در هوانوردی, دیوار صوتی(به انگلیسی: sound barrier) نقطهای است که متحرک اگر بخواهد به مافوق صوت برسد باید از آن عبور کند.و اولین بار در دهه ۱۹۵۰ دیوارهای صوتی شکسته شدند.
شکستهشدن دیوار صوتی همراه با صدایی بلند است.
سرعت صوت بسته به چگالی دما و رطوبت (در مورد هوا) متفاوت است. به طور مثال سرعت صوت در هوای 20 درجه سانتی گراد 1224 کیلومتر بر ساعت ، در آب معمولــی 5375 کیلومتر بر ساعت و در الماس 43200 کیلومتر بر ساعت میباشد. واحد سرعت صوت ماخ نام دارد که معادل 1224 کیلومتر بر ساعت است و هر جسم که بخواهد دیوار صوتی را بشکند باید از این سرعت فراتر رود و استحکام کافی برای متلاشی نشدن را داشته باشد.
اغلب جنگندههای امروزی و چند بمب افکن ( مانند B-1 ) توانایی این کار را دارند.
تنها یک وسیله سرنشین دار روی زمین از این سرعت فراتر رفته که thrust ssc نام دارد و محصول مشترک ایالات متحده امریکا و انگلستان است که با رانندگی اندی گرین (andy green ) نام خود را برای همیشه ماندگار کرد.
عامل ایجاد دیوار صوتی امواج ضربهای یا Shockwaves در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربهای ، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که میتواند به لایههای دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید. برای درک بهتر مطلب ، وقتی که سنگی در آب انداخته میشود، موجهایی در آب بوجود میآیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج ، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایهای از ملکولهای آب است که قادر به انتقال به لایههای دیگر نیز میباشد، و امواج ضربهای نیز ، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آنها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا ، تشکیل میشوند.
در سرعتهای نزدیک سرعت صوت ، فرضیه غیر قابل تراکم بودن هوا رد شده و ضریب تراکم هوا به 16% در میرسد، که مقداری غیر قابل چشم پوشی است. در این سرعتها هوای جلوی بال یا لبه حمله به شدت متراکم گشته و دما و فشار آن به طرز قابل توجهی افزایش مییابد، همین مسأله ، یکی از عوامل ایجاد امواج ضربهای است. هواپیما با حرکت خود در هوا ، نظم فشار هوای محیط را بر هم میزند و همانند قایقی که در آب در حال حرکت است، امواجی از آن ساطع شده و به دلیل اینکه این امواج با سرعت صوت حرکت میکنند و هواپیما زیر سرعت صوت در حال سیر است، از آن دور میشوند.
اما کم کم ، با نزدیک شدن به سرعتهای ترانسونیک و حدود سرعت صوت ، این امواج فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و در جلوی بال متراکم میشوند. در مناطقی از بدنه هواپیما که سطوح ناموزونی نسبت به جهت حرکت هواپیما دارد، سرعت گذر هوا افزایش یافته و بر اساس اصل برنولی ، با افزایش سرعت سیال ، فشار آن کاهش مییابد. در چنین سرعتهایی ، هوای اطراف این سطوح به سرعت صوت میرسد، گر چه هواپیما هنوز به سرعت صوت نرسیده باشد. در نتیجه رسیدن بعضی سطوح به سرعت صوت ، امواج ضربهای تولید شده و درگ یا پسای فراوانی را قبل از رسیدن به سرعت صوت تولید میکنند، که همین مسأله گذر از دیوار صوتی را مشکل مینماید.
صدای انفجار امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت ، هر بار در سرعتهای زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده میرسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع میشوند. با گذر از سرعت صوت ، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما باهم به گوش شنونده میرسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند میباشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی ، هالهای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی ، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربهای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید میآورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربهای در موتورهای جت نیز استفاده میشود. بدین گونه که ، هوا ورودی در موتورهای جت ، حتی اگر هواپیما با سرعتهای بالای صوت پروزا نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد.
علت صدای انفجار امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت ، هر بار در سرعتهای زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده میرسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع میشوند. با گذر از سرعت صوت ، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما باهم به گوش شنونده میرسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند میباشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی ، هالهای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی ، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربهای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید میآورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربهای در موتورهای جت نیز استفاده میشود. بدین گونه که ، هوا ورودی در موتورهای جت ، حتی اگر هواپیما با سرعتهای بالای صوت پروزا نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد.
اولین موتور جت توسط دو شخص بطور همزمان ساخته شد. آقای فرانک ویتل از
بریتانیای کبیر(انگلستان)وآقای هانس وان اوهین از آلمان که درسال م.1930
بطور مستقل از یکدیگر اولین موتور جت را بطور همزمان ساختند.ویتل تفکرات
اولیه اش از 22 سال سابقه کاری در نیروی هوایی رویال سرچشمه گرفت. بخاطر
نوآوریش درسال 1932 وهمچنین چاپ نوآوریش یک پاداش به او اعطا شد اما او
انتظار توجه کمی داشت. ویتل در سال 1936 برای کار در کمپانی تحقیقی جت های
قدرتمند فرا خوانده شدواقدام به توسعه کارهای مدلی موتور خود برای استفاده
ی نظامی کرد. بعد از حل و فصل کردن بسیاری از مشکلات فنی سرانجام برگه ی
پشتیبانی را در سال 1939 از دولت انگلیس دریافت کرد.
در این میان مهندس آلمانی هانس وان اوهین مطالعات مستقل خود را در مورد
پیشران جت در 1930 زمانی که دوره ی دکتری خودش را میگذارند,شروع کرد.در
سال 1937بتفصیل برای طراحی و ساخت یک موتور قوی و یک بدنه مناسب تلاش کرد
و موتور او اولین موتور جتی بود که بعد از ساختن هواپیمای هینکل هی 178 که
ساخته ی خودش بود در 27 آگوست 1939 به پرواز درآمد.
درانگلیس, وزارت هوا از آزمایش ویتل که موتورخود را بر روی هواپیمایی
که توسط گلاستر ساخته شده بود سوار کرده بود خیلی تحت تاثیرقرارگرفته بود.
هر چند سالهای زیادی طول کشید تا هردو کشور ارزش موتورهای جت راتشخیص
دهند اماهر دو آنها درخواستی راجهت جت های قدرتمند جنگنده داشتند و نتیجه
این که هر دوی آنها در جنگ جهانی دوم از این هواپیماها استفاده ی نظامی
بردند.
زمانی که موتور ویتل طراحی و ساخته شده بود شرکت جنرال الکتریک هم در
ایالات متحده پیشرفت هایی حاصل کرده بود و ازموتور جدیدی در Bell P-59
Airacomet استفاده کرده بود.دیگر جت هایی که در جنگ جهانی دوم(W.W.2)
توسعه یافتند شامل Heinkel He 162 و He 280 که به خوبیLockheed P-80
Shooting Star بودند اشاره کرد.آلمان هم طرح هایی تدارک دید و حتی اجازه ی
ساخت یک جت کامل خود(Me 262 ) را در ژاپن در جریان جنگ داد.
موتور دیزلی یک موتور احتراق داخلی است که درآن هوا فشرده و متراکم میشود تا دمای آن به قدر کافی افزایش یابد. از افزایش دمای هوا در موتور دیزلی برای احتراق سوخت دیزلی تزریق شده به داخل سیلندر استفاده میشود. موتور دیزلی انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. از این انرژی به دست آمده میتوان برای تامین انرژی حرکتی مورد نیاز کامیونهای باری، تراکتورهای بزرگ، لکوموتیوها و کشتیهای دریایی استفاده کرد. |
|
از آنجا که رادولف دیزل به دنبال یافتن راهی برای افزایش کارایی موتور اتو یا همان موتور بنزینی 4 زمانه که در قرن نوزدهم میلادی توسط نیکولاس اتو طراحی و ساخته شده بود، در سال 1890 برای نخستین بار موفق به طراحی موتورهای دیزلی امروزی شد. این موتور به نام این محقق آلمانی نامگذاری شد. او در نتیجه تحقیقات و مطالعاتش، متوجه شد که با افزایش دمای هوای داخل موتور به درجه حرارتی بالاتر از درجه حرارت سوخت خودبهخودی یک نوع سوخت میتوان این روش را جایگزین فرآیند احتراق الکتریکی موتورهای بنزینی کرد و به این ترتیب موفق شد برهمین اساس، چرخهای را برای احتراق سوخت در موتورهای دیزلی طراحی کند. در آغاز، او برای موتورهای دیزلی 2 نوع سوخت یعنی خاک ذغالسنگ و نفت خام مایع را انتخاب کرد. با توجه به این که خاک ذغالسنگ که از فرآوردههای جانبی معادن ذغالسنگ بود، به آسانی قابل دسترسی بود، رادولف دیزل خاک ذغالسنگ را برای طراحی و ساخت موتورهای دیزلی به عنوان سوخت انتخاب کرد. او برای وارد کردن خاک ذغالسنگ به داخل سیلندر موتور از هوای متراکم و فشرده شده استفاده کرد؛ اما از آنجایی که کنترل سرعت تزریق ذغالسنگ به داخل سیلندر با محدودیتهای بسیاری مواجه بود، پس از این که در نتیجه انفجار سوخت در داخل موتور، نخستین موتور آزمایشی طراحی شده بشدت آسیب دید، رادولف تصمیم گرفت در موتورهای دیزلی از نفت خام مایع استفاده کند؛ اما او همچنان براین باور بود که برای احتراق اولیه سوخت باید از هوای متراکم و فشرده شده که دمای آن به میزان قابل توجهی افزایش یافته است، استفاده کرد. موتور دیزلی توسط سرمایهگذاری به نام آدولف بوش که در نمایشگاه برگزار شده در مونیخ با موتور دیزلی طراحی شده توسط رادولف دیزل آشنا شده بود، در ایالات متحده آمریکا و کانادا به تولید انبوه رسید. موتور دیزلی سالها به عنوان موتور اصلی تولید شده توسط شرکت بوش که موفق به دریافت مجوز ساخت و فروش موتورهای دیزلی شده بود، در زیردریاییهای ارتش نیروی دریایی آمریکا در جریان جنگ جهانی اول مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از این موتور در زیردریاییها با صرفهجویی اقتصادی در مصرف سوخت همراه بود و استفاده از آن در شرایط جنگ، اطمینان خاطر بیشتری را نیز به همراه داشت؛ چراکه سوخت دیزلی نهتنها در مقایسه با بنزین سنگینتر است و بنابراین فرار نیست؛ بلکه میتوان آن را با آسودگی ذخیره کرد و مورد استفاده قرار داد. |
سوخت
JP-1 :
این سوخت توسط فرانک وایت به وجود آمد این نوع سوخت
دارای نقطه انجماد پایین بوده یا می توان گفت همان نفت است وخاصیت اصلی این سوخت
این است که حداکثر حرارت را در واحد حجم تولید می کند و از خاصیت روغن کاری خوبی
برخوردار است و بدلیل آنکه تبخیر پذیری آن در درجه حرارت های نسبتا بالا کم است و
موتور دچار کمبود سوخت نمی شود و خاموش نمی گردد.روشن کردن موتورها در هوای سرد با
این نوع سوخت مشکل است و در ارتفاعات سبب خاموش شدن موتورها می گردد .
سوخت
JP-2 :
این سوخت در سال 1945 ساخته شد و ترکیب بنزین و نفت می
باشد که بیشترین درصد آن را نفت تشکیل می دهد. سوخت جی پی 2 بدلیل پیشرفت سریع
صنعت هواپیمایی نتوانست جوابگوی نیاز باشد اما زمینه ای برای تهیه سوخت ها ی بعدی
شد.
سوخت
JP-3:
این سوخت در سال 1947 تولید شد و مخلوطی از 65 تا 70
درصد بنزین و 30 تا 35 درصد نفت می باشد و این سوخت سبب شد که مشکل روشن نشدن موتورها
در سرما برطرف شود و همچنین
در ارتفاعات روشن کردن موتور بهبود یافته است ولی این
سوخت تمایل زیادی به بخار شدن دارد که سبب خاموش شدن موتورها می شود.
سوخت
JP-4 :
در سال 1951 تهیه شد و از 65 درصد گازوئیل و 35 درصد نفت
تشکیل شده است اما فشار تبخیر آن بسیار پایین است و بین 2تا 3 پوند فشار می
باشد.کاهش فشار تبخیر سبب کاهش سوخت در تانک می گردد و خاموش شدن موتور بر اثر
تبخیر شدن سوخت تقلیل می یابد. علامت ناتو این سوخت F 430 می باشد.
سوخت
JP-5 :
این سوخت دارای نقطه اشتعال بالا است یعنی 140 درجه
فارنهایت و کم تبخیر می شود. برد تقطیری آن 550-350 درحه فارنهایت بوده و نقطه
انجمادش 55- درجه فارنهایت می باشد و مشکل روشن کردن موتورها در هوای سرد و روشن کردن
مجدد موتور در ارتفاعات رو به کاهش می باشد و علامت ناتو آن
F44 است.
سوخت
JP-6 :
این سوخت برای هواپیماهایی است که دارای موتور جت و
سرعتشان بیش ازسرعت صوت باشد تولید می گردد. نقطه انجماد این سوخت 65- درجه
فارنهایت است پس نتیجه می گیریم که استفاده از این سوخت در هوای سرد و ارتفاعات
بالا مناسب است و قابل ذکر است که علامت ناتو آن
F44 است.
سوخت
JP-7
این سوخت برای ماموریت های خاص تهیه گردید است.این سوخت
کمتر در هواپیماهای نظامی مورد استفاده قرار می گیرد و جانشین مناسبی برای سوخت جی
پی 4 می باشد و ترکیبی از مواد ضد زنگ ، ضد اکسیژن و ضدیخ زدگی این سوخت دارا است.
سوخت جی پی 7 تقریبا مشابه جی پی 5 است اما اشتعالی مثل سوخت های نفتی دارد و
علامت ناتو آن
F44 است.