25
Ιουν

Περί Ήχου και Ταχύτητας σημαντικών ...Αεροπλανικά ομιλούντες

Του Μάρκου Κωνσταντίνου της 22ας Σειράς

Ξεκαθαρίζουμε, και με απλά λόγια ορίζουμε την ταχύτητα του ήχου (όπως αυτός δημιουργείται π.χ. από όχημα εν κινήσει, και μεταδίδεται μέσω διαδοχικών κυμάτων πίεσης, εντός ξηρού αέρα 20ο C) είναι 343 μέτρα ανά δευτερόλεπτο ή 1.235 χιλιόμετρα την ώρα. Μεταβάλλεται επίσης όσο μεταβάλλονται παράμετροι όπως (πίεση και θερμοκρασία και συνεπώς και με το ύψος πτήσης). Σαν σύμβολο της ταχύτητος του ήχου χρησιμοποιείται ο όρος “Mach” προκειμένου να συγκρίνουμε την ταχύτητα κινητού ως προς τον ήχο και η τιμή προκύπτει απ’ τη σχέση ταχύτητος του κινητού προς την ταχύτητα του ήχου.

Έτσι λέμε πως ένα αεροπλάνο έχει ταχύτητα ίση με τον ήχο ή ένα (1) Mach όταν η σχέση ή ο λόγος αυτός έχει τιμή (1). Τιμές μικρότερες της μονάδας σημαίνει μικρότερες του ήχου και αντίστροφα. Π.χ. μέγιστη ταχύτητα ενός σύγχρονου A380 σε ύψος πλεύσης είναι 0,96 Mach (1.020 χιλιόμετρα την ώρα). Ο όρος Mach προς τιμήν του Αυστριακού φυσικού και φιλοσόφου “Ernest Mach” (1838–1916) ο οποίος ασχολήθηκε εκτεταμένα με τα ηχητικά φαινόμενα (κύματα κρούσης και πιέσεων) κ.α.
Έτσι ονομάζουμε “Yποηχητική” (Subsonic) την ταχύτητα κατώτερη του ήχου (<Μ), “Διηχητική” (Transonic) την ταχύτητα ίση ή πολύ πλησίον του ήχου (=Μ), “Υπερηχητική” (Supersonic) την ταχύτητα μεγαλύτερη του ήχου (>Μ) και μια ακόμη κατηγορία για όσα οχήματα (όπως αυτό της σημερινής ανάρτησης το Χ-15, με ταχύτητες μεγαλύτερες των >5 Mach). Αυτή η περιοχή ταχυτήτων πάνω από πέντε (5) Mach ονομάζεται “Hypersonic” και επιτρέψτε μου να χρησιμοποιήσω την Ελληνική αντίστοιχη προσέγγιση “Υψηλή-υπερηχητική” για να ονομάσω αυτή τη περιοχή ταχυτήτων μη έχοντας καλύτερη έκφραση-μετάφραση.
Η σημερινή ανάρτηση – επέτειος, λοιπόν αναφέρεται στο (1961) σαν χθες, 23 Ιουνίου όπου ο Επσγός “Robert Michael White, (United States Air Force)”, έγινε ο πρώτος πιλότος που πέρασε τα 5 Mach με αεροσκάφος. Αυτή ήταν η 38η στη σειρά ερευνητικών πτήσεων του North American Aviation X-15. Σε ακόλουθες πτήσεις κατόρθωσε να πετάξει σε ύψος 314.750 ποδών και ταχύτητες πέραν των 6 Mach με αποτέλεσμα να του απονεμηθούν τα διακριτικά αστροναύτη.
Γιατί έχει ενδιαφέρον η πτήση πέραν των 5 Mach παρόλο ότι το όχημα δεν συναντά σημαντική μεταβολή σε “κύματα ήχου” και όμοια προβλήματα όπως όταν διαπερνάμε την ταχύτητα του ήχου? Έχει ενδιαφέρον γιατί συμβαίνουν άλλα φαινόμενα που τώρα αναλαμβάνουν πρωτεύοντα ρόλο όπως η θερμότητα που αναπτύσσεται ήδη από τα 3 Mach και που η γνωστή κλασική Αεροδυναμική παύει να ισχύει ενώ οι βασικές κλασικές εξισώσεις ροών (Navier – Stock) και αρχές, πρέπει να τροποποιηθούν για να ισχύουν, όπως για παράδειγμα η “συνθήκη μη ολίσθησης” του “οριακού στρώματος” τώρα αλλάζει σε “συνθήκη ολίσθησης (ταχύτητος και θερμοκρασίας)”. Η δε πτήση που προσεγγίζει και υπερβαίνει τα 5 Μach αντιμετωπίζει βαθμιαία αλλαγή της συμπεριφοράς του αέρος λόγω και της εξαιρετικά αραιής ατμόσφαιρας όπου η αεροδυναμική ανάλυση πλέον δεν εξυπηρετεί και η "κινηματική μηχανική" είναι το εργαλείο. Η δε "Ολική Θερμότητα" που συντίθεται από τις αντιστάσεις “τριβής” και “φόρμας” του οχήματος σαν παράγοντες, διδάσκει πως αμβλύνοντας τα ρύγχη και τις ακμές προσβολής μειώνουμε την Θερμότητα τριβής και αυτό είναι ένας λόγος που τα ρύγχη των υπερ-υπερηχητικών οχημάτων (X-15, και Αερολεωφορείων) είναι αμβλεία! Και ακόμη προκύπτει εκμετάλλευση των υπερηχητικών κυμάτων πίεσης σαν σανίδα σέρφινγκ "wave riders" εντός της ατμόσφαιρας με ταχύτητες επανεισόδου όπως ...36 Mach (Space Shuttle) για αποφυγή εξαιρετικά μεγάλων θερμοκρασιών.


Ουφ! Ελπίζω να μπέρδεψα επαρκώς τους νεότερους ώστε να ψάξουν και να με διαψεύσουν όπως και να ζητήσω συγνώμη απ’ τους παλιούς για την πολυλογία.

Share this post

Διαβάστηκε 210 φορές

Διευκρίνηση

Τα ενυπόγραφα κείμενα δεν εκφράζουν κατ' ανάγκη το ΣΑΣ αλλά μόνο τον Συντάκτη.