avia.wikisort.org - Конструкция

Звуковой удар (англ. sonic boom) —  акустическое явление в виде хлопка (обычно — двойного), которое возникает при распространении в атмосфере ударных волн от тела, летящего со сверхзвуковой скоростью.[1] Термин принято использовать в связи с движением в атмосфере тел со сверхзвуковой скоростью (чаще всего — самолетов) при котором возникает сопутствующий эффект импульсного аудио-воздействия (хлопок). Звуковой удар порождает ряд природных явлений (гром, метеоры) и техногенных причин (например, щёлкание хлыста).[2]

Физика явления

Тело, движущееся в воздухе со сверхзвуковой скоростью, генерирует ударную волну. Такая ударная волна называется головной ударной волной. На достаточно большом удалении от обтекаемого тела интенсивность этой ударной волны мала[3], и она пересекает направление набегающего потока под углом, близким к углу Маха, который рассчитывается по формуле

${\displaystyle \sin \alpha ={\frac {1}{M}}={\frac {c}{v}}}$

где M = v/c — это число Маха, а c — скорость звука при данной температуре. Поэтому ударная волна приобретает характерную конусообразную форму с вершиной в районе переднего края движущегося тела. Этот конус называется конусом Маха.

Когда эта слабая ударная волна достигает поверхности земли, скачок давления на её фронте действует на барабанные перепонки и воспринимается как резкий и громкий хлопок. Поскольку интенсивность конической ударной волны при её движении в атмосфере ослабевает, давление звукового удара зависит от высоты и скорости полёта объекта. В обычных условиях звуковой удар может вызывать неприятные ощущения, но, как правило, не причиняет вреда здоровью и не вызывает никаких разрушений.

При падении челябинского метеорита в 2013 году давление в ударной волне, образовавшейся при входе тела в атмосферу, было достаточным для того, чтобы в домах были выбиты стёкла и возникли разрушения некоторых построек, так как это произошло в достаточной близости от города. Эти разрушения, по сообщениям некоторых СМИ, были вызваны звуковым ударом[4]. Однако строго говоря, воздействие ударных волн большой интенсивности, способных вызвать разрушения зданий и сооружений, уже не относится к звуковому удару. Ударная волна является одним из основных поражающих факторов ядерного взрыва.

Чем больше по массе самолёт, чем меньше его высота полёта и чем больше скорость, тем чувствительнее на земле будет его звуковой удар. При проходе Ту-160 на высоте 300-500 метров и скорости около 1500 км/час (в теории, фактически такой режим для Ту-160 невозможен) на земле в строениях будут выбиты стёкла, а люди сбиты с ног и контужены. В ранний период освоения сверхзвуковой военной авиации такие случаи имели место и вызывали жалобы жителей поселений, соседствующих с авиационными базами и полигонами, поэтому на базе Лётно-исследовательского института в период с 1956 и до начала 1970-х годов под руководством И. В. Остославского и А. Д. Миронова был проведён большой комплекс лётных исследований физики этого явления для оценки влияния на окружающую среду звукового удара и шума сверхзвуковых самолётов. Одним из результатов этой деятельности стало принятие в СССР правил, разрешающих полёты со сверхзвуковой скоростью только на высотах не ниже 10000 м[5].

См. также

• Гидравлический удар
• Эффект Вавилова — Черенкова

Примечания

На других языках

---

[en] Sonic boom

A sonic boom is a sound associated with shock waves created when an object travels through the air faster than the speed of sound. Sonic booms generate enormous amounts of sound energy, sounding similar to an explosion or a thunderclap to the human ear. A decibel is the primary unit measurement of sound. "A thunderclap is incredibly loud, producing levels between 100 and 120 dBA (decibels A)- the equivalent of standing near a jet during take-off." (Skilling & WGN-TV, 2021)

---

[fr] Bang supersonique

Le bang supersonique désigne l'onde sonore créée par un mobile à vitesse supersonique et sa propagation dans l'air.

---

- [ru] Звуковой удар

---

---