меняется кардинальным образом, что в свое время сильно затрудняло достижение сверхзвуковых скоростей. Обычный, дозвуковой, самолет не способен устойчиво лететь быстрее звука, как бы его ни разгоняли, — он просто потеряет управление и развалится.

Для преодоления звукового барьера ученым пришлось разработать крыло со специальным аэродинамическим профилем и придумать другие ухищрения. Интересно, что пилот современного сверхзвукового самолета хорошо чувствует «преодоление» своим летательным аппаратом звукового барьера: при переходе на сверхзвуковое обтекание ощущается «аэродинамический удар» и характерные «скачки» в управляемости. Вот только с «хлопками» на земле эти процессы напрямую не связаны.

Если Injener прочитал творение Александра Венедюхина и у него NO COMMENTS, тогда не удивительно, что самолеты, спроектированными подобными Injener'ами периодически падают.Наиболее толковый пост, на мой взгляд - это пост Оборотня, хотя, как мне кажется он должен писаться werwolF. Жаль, что он в конце, поэтому повторю его здесь24.08.2007 14:26 | werwolwрассуждения интересны.теории восхитительны. опыт показывает: если самолет преодолевает звуковой барьер в непосредственной видимости наблюдателя-слушателя, "хлопок" есть. при достаточной близости от самолета, когда барьер преодолевается на низкой высоте, хлопок очень громкий. в случае когда самолет виден наблюдателю после преодоления "звукового барьера", никаких хлопков нет. есть сначала вид самолета, а потом, с некоторой задержкой по времени, появляется звук.обычный рев турбин. соответственно из опыта видно что хлопок происходит однократно. именно в момент превышения самолетом скорости звука. Точнее двукратно. При переходе на сверхзвуковую и на дозвуковую скорости.

И это чистая правда. Так что теории Венедюхина, ЦИТИРУЮ:"если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии" место сами понимаете где.Рисунок г.Венедюхина хорошо объясняет, почему сначала самолет над нами пролетит, а потом мы слышим звук его турбин, винтов и т.п. - но ниом образом не имеет отношения к преодолению звукового барьера.Вместо этого левого рисунка лучше посмотреть что-нибудь типаhttp://archive.fanstudio.ru/?open=photo&aid=156&fid= 2744

Лично мне кажется, что происходит все примерно так:- в момент преодоления звукового барьера самолет своим носом раздвигает молекулы воздуха так быстро, придает им такое ускорение, что они не успевают сомкнуться - поэтому в этот момент и создается конусообразная область низкого давления. В этой области как раз и начинается конденсация, скорее всего, воды. И именно этот момент и зафиксирован на фото по указанному адресу. Маловероятно, но вовсе не исключено, что начинается конденсация и других газов, в т.ч. азота и кислорода. Да-да, не надо смеяться - это надо проверять расчетами - а для начала экспериментально определить температуру и давление в этих областях. Но это не момент образования ударной волны.Ударная волна образуется долями секунды позже, когда в образовавшиеся области низкого давления со всех сторон устремится воздух, фронты которого, двигаются навстречу друг другу и, столкнувшись, создают пресловутый "звуковой удар".Часть молекул воздуха увлекается за самолетом и двигаясь тоже со свехзвуковой скоростью, препятствует в дальнейшем образованию столь значительных по объему областей низкого давления.(с) Дубровский П.И. При цитировании ссылка обязательна.

Да просто 'видимость' этого конуса зависит от угла под которым вы на него смотрите - если вы смотрите перпендикулярно - то вы его не видите, если же вдоль уплотнения - то видите очень хорошо.

На кадрах военных лет хорошо можно различить расходящиеся концентрические окружности от взрывов брошенных бомб - именно от угла зрения зависит то, что в этомслучае мы видим именно окружности а не сферы ;-))

ударная волна. она гораздо слабее, чем плотный фронт момента наложения, и, соответственно, быстрее рассеивается, но она есть.вспомните рокот лопастей вертолета или самолета (цилиндров в двигателях нет - там турбины) хлопки образуются, когда до вас доходит звуковой фронт он движущегося к вам конца лопасти - это хорошо слышно у современных военных вертолетов - иногда, кажется, сейчас барабанные перепонки лопнут.а когда он пролетает точно над вами, или вы сидите в кабине, стекота почти не слышно - один свистящий рев. но сбоку он тарахтит как автомобиль позапрошлого века :)

З.Ы. а вот я еще что подумалхлопок может быть вызван не только самой ударной волной, сколько совокупностью ее и такого же следующего за ней фронта более низкого давления. веть самолет, двигающийся со скоростью более высокой, чем скорость звука, оставляет за собой, можно сказать, вакуум (точнее, область низкого давления). так что может эту совокупность противоположных амплитуд давления, пока она не успела рассеяться, ухо и воспринимает как хлопок - для мембраны веть всеравнок ак ее дернут - в сильно в одну сторону, или слабо в разные.

Облако возникает не в момент преодоления барьера, а в момент вхождения самолета в зону повышенной относительной влажности. Подобные эффекты видны и на дозвуковых скоростях.

Никакой фокусировки звука на земле (прихода звуковых волн от разных точек траектории) при сверхзвуковом полете не происходит. Это очевидно хотя бы из тех соображений, что хлопок слышится последовательно во всех точках поверхности под летящим самолетом. А по вашему объяснению получалось бы, что некоторым точкам на земле звука "не хватило бы", (точнее соответствующих участков траектории, которые служат источником звука).

Я сомневаюсь, что самолеты, которые летали низко над вами, двигались со сверхзвуковой скоростью. Запаздывание звука при полете на небольшой высоте будет наблюдаться и при дозвуковой скорости. Причин ту две. Во-первых, диаграмма направленности звука реактивного самолета. Вперед по курсу излучается очень небольшое количество звука. Основная мощность уходит назад от реактивной струи. Поэтому, когда самолет проходит над вами, звук очень резко усиливается. Настолько резко, что слабый шум, издаваемый приближающимся самолетом, просто меркнет по сравнению с шумом удаляющегося.

Как-то раз мне довелось стоять в конце взлетно-посадочной полосы, по которой на меня разгонялся ИЛ-86. Так вот пока он приближался, я практически не слышал звука двигателей, работающих на форсаже. Но как только он прошел на головой, звук достиг такой силы, что я непроизвольно упал на полосу, зажав уши руками. Как вы понимаете, никаким сверхзвуком тут и не пахнет.

Ну, а раскатистость сверхзвукового хлопка связана с дисперсией звуковых волн. Ударная волна только вблизи самолета имеет совершенно четкую границу. Чем дальше, тем больше ее энергия размывается. В некоторый момент она фактически перестает быть ударной волной и становится просто громким звуком.

Господа, рад вступить в дискуссию. Давно решил для себя этот вопрос. Могу сказать: Kleon совершенно прав. Дело происходит именно так:1. Пока самолет стоит, звук его двигателя разлетается со всем известной скоростью v0 = 330 м/с. А сам звук - это чередование уплотнений и разрежений атомов и молекул воздуха.

2. При разгоне с ускорением "a" испускаемый самолетом (или ракетой) звук при каждом ударе обшивки по атомам и молекулам воздуха испускается со все большей скоростью: vзв = v0 + at. Каждая последующая волна звука летит быстрее предыдущей именно на величину "at". Так что уважаемый teplyi не прав!3. Но это происходит не до бесконечности. Скорость атомов и молекул воздуха не беспредельна. Известно, что максимальная, так называемая тепловая скорость молекул воздуха равна 465 м/с. Когда самолет достигает этой скорости, звуковая волна не может уже отрываться от передней части обшивки. При этом практически все ранее испушенные звуковые волны, а именно их уплотненные части, образуют мощную оболочку.4. Для преодоления этой оболочки, как говорят пилоты, необходимо добавить тягу двигателя, и ЕСЛИ ЭТОЙ ТЯГИ ДОСТАТОЧНО, самолет протыкает эту оболочку, как протыкается воздушный шарик. Поскольку этот "шарик" существенно больше детского, происходит именно взрыв, который и слышен на земле. Именно в этот момент и происходит преодоление того самого ЗВУКОВОГО БАРЬЕРА. Я его неоднократно слышал, поскольку жил недалеко от аэродрома. Правда, жители возмутились, и пилотам запретили эти фокусы.5. После преодоления барьера звук распространяется только от тыловой части самолета в том самом конусе, поскольку скорость самолета превышает максимально возможную для молекул воздуха и они уже не могут оторваться от корпуса самолета в направлении полета. Чем больше скорость, тем уже конус. Конечо, взрывов больше не будет, а вот прерывность звука хорошо слышна: звук как бы "плывет". Спасибо за внимание. barjer.

При выстреле из пистолета Макарова мы слышим хлопок.Этот хлопок мы слышим по тому, что начальная скорость пули БОЛЬШЕ скорости звука. (А не от пороха и прочего, как многие полагают). Т.е. это относительно чистый звук преодоления звукового барьера.Так вот, больше на протяжении полета пули мы этого хлопка не слышим и не наблюдаем. С самолетами - по аналогии.

"Звуковой барьер - резкое изменение аэродинамических характеристик движения тела в газовой среде при достижении и превышении скорости, равной скорости звука в этой среде."Отсюда вывод: при плавном приближении, достижении и превышении скорости звука, хлопка НЕ БУДЕТ.

Скорость звукаСкорость звука - скорость распространения звуковых волн в среде.В газах скорость звука меньше, чем в жидкостях.В жидкостях скорость звука меньше, чем в твердых телах.В воздухе при нормальных условиях скорость звука составляет 330 м/с.В воде скорость звука составляет 1500 м/с.В твердых телах скорость звука составляет 2000-6000 м/с.

Цитата 1: "При этом скорость распространения это волны меньше всем известной - 330 м/с на величину, равную разности этой скорости и скорости самолета (точнее наоборот, поскольку сверхзвуковой самолет летит быстрее). Но не только скорость, но и частота звука существенно меньше обычной, поэтому звук сверхзвукового самолета всегда напоминает рокот, т.е. это низкий звук."

Если я правильно понял, то математически эта зависимость выражается так:Vволны = 330 - (Vсамолета - 330),и при Vсамолета > 330 * 2 получим Vволны < 0, что есть абурд. Что-то вы явно не так написали.

Цитата 2: "2. При разгоне с ускорением "a" испускаемый самолетом (или ракетой) звук при каждом ударе обшивки по атомам и молекулам воздуха испускается со все большей скоростью: vзв = v0 + at. Каждая последующая волна звука летит быстрее предыдущей именно на величину "at"."

Во-первых, мне совершенно непонятна физическая природа такого явления. Если есть первоисточник этой теории, огласите его пожалуйста.

Во-вторых тут вы противоречите себе из цитаты 1, получается что волны звука будут двигаться быстрее, а не медленнее. И по аналогии с вашим рассуждением о частоте звука из первой цитаты мы должны получить свист, а не рев.

Сам же я полностью согласен с объяснением обсуждаемых явлений тут: http://n-t.ru/ri/mk/sk054.htm В вопросе, почему особенно сильный звуковой удар именно в момент прохождения самолетом звукового барьера согласен с этим комментарием http://elementy.ru/email?discuss=1481540&answerid=184977 1

Уважаемый И! Во-первых, никакого абсурда в том, что звук может двигаться не от самолета, а вслед за ним. Знак "минус" в этом случае означает лишь то, что звук в тыловой стороне изменил направление движения. До этого момента он имел направление противоположное направлению движения самолета. Затем стал двигаться в НАПРАВЛЕНИИ движения самолета. Конечно, это сточки зрения стороннегт наблюдателя.

Во-вторых, физическая природа явления проста, и заключается в том, что поскольку ЗВУК ПОРОЖДАЕТСЯ ВИБРИРУЮЩЕЙ ОБОЛОЧКОЙ САМОЛЕТА, то при его разгоне каждая следующая волна звука просто обязана лететь быстрее на величину приращения скорости самолета. Но продолжаться это может только до того момента, когда скорость самолета достигнет, а затем превысит скорость, с которой звук может распространяться в воздухе, т.е. достигнет максимальной скорости, с которой молекулы и атомы воздуха могут колебаться, передавая звук.Эта скорость равна так называемой тепловой скорости молекул, т.е. порядка 465 м/с. А она, как видите, больше той, которую определили для непожвижного источника звука: 330 м/с.

В-третьих, никакого противоречия с пунктом 1 также нет. В нем речь идет о тыловой части звукового поля, где скорость движения самолета вычитается из начальной скорости звука. В то время, как в п.2 наоборот - о фронтальной части.

Спасибо за внимание.

Уважаемый Андрей! Еще раз обращаю Ваше внимание на механизм образования звука. Согласитесь, что звук порождается колебанием оболочки звучащего тела, в данном случае самолета. Скорость распространения звука определяется максимальной линейной скоростью колеблющейся оболочки, которую получают окружающие звучащий корпус молекулы и атомы воздуха. Согласитесь также, что при разгоне корпус самолета кроме этой, назовем ее начальной скоростью, приобретает добавочную, определяемую ускорением самолета. Именно поэтому каждая следующая звуковая волна отлетает от самолета со скоростью, большей на величину приращения скорости самолета.

Что касается величины тепловой скорости молекул, см. справочник Детлаф, Яворский по физике. Не помню страницу, но это в разделе аэродинамики.

Добрый день.Не пытаясь объяснить причины, позволю себе не согласиться, с объяснением следствий.Вот здесь группа товарищей делилась своим собственными воспоминаниями о самолетах. Присоединюсь.Итак, в детстве с отцом частенько рыбачили в нескольких десятках километров от полигона, на котором наши, тогда еще, советские ВВС отрабатывали бомбометание на замечательных самолетах СУ-24.Так вот, отметав икру.. простите.. бомбы, СУшки "рвали когти" от места где нашкодили. То есть, на максимальной скорости (а это около 2М) и небольшой высоте (примерно 500-1000 м).Так вот, иногда, когда самолет преодолевал звук далеко от нас я не слышал удара (хотя, если я правильно понял автора удар должны слышать все слушатели на протяжении всего маршрута самолета на сверхзвуке). Я слышал только очень резкое появление звука грохочущих турбин, и порыскав глазами, обнаруживал самолет уже далеко к горизонту.А иногда, когда зазевавшийся пилот "нажал на газ" относительно недалеко от нас, я слышал именно звуковой удар и видел самолет практически над собой (само собой "над собой" понятие относительное учитывая скорость и высоту движения).Так может быть просто мы говорим о разных вещах? 1. Резкое (почти ударное) возрастание звука самолета, _пролетающего мимо на сверхзвуке_.2. Звуковой удар, происходящий _в момент преодоления_ самолетом скорости звука.

Как мне кажется, автор объяснил именно первый феномен. Движение на дозвуковой скорости: звук намного опережает самолет и возрастает по мере приближения пропорционально расстоянию, в момент прохождения над слушателем звук имеет максимальную амплитуду.Движение на сверзвуке: перед самолетом звука нет, в момент проходжения конуса звука над слушателем, последнему кажется что звук от 0 мгновенно возрос до громкости работающей турбины. Отсюда эфект удара.

Что касается момента преодоления скорости звука, то у меня объяснений удару нет. Не то образование.

Это лишь мое мнение.

Обсуждаемое явление имеет строгое научное объяснение.Простейшей СТАТИЧЕСКОЙ моделью хлопка , именуемого "звуковым ударом",может служить бутылка шампанского.Откройте бутылку шампанского и Вы услышите хлопок. Причина хлопка-взрыв сжатых газов.

ДИНАМИЧЕСКАЯ модель хлопка, которым сопровождается процесс преодоления "звукового барьера" самолётом, прекрасно иллюстрируется с помощью КОНУСА МАХА, который представляет собою коническую "шапку" из сжатых газов. Внутри конуса Маха,в его тылу, образуется вакуумированный объём,в который из конуса Маха срываются вихри,уносящие его энергию сжатия.При равномерном околозвуковом полёте САМОЛЁТА энергия сжатия газов в конусе питается кинетической энергией К самолёта, которую в свою очередь, порождает энергия сжигаемого топлива в двигателях самолёта. Так формируется установившийся термодинамический процес у "звукового барьера".Но вот самолёт начинает двигаться ускоренно. Величина ПРИСОЕДИНЁННОЙ массы сжатого воздуха в конусе Маха растёт и растёт давление.Этот рост имеет физический предел. Когда ПРИСОЕДИНЁННАЯ масса воздуха достигает критической величины,происходит следующее. Самолёт "прорывает" присоединённую массу воздуха. Сжатая ПРИСОЕДИНЁННАЯ масса воздуха вырывается на свободу подобно тому,как сжатые газы вырываются на свободу из открываемой бутылки шампанского.Этот процесс носит взрывообразный характер и , согласно второму закону термодинамики, не может быть обратимым.Взрыв газов всегда сопровождается звуковым "ударом" или хлопком.

Здесь необходимо пояснить понятие ПРИСОЕДИНЁННАЯ масса воздуха.С этой целью полезно окрыть второй том "Механики сплошной среды" академика АН СССР Леонида Ивановича Седова. Применительно к шару,на странице 187 этого тома читаем:

"Шар в жидкости будет двигаться под действием некоторых сил так же, как он двигался бы в пустоте, если бы его масса М изменилась на м. Величина м называется ПРИСОЕДИНЁННОЙ массой шара."

На субатомном уровне понятие ПРИСОЕДИНЁННАЯ масса имеет более глубокое происхождение.

Открываем книгу "Современная физика" профессора физики Корнельского университета (США) Р.Спроула на стр.28 и читаем :

"Приращение кинетической энергии К равно приращению массы м , умноженному на квадрат скорости света. Обычный закон сохранения энергии необходимо, таким образом,обобщить в ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ-ЭНЕРГИИ".

Если бы шар (или самолёт) двигался с ускорением и дальше в сторону Космоса, то перед ним вновь появился бы новый конус Маха , где-то при 6 значениях скорости звука в воздухе. Но этот конус Маха состоял бы уже из ионизированных молекул и атомов воздуха,населяющих верхние слои атмосферы Земли.Вырвавшись в мировое пространство, шар стал бы приближаться к "световому барьеру". И перед ним вновь возник бы конус Маха.Но этот конус Маха состоял бы из сжатого эфира.Прорывать "сетовой барьер" люди не научились.А когда научатся, вопреки предсказаниям СТО и ОТО,то такой "прорыв" будет сопровождаться катастрофическим взрывом.

Упрощённое описание этого сложного термодинамического процесса предполагает и его более фундаментальное описание, вскрывающее многомерную(спектральную) структуру мирового пространства.См.http://yvsevolod-26.narod.ru/index.html

Всеволод Сергеевич Ярош

Могу подытожить весь форум как человек профессионально связанный с авиацией. Сам учил в бурсе аэродинамику, и конусы Маха видел на экспериментальных установках своими глазами.

Вся аэродинамика условно делится на три диапазона скоростей:

-низкие дозвуковые скорости.Газ при обтекании тел ведет себя как несжимаемая жидкость.Обтекание ламинарное при низких числах Рейнольдса (число Рейнольдса (Re)- отношение сил инерции к силам вязкости) и турбулентное при Re,превышающем некоторую критическую величину.

-высокие дозвуковые скорости.Картина обтекания принципиально меняется.Газ нельзя рассматривать,как несжимаемую жидкость.Несмотря на движение тела сквозь газ с дозвуковой скоростью, возникают области со свехзвуковыми скоростями. Эпюра давлений существенно меняется,что приводит к появлению неприятных явлений: затягивание в пикирование,снижение эффективности или даже реверс органов управления,иногда возникновение "голландского шага" (раскачивание по рысканию и крену) и др.

-сверхзвуковые скорости.Скорость самолета превышает скорость распространения звука. Скорость звука можно посчитать по красивой простой формуле "корень квадратный из kRT".Здесь k - показатель политропы (для воздуха k=1.4) R- универсальная газовая постоянная, Т - температура в кельвинах. Картина обтекания зависит от формы тела. На острыех телах (конусы,стрелы, иглы,лезвия) формируется конус Маха,на образующей которого скорость газа (и,естественно,давление - по закону Бернулли)меняется скачком,как по модулю,так и по направлению. Для тупых тел (шар,цилиндр) перед телом образуется прямой скачок уплотнения большой интенсивности. Скачки уплотнения по своей структуре мало чем отличаются от ударной волны при взрыве. Все это (естественно,на пальцах - вопрос-то детский - прекрасно расписано в статье)Что касается различных удивительных явлений,которые здесь описывали далекие от авиации наблюдатели,то могу сказать,что они все правы. Каждый видит то,что мечтает увидеть,особенно если явление кратковременно и неожиданно.Я недавно смотрел фильм производства BBC про озеро Лох-Нес. Бессовестные журналисты глумились там над туристами,с помощью веревки поднимая над водой на долю секунды простую палку. Многие туристы уверяли потом всех и вся,что видели,как Несси высунула голову,махнула плавником,ударила хвостом и т.д. Рисунки этих "свидетелей" свидетельствуют о богатейшем воображении,но палку никто не нарисовал.Посему призываю всех интересующихся перестать выдувать мыльные пузыри,сиречь строить новые теории, а поставить модель в свехзвуковую аэродинамическую трубу, и получить те самые результаты,которые были получены в ЦАГИ на заре авиации.

Если бы звуковой удар распространялся на всем протяжении полета на сверхзвуковых скоростях, то можно было бы просто полетать над территорией противника и всех переконтузить, если не собьют конечно.

Выводы из прочитанных комментариев -1. Солдаты-пехотинцы всегда подвержены большому риску что их "просквозит". Ведь когда они стреляют из АК, то пули, летящие со сверхзвуком, влечут за собой воздух, таким образом, стреляющему всегда в затылок дует ветер.2. Если летом вам жарко - постреляйте немного и охладитесь.

Всё-таки, уважаемые, какая теория "хлопков" правильна?

Вот было бы хорошо, если бы статью подкорректировали, уточнив неясные моменты. Например, вот этот, связанный с описанием двух разных понятий - "звуковой удар" и "хлопок":

"Другими словами, если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии."

Насколько я понимаю, здесь говориться о практически мгновенном повышении громкости звука _работающего двигателя_ пролетающего самолета, а не о разных звуковых эффектах, появляющихся при преодолении "звукового барьера", а также при движении с сверхзвуковой скоростью. К слову, об этих эффектах в статье фактически ничего не сказано.

Прочитал всё, что написано в постах по этой теме. От разнообразия теорий крыша едет. Если всем можно, то почему мне нельзя! Поэтому разрожусь и я своей теорией.Каждый свою идею считает верной. Я в этом не исключение. Правда, я, по-видимому, считаю так пока один. Но если Вы, уважаемый читатель, доберётесь до конца этого моего довольно длинного сообщения, то, может быть (даже, скорее всего), нас будет уже двое!Обещаю не злоупотреблять Вашим терпением и не грузить Вас всякими "самолётами, которые своим носом раздвигают молекулы воздуха" или "проколотыми конусами Маха". Не буду пугать и числами Рейнольдса, и аэродинамическими трубами. А просто приглашу Вас выйти со мной в чистое поле и там послушать, как летают самолёты.

Что бы я хотел, чтобы Вы, мой читатель, знали. А если не знаете, то поверили мне на слово.Первое. Существует закон сохранения энергии и, нравится это кому-то или нет, но его никто не отменял.Второе. Скорость звука в воздухе при "нормальных условиях" постоянна. Чтобы не давать определения "нормальным условиям", скажу так: скорость звука в "чистом поле" постоянна и равна 330 м/сек.И третье. Скорость - величина векторная и её можно разложить на составляющие. Например, Вы в школе решали задачу на движение тела, брошенного под углом к горизонту, и там раскладывали скорость на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. Мы воспользуемся этим свойством скорости, но будем раскладывать её на несколько другие направления.Первые два положения будут необходимы нам для понимания, что же такое "звуковой удар".Третье - для описания "звукового удара" при сверхзвуковых скоростях.

И ещё, буквально несколько слов о звуке. Звук - это просто поток энергии, который регистрирует наша барабанная перепонка. И чем больше энергии приходит в единицу времени - тем громче звук. Всё просто! Обращаю Ваше внимание, что нам сейчас не важно, что является источником звука: корпус самолёта или истекающая газовая струя из двигателя. Нашей барабанной перепонке это, как говорится, по барабану! Просто сам самолёт является источником звука. И ещё, пожалуй, следует заметить, что шум от сверхзвукового самолёта существенно выше шума от дозвукового. Ну, да это и ёжику ясно.

А теперь, уважаемый читатель, выйдем в поле и послушаем, как летают самолёты. А своими наблюдениями поделимся с другими посетителями сайта, а заодно и с г.Венедюхиным. Итак, в поле!

Вот мы вышли в чистое поле и давайте договоримся о следующем:1. Мы оба стоим и смотрим в одну сторону.2. Самолёт будет пролетать над нами слева направо.3. Слева от нас, оттуда, откуда появляется самолёт, расположены три деревни: Ближнее Муракино, Среднее Муракино и, - самая дальняя, - Дальнее Муракино. (Мне, честно говоря, неохота было далеко ходить и я Вас вывел в поле у деревни Муракино, что рядом с моей дачей.)4. Кроме положения самолёта над каждой из деревень выделим на небе ещё две точки: точку "зенита" и точку "начала звучания сверхзвукового самолёта". Последняя точка как раз и отображена на рисунке Венедюхина.5. и последнее. Договоримся, что звук, пришедший с левой стороны слышит наше левое ухо, а с правой - правое. Это упрощение ровным счётом ничего не меняет: наши уши, по правде сказать, так и работают, когда определяют с какого направления пришёл звук. Просто при таком подходе всё становится наиболее наглядным.

А теперь "послушаем" два самолёта: один, летящий с существенно дозвуковой скоростью, и другой, например, со скоростью в два раза превышающий скорость звука.

Что мы услышим в первом случае?Сначала мы услышим (и увидим) этот самолёт над Дальним Муракиным, потом над Среднем, потом над Ближнем, ну а потом самолёт пересечёт зенит и через некоторое, небольшое, время будет слышен уже в правом ухе. А в левом не будет ничего слышно.Так как интенсивность звука в левом ухе нарастала, то левое ухо слышало звук ПРИБЛИЖАЮЩЕГОСЯ самолёта.А что оно (левое ухо) услышит, когда самолёт летит на сверхзвуке?Ну, на то он и сверхзвук, что бы вплоть до точки "начала звучания сверхзвукового самолёта" ничего не слышать. И вот, обращаю Ваше внимание, какая петрушка получается: сверхзвуковой самолёт летит, ревёт, звуковой энергии излучает столько, что мало не покажется. А мы его не слышим. Ну, нечего, услышим! Закон сохранения энергии ещё никто не отменял! Опустим пока сам момент "начала звучания". Пусть, например, мы заткнули оба уха, а потом открыли, . но одно левое. (В правом, кроме удаляющегося рёва, ничего не будет). Так что же услышит наше левое ухо? Правильно, оно тоже услышит звук УДАЛЯЮЩЕГОСЯ самолёта. Но при этом этот "кажущийся" самолёт будет лететь влево. Сначала над Ближним Муракино, потом над Средним, а потом и над Дальним. Именно в ТАКОЙ последовательности будет приходить звук из тех точек, где КОГДА-ТО БЫЛ источник (самолёт). Приходить в левое ухо!

Подведём итог этих двух пролётов.При дозвуковом полёте самолёта наше левое ухо воспринимает увеличивающийся по интенсивности поток звуковой энергии как ПРИБЛИЖЕНИЕ самолёта с левой стороны.При сверхзвуковом полёте самолёта имеем противоположную картину: наше левое ухо воспринимает уменьшающийся по интенсивности поток звуковой энергии как УДАЛЕНИЕ самолёта в левую сторону.А что мы имеем, когда самолёт летит со звуковой скоростью? Догадались? Правильно, вся энергия, которую самолёт, как источник звука (а это - ой, как немало!), испускал от Дальнего Муракино до точки зенита приходит РАЗОМ в левое ухо и мы имеем "звуковой удар".

Я думаю, теперь Вам понятно, почему возникает "звуковой удар".

Но это, так сказать, только первое приближение. Потому что мы, по правде говоря, рассмотрели самолёт, пронёсшийся в нескольких сантиметрах у нас над головами, и скорость которого относительно нас с Вами на всём продолжении полёта от Дальнего Муракина до точки наблюдения была постоянна.

А реальность несколько другая.Рассмотрим сверхзвуковой самолёт, летящий с двойной скоростью звука (как говорят - два Маха) и на высоте где-то 200 метров.Самолёт показался где-то над Дальним Муракино. Это ещё маленькая точка чуть выше горизонта.Разложим скорость самолёта на две составляющие: одна направлена строго на нас с Вами (а мы всё ещё в поле), и она указывает на то, что самолёт приближается к нам, другая, перпендикулярная ей - направлена вверх и соответствует постепенному "поднятию" самолёта к точке зенита.Понятно, что если Дальнее Муракино далеко (а оно далеко), то почти все два Маха направлены на нас, а к зениту направлена совсем маленькая составляющая скорости.Другое дело - точка зенита. В этом случае уже скорость прохождения точки зенита равна двум Махам, а составляющая, направленная на нас с Вами, равна нулю.Таким образом, составляющая скорости самолёта направленная на нас с Вами проходит значение от двух скоростей звука (от двух Махов) до ноля. Понятно, что где-то на отрезке от Дальнего Муракино до точки зенита она достигает и значения скорости звука. Пусть, например, она достигает значения скорости звука над Ближнем Муракино. Обычно в таких случаях думают, что самолёт преодолел "звуковой барьер" над Ближним Муракино, и что если уж у нас так громыхнуло(!), то что в бедном Ближнем Муракине делается! Наверное, хозяйки перепуганную скотину по огородам ловят. Успокойтесь, никто никого не ловит. Это просто для НАШЕЙ точки наблюдения значение СОСТАВЛЯЮЩЕЙ скорости стало равно скорости звука. И произошло простое формирование "ударного звукового пакета", но только для нас, для НАШЕЙ ТОЧКИ НАБЛЮДЕНИЯ. А в Ближнем Муракине всё относительно спокойно: они просто думают, что по "настоящему" то громыхнуло в Среднем Муракине, а им самим повезло. Что думают жители Среднего Муракина про возможные разрушения в Дальнем Муракино, догадаться уже нетрудно.

Если Вы и здесь всё поняли, то опишем звуковые эффекты от пролёта сверхзвукового самолёта, но не у нас над головой, а несколько в стороне. То есть, как в реальной жизни.Самолёт показался слева от нас в виде маленькой точки, и он стремительно приближается. Мы его не слышим.Самолёт преодолел точку, ближайшую от нас до его траектории. Именно из этой точки мы начнём слышать звук самолёта. Но мы, пока, ничего не слышим.Самолет достиг точки "начала звучания. " (смотри рисунок Венедюхина. Этот рисунок, на самом деле, ничего и не означает, кроме момента "начала звучания"). Что мы должны услышать? Небо перед нами - из ближайшей точки к траектории самолёта - как будто разорвалось. Но не от грохота, а от рева. Это ещё не удар! И ощущение такое, что его раздирают два самолёта: один летит вправо, а другой влево. Звук самолёта уходящего вправо начинает превалировать над звуком самолёта уходящего влево. От чего это происходит - подумайте сами.Наконец, слева раздаётся раскат грома. Может быть резкий, а может быть приглушённый. От чего это зависит - подумайте сами.

Если Вы терпеливо дочитали до этого места, то я очень рад. Надеюсь, нас уже двое, тех кто знает, почему полёт сверхзвукового самолёта сопровождается рёвом и грохотом.

И, самое интересное, чтобы это узнать нам не потребовалось никаких аэродинамических труб, продырявленных конусов Маха и корабликов на воде.А понадобился только закон сохранения энергии, о котором каждому посетителю этого сайта предлагаю просто всегда помнить.

А теперь можем и перейти к тактике сверхзвукового полёта и необходимым характеристикам самолёта для эффективного подавления пехоты противника.

Вы очень много нафантазировали, но истины не достигли. Во-первых, совершенно не учли эффект Доплера. Во-вторых, скачок уплотнения имеет структуру, очень похожую на структуру ударной волны при взрыве.

А всего-то нужно взять сверхзвуковую аэродинамическую трубу, и вместо выковыривания из носа новых идей, просто убедиться, что теоретические выкладки Жуковского и Чаплыгина до сих пор (уже больше ста лет) весьма точно выполняются. А они исходили из молекулярно-кинетической теории газов.