Рубрика: Транспортные средства

Хлопок от пролетающего самолета на самом деле не связан с преодолением сверхзвукового барьера

Наверняка все в своей жизни неоднократно слышали характерный мощный хлопок, раздающийся от пролетающего в небе самолета. В таких случаях говорят, что “самолет преодолел звуковой барьер”, или “перешел на сверхзвук”. Но задумывались ли вы когда-нибудь, почему возникает это мощный звук и почему самолеты преодолевают звуковой барьер именно над вашей головой? Думаете это просто совпадение? Как бы не так! Дело в том, что этот “взрыв” на самом деле вовсе не связан с преодолением звукового барьера. Более того, сколько раз над вашей головой будет пролетать сверхзвуковой самолет, столько вы и будете слышать этот хлопок, даже если он будет лететь с постоянной скоростью. Разумеется, некая пограничная скорость, или звуковой барьер тоже существует, вот только с хлопками напрямую он никак не связан.

Почему слышен хлопок при переходе на сверхзвук

Хлопок от самолета, который мы слышим, правильнее называть “звуковым ударом”, и он, как мы сказали выше, не связан с преодолением какой-либо пограничной скорости. Но почему же он возникает? Когда самолет летить с любой скоростью, перед его фюзеляжем, то есть носовой частью, возникает область повышенного давления, так как самолет буквально врезается в воздух.

На относительно небольших скоростях высокое давление перед самолетом образует лишь звуковые волны, то есть характерный шум, но не хлопки. Когда же скорость самолета высокая, то есть превышает скорость звука, звуковые волны не успевают удаляться. Резкий рост давления перед фюзеляжем образует слой сильно сжатого воздуха, что порождает ударную волну, которая расходится от самолета конусом и достигает поверхности земли.

Хлопок от самолета связан с ударной волной, достигающей органов слуха человека

Этот конус ударной волны всегда движется вместе с самолетом. Что самое интересное, ударные волны распространяются и достигают земли беззвучно. Хлопок же мы слышим только в тот момент, когда ударная волна, то есть граница воображаемого конуса, проходит сквозь человека. В этот момент давление воздуха вокруг человека скачкообразно повышается, что воспринимается ушами как хлопок. То есть этот звук существует только для слушателя в момент прохождения через него ударной волны, и с ускорением самолета никак не связан.

Насколько опасна ударная волна, распространяющаяся от сверхзвукового самолета? Так как расстояние от него до земли достаточно большое, она не способна вызвать какие-либо разрушения. Однако возле самолета ударная волна достаточно мощная. Поэтому, если он будет пролетать низко над многоэтажным домом, то выше 30 этажа ударная волна вполне может выбить стекла.

Преодоление самолетом звукового барьера — что это такое

Итак, если хлопок не связан с преодолением звукового барьера, то что вообще означает этот термин? В аэродинамике им принято называть резкий скачок сопротивления воздуха, который возникает при достижении самолетом определенной скорости, близкой к скорости звука.

Сверхзвуковой самолет имеет особую конструкцию, которая обеспечивает управляемость при полете с высокой скоростью

На такой скорости воздушные потоки начинают обтекать самолет иначе, то есть совсем не так, как это происходит на меньших скоростях. Это в свое время осложняло инженерам создание сверхзвукового самолета. К слову, даже сейчас создание сверхзвукового авиалайнера является большой проблемой для инженеров.

Скорость звука составляет 1234,8 км/ч. В настоящее время максимальная скорость самолета составляет 8200,8 км/ч, то есть более чем в шесть раз превышает скорость звука.

Разогнать обычный самолет до сверхзвуковой скорости особых проблем нет, но если он преодолеет сверхзвуковой барьер, потеряет управляемость и не сможет летать устойчиво. То есть, даже если он разгонится до такой скорости, то при ее достижении потерпит крушение.

Преодоление сверхзвукового барьера не сопровождается хлопком

Чтобы самолеты смогли преодолевать звуковой барьер, были созданы специальные крылья с особым аэродинамическим профилем. Кроме того, инженерам пришлось пойти на ряд других ухищрений, что в итоге обеспечило управляемость машин. Тем не менее пилот хорошо ощущает преодоление этой пограничной скорости, которое принято называть “аэродинамическим ударом”. Как отмечают сами пилоты, в этот момент происходят некие “скачки” управляемости. Но никаких звуковых явлений при этом не возникает.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

Однако не стоит путать переход на сверхзвуковую скорость с турбулентностью, так как это совершенно разные явления. Подробнее о том, что такое турбулентность, почему она возникает и насколько опасна, мы рассказывали ранее.

Турбулентность — одна из самых серьезных неприятностей, которая нередко случается во время авиаперелетов

Одина из самых неприятных и даже опасных ситуаций, с которой иногда сталкиваются пассажиры во время авиаперелета — это турбулентность. Самолет в такой ситуации начинает сильно трясти или он резко теряет высоту. Как правило, летный экипаж предупреждает о вхождении самолета в зону турбулентности заранее, но иногда это происходит внезапно. В результате напитки в салоне начинают расплескиваться, сами пассажиры нередко получают синяки, шишки, ссадины или даже более серьезные травмы. Многие люди в такой ситуации приходят в ужас и начинают паниковать, в чем нет ничего удивительного. Однако понимание того, что такое турбулентность, и по каким причинам она возникает, поможет успокоить вам нервы.

Причины возникновения турбулентности

Наверняка многие наблюдали, как волны в море врезаются в скалы или любое другое препятствие, в результате чего воду подбрасывает вверх, и во все стороны разлетаются брызги. Собственно говоря, это и есть турбулентность, только в воде. В воздухе она, как правило, возникает по тем же причинам.

Когда воздушные потоки врезаются в препятствия, то есть в горы, они начинают перемешиваться в хаотичном порядке, в результате чего возникают так называемые нелинейные фрактальные волны, то есть вихревые нисходящие и восходящие потоки. Однако самолет может столкнуться с турбулентностью не только над горами, но и в любой другой местности, к примеру, из-за грозы.

Быстро возникающие грозовые облака могут стать таким же препятствием для воздушных потоков воздуха, как и горы, вызывая тем самым турбулентность на участке от сотен до тысяч километров. Но самой опасной считается “турбулентность ясного неба”, или ТЯН (CAT), вызванная сдвигом ветра высотных струйных течений.

Турбулентность при ясном небе считается самой опасной, так как ее невозможно спрогнозировать заранее

Высотными струйными течениями, по сути называется сильный ветер, который возникает из-за разницы температур между воздушными массами. Как правило, эти потоки движутся с запада на восток. На краях потоков могут происходить сдвиги ветра как горизонтально (влево-вправо), так и вертикально (вниз-вверх). То есть происходят мощные порывы ветра, которые увлекают за собой самолет.

Вертикальные сдвиги принято еще называть воздушной ямой, так как самолет проваливается вниз, словно он попал в яму. Потеря высоты за несколько секунд может составлять несколько сотен метров. Не пристегнутых пассажиров в таком случае буквально подбрасывает к потолку самолета.

Может ли самолет развалиться в воздухе?

Основной страх пассажиров во время пролета сквозь зону турбулентности связан с тем, что самолет не выдержит перегрузок и выйдет из строя или даже развалится. На самом деле волноваться по этому поводу не стоит. Самолеты проходят физические испытания в лабораториях, где подвергаются гораздо большим нагрузкам, чем те, с которыми им приходится сталкиваться в воздухе.

Современные самолеты гораздо прочнее и надежнее, чем их предшественники из 60-х годов

Кроме того, различные сценарии моделируются в цифровом виде. Также благодаря современным технологиям улучшилось техническое обслуживание самолетов. Бортовые датчики отслеживают многие компоненты, которые подвержены усталости, что позволяет своевременно их менять.

Разумеется, и пилоты предпринимают некоторые меры, чтобы уменьшить последствия турбулентности. Первое, что они делают — это снижают скорость самолета. Зачем это делается? Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно представить себе лодку на волнах. Чем меньше будет ее скорость, тем меньше она будет подвержена тряске. То есть снижение скорости самолета позволяет значительно снизить нагрузку на конструкцию.

При пролете зоны турбулентности, самое главное, своевременно пристегнуться ремнями безопасности

Опасна ли турбулентность?

Ежегодно основной причиной не смертельных воздушных происшествий становится турбулентность. Как сообщает Федеральное авиационное управление, в период с 2009 по 2021 год 146 пассажиров и членов экипажа пострадали от турбулентности, получив серьезные травмы. Однако, большинство травм связаны с тем, что пассажиры проигнорировали просьбу членов экипажа пристегнуть ремни, но не только из-за этого.

Как мы сказали выше, наиболее опасной является турбулентность ясного неба. Причина в том, что она может возникнуть внезапно, в результате чего пилоты самолета могут не успеть предупредить пассажиров об опасности. К примеру, в 2017 году Boeing 777 “Аэрофлота” внезапно попал в зону ТЯН, в результате чего за медицинской помощью обратились 27 человек. Иногда этот вид турбулентности становится причиной даже смертельных случаев.

К сожалению, были случаи, когда из-за турбулентности самолеты терпели крушение. К примеру, Боинг 707 потерпел крушение в Японии из-за того, что попал в турбулентность над горой Фудзи в Японии, но это случилось в 1966 году. Турбулентность возле горы оказалось настолько сильной, что перегрузки превысили прочность самолета. Также из-за ТЯН в 60-х годах потерпели крушение несколько других самолетов.

В 2001 году из-за турбулентности потерпел крушение авиалайнер Airbus A300

В 2001 году потерпел крушение самолет Airbus A300, однако причиной стала турбулентность, возникшая из-за вихря, образованного другим самолетом, который летел в попутном направлении. В остальных случаях происшествия были не смертельными. Но, теоретически, даже сейчас, несмотря на все современные технологии и прочность самолетов, любой авиалайнер может потерпеть крушение из-за ТЯН.

Это может случиться в том случае, если самолет попадет в воздушную яму невысоко над землей, то есть в момент посадки или взлета, однако подобная ситуация крайне маловероятна. К примеру, если вы ознакомитесь с самыми крупными авиакатастрофами с участием Boeing 737, то увидите, что ни в одном из них не фигурирует турбулентность.

Турбулентность влияет на летно-технические характеристики самолета и потребление энергии. По оценкам авиакомпаний США, изменение траектории полета и высоты для предотвращения турбулентности обходится им в 100 миллионов долларов в год.

Что касается остальных видов турбулентности, пилоты обычно их облетают, так как знают где они находится благодаря прогнозам погоды и информации от других пилотов. Если же избежать турбулентности невозможно, пилоты узнают о ней заранее при помощи бортового оборудования, такого как лазерные дальномеры. Это позволяет предупредить пассажиров заранее.

Специалисты рекомендуют занимать места в передней части самолета, так как здесь гораздо меньше чувствуется турбулентность

Как обезопасить себя во время полета

Опытные пилоты и стюардессы рекомендуют совершать перелеты рано утром, так как в этом случае риск попасть в турбулентность меньше. Кроме того, садиться следует как можно ближе к передней части самолета, так как сзади турбулентность ощущается гораздо сильнее. Как пишет Хизер Пул, стюардесса с 21-летним стажем и автор книги “Круизное отношение”, бывали случаи, когда пассажиры в задней части самолета держались изо всех сил, словно на родео, и ей об этом приходилось сообщать пилотам, которые не испытывали сильных перегрузок.

Переходите по этой ссылке прямо сейчас, чтобы подписаться на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Здесь вас ждет масса интересных материалов, подготовленных для вас нашей редакцией.

Кроме того, в течение всего полета следует оставаться пристегнутым. Это позволит избежать травмы, если самолет внезапно попадет в воздушную яму. По этой причине пилоты всегда остаются пристегнутыми. А самое главное — нужно не “накручивать” себя, а думать позитивно. Если вы пристегнуты и самолет вошел в зону турбулентности, значит самое опасное уже позади, так как вы не получили травму из-за внезапной ТЯН. Авиакатастрофы же бояться не стоит, так как вероятность, как мы сказали выше, крайне мала. Обычно они случаются совсем по другим причинам, с которыми можно ознакомиться по этой ссылке.