Представьте себе резкий, оглушительный хлопок или раскат грома, возникший буквально из ниоткуда. Именно такой эффект наблюдают люди, когда летательный аппарат преодолевает критическую отметку — переходит на сверхзвуковую скорость. Физика процесса проста, но впечатляюща: когда объект движется быстрее, чем звуковые волны в окружающей среде, возникает явление звукового удара.
На привычной высоте полета, составляющей от 10 до 12 километров, скорость звука составляет примерно 1195 км/ч. Граница, за которой дозвуковой режим сменяется сверхзвуковым, именуется звуковым барьером. Проблема заключается в том, что при приближении к этой черте воздух перед носом самолета начинает стремительно сжиматься, создавая так называемый скачок уплотнения.
В момент преодоления барьера звуковые волны перестают успевать «убегать» от самолета, как это происходит на обычных скоростях. Вместо этого они накапливаются впереди воздушного судна, формируя плотный слой сжатого воздуха, который разлетается конусообразной ударной волной. Когда эта волна достигает человека, происходит резкий скачок атмосферного давления, что и воспринимается ухом как взрывоподобный шум.
Однако причины, по которым гражданская авиация до сих пор не перешла на сверхзвук, лежат не только в области акустического дискомфорта. Как отмечают эксперты Сибирского отделения Российской академии наук (РАН), сохранение дозвукового режима (не более 0,85 Маха) обусловлено жестким экономическим и техническим расчетом. Полеты на сверхзвуке провоцируют резкий рост аэродинамического сопротивления, ведут к колоссальному увеличению расхода топлива и значительному снижению подъемной силы крыла.
